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【ストレージ】ストレージの違いについて③(Fusion Drive メカニズム編)

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総合記事

Fusion Drive

 
 2回に渡って、HDD、SSD のストレージの違いについて触れてきました。今回から数回に渡って、先日 Apple から大々的に発表された「Fusion Drive」について見ていこうと思います。
 
 これまで HDD と SSD のそれぞれのメリットとデメリットについて2回に分けて触れてみました。前々回でも触れた通り、HDD は大容量のストレージを低コストで導入できるというメリットがありますが、円盤状に記録されたデータを磁気ヘッドで読み込むため、データ転送速度の限界と衝撃に対する弱さなどのデメリットがあることをお伝えしました。一方、前回解説した SSD は USB メモリなどと同じフラッシュストレージタイプになるので HDD よりも読み出し/書き込み性能に4倍以上の差が出てきます。ただし、まだまだ大容量のものになると大幅なコストアップに繋がるという弱点があります(iMacCTO で 768 GB のフラッシュストレージに変更した場合、12万円近くのコストアップになります)。
 

iMac CTO 注文画面

 
 そんな中出てきた「Fusion Drive」は、速度は出なくとも大容量な HDD と容量が少ない分高速な SSD を一つのドライブとして扱い、互いの弱点を補うような構造を作り出したものなのです。ただ、この「Fusion Drive」という技術はあくまで SSD への橋渡しを担う技術という位置にあり、Apple の基幹技術のなるものではないということを頭の片隅にいれておくと良いと思います。
 

HFS+①

 
 今回は、iMac(Late, 2012)から登場した HDD と SSD のメリットとデメリットを互いに補完し合うようなシステムである「Fusion Drive」のメカニズムについて見てみようと思います。まず、上図のように HDD での読み出しや書き込み自体の動作はディスクの回転速度は一定であるため、一番外側に記録されたデータと一番内側に記録されたデータの読み込む速度に差が出てきます。特に Apple の採用するフォーマット形式「HFS+(Mac 拡張ジャーナリング)」では、その特性をうまく利用した技術になっていたりします。この「HFS+(Mac 拡張ジャーナリング)」では下図のように 10 MB 以下の頻繁にアクセスされるファイルを OS X のシステム側が自動的に外周へ移動してくれることで、読み出し性能を向上させてくれていたりするのです。
 

HFS+②

 
 ※ また、「HFS+(Mac 拡張ジャーナリング)」にはもう一つの特徴があります。1つのファイルがディスクの中にバラバラに記録された場合、自動的に連続したファイルとして再配置してくれるようになっています。いわゆるデフラグという機能が備わっているのです。
 
 そんな HDD の外周のさらに外側の位置に SSD を置くようにシステム化したものが、下図のように再現した「Fusion Drive」なのです。この場合、OS X が SSD に優先的にデータを書き込み、一杯になっていくと HDD にデータを書き込むようになっています。では、どのようにして 2つのボリュームを1つのボリュームとして認識させているかというと、OS X 自体に組み込まれている「Core Storage(コアストレージ)」というフレームワークが、その役目を果たしています。実は、このフレームワーク自体は Mac OS X 10.7 Lion 時代からあったものであり、マニュアルには存在しない「論理ボリュームの作成」コマンドを使用して作っているものなのです。
 

Fusion Drive

 
 ただし、通常の HDD タイプと異なり「Fusion Drive」の場合は 10MB 以下のファイルの制限が無くなっています。つまり、ファイルの読み書きには SSD の特性をより活かした「Core Strage(コアストレージ)」用の新しいファイル配置プログラムが動作してくれるのです。これによって、大きなファイルサイズのものでも利用頻度が高いものを SSD 側に保存するようにしてくれているのです。
 
 今回は、「Fusion Drive」のメカニズムについて触れてみました。次回は「Fusion Drive」のメリットについて触れていこうと思います。
 

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