今日のビジネスやネットワークは、データの管理に効率的で安全なストレージ・ソリューションに大きく依存しています。そのような解決策の一つがネットワークファイルシステム（NFS）データストア であり、コスト効率が高く、高可用性のネットワーク・ファイル・ストレージを提供します。1980 年代にサン・マイクロシステムズ社によって開発された NFS データストアは、ネットワーク全体でファイル・システムを共有し、ビジネスやネットワークに柔軟性と使いやすさを提供します。
NFS データストアとは
NFS データストアは、複数のユーザーが一元管理された場所から同じファイルやデータにアクセスできるプロトコルです。これにより、各ユーザーがデータのコピーを個別に持つ必要がなくなり、ストレージ・スペースの要件が軽減され、データ管理の効率が向上します。NFS データストアは、仮想マシンが共有ストレージ・リソースにアクセスできる仮想化環境で広く使用されています。
NFS と VMFS データストアの違い
NFS と仮想マシン・ファイル・システム（VMFS）の両方のデータストアは、仮想マシン・ファイルの保存を目的としていますが、それらには大きな違いがあります。主な違いを見ていきましょう。
プロトコルとアクセス方法
NFS は、ネットワーク上でリモート・ファイル・アクセスを可能にするネットワーク・ベースのファイル・システム・プロトコルです。NFS サーバーが共有ファイルをホストし、クライアントが NFS プロトコルを使用してサーバーに接続するクライアント・サーバー・モデルに従います。NFS データストアは、リモート・ファイル・サーバーからファイルにアクセスするのと同様に、共有ネットワーク・ストレージとしてアクセスされます。
VMFS は、仮想化環境向けに特別に設計された特殊なファイル・システムです。VMware ESXi ホストで実行されている仮想マシンに共有ストレージを提供するクラスタ化されたファイル・システムです。VMFS データストアは、ハイパーバイザによって直接アクセスされるため、ネットワーク・ファイル・システム・プロトコルが不要になります。
ファイルレベルとブロックレベルのアクセス
NFS はファイル・レベルで動作します。これにより、クライアントはネットワークを介して個々のファイルやディレクトリにアクセスできます。クライアントは、ファイルの読み取り、書き込み、変更などのファイルレベルの操作を実行できます。
VMFS はブロック・レベルで動作します。仮想マシン・ファイルが格納されているストレージ・ブロックに直接アクセスできます。ファイルと対話する代わりに、ハイパーバイザは生ディスク・ブロックと対話し、仮想マシンの効率的なストレージと管理を可能にします。
ファイル・ロック
NFS は、共有ファイルへの同時アクセスを処理するファイル・ロック・メカニズムを提供します。これにより、複数のクライアントが同じファイルに同時にアクセスできますが、ファイル・ロックにより、競合を防ぐために一度に1つのクライアントのみがファイルを変更することができます。
VMFS には、仮想マシン・ファイルへの同時アクセスを管理する独自のファイル・ロック・メカニズムが含まれています。これにより、複数の ESXi ホストが競合することなく同じ仮想マシン・ファイルにアクセスできるようになり、vMotion や高可用性などの機能が可能になります。
スケーラビリティ（拡張性）
NFS データストアは、複数の ESXi ホスト間で共有することができ、スケーラビリティを提供し、複数のホストが同じ共有ストレージにアクセスできるようにします。中小規模の展開に適しており、ストレージの場所の面で柔軟性を提供します。
VMFS データストアは、VMware 環境におけるスケーラビリティとパフォーマンスのために最適化されています。大規模な展開向けに設計されており、大量の仮想マシンやデータを処理できます。VMFS データストアは通常、ストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）やネットワーク接続ストレージ（NAS）デバイスなどの高性能ストレージシステムに実装されます。
ストレージ管理機能
NFS データストアは、NFS サーバーが提供するストレージ管理機能を活用します。NFS 共有をホストするストレージ・システムは、スナップショット、シン・プロビジョニング、データ重複排除などの機能を管理します。
VMFS データストアは、VMware の仮想化プラットフォームと統合された高度なストレージ管理機能を提供します。これらの機能には、データ・ストア・スナップショット、シン・プロビジョニング、ストレージ vMotion、ストレージ・ポリシー、ストレージの負荷分散を自動化するためのストレージ分散リソース・スケジューラ（SDRS）が含まれます。
要約すると、NFS と VMFS データストアは、仮想化環境のストレージに使用されていますが、プロトコル、アクセス方法、ファイル・レベルとブロック・レベルのアクセス、ファイル・ロック・メカニズム、スケーラビリティ、ストレージ管理機能はそれぞれ異なります。最終的に、NFS と VMFS の選択は、スケーラビリティ、性能、ストレージ管理機能との統合など、仮想化環境の特定の要件によって異なります。
NFS データストアの仕組み
NFS データストアのしくみの概要を以下に示します。
サーバーのセットアップ
NFS サーバーは、共有ファイルやディレクトリのホスティングを担当します。通常、専用サーバーまたは NAS デバイス上で実行されます。サーバーは NFS サービスを設定および構成し、共有するディレクトリとクライアントのアクセス権限を指定します。
クライアント接続
共有ファイルへのアクセスを希望するクライアント・マシンは、NFS サーバーに接続する必要があります。そのためには、クライアント・マシンに NFS クライアント・ソフトウェアをインストールする必要があります。NFS クライアント・ソフトウェアにより、NFS プロトコルを使用して NFS サーバーと通信できます。
NFS 共有の実装
共有ファイルにアクセスするには、クライアント・マシンが NFS 共有をマウントする必要があります。マウントは、共有ファイル・システムをクライアントのローカル・ファイル・システムで利用可能にするプロセスです。クライアントは、マウントする NFS サーバーのアドレスと共有ディレクトリを指定します。マウントされると、クライアントは NFS 共有上のファイルをローカル・ファイルであるかのように操作できます。
ファイル・アクセス
NFS 共有がマウントされると、クライアントは共有ファイルやディレクトリでさまざまなファイル操作を読み取り、書き込み、実行できます。NFS プロトコルは、クライアントとサーバー間の通信を処理し、ファイル・アクセス要求が適切に送信および処理されるようにします。
ファイル・ロック
NFS は、複数のクライアントが同じファイルを同時にアクセスする場合に、データの一貫性を確保し、競合を防止するファイル・ロック・メカニズムを提供します。ファイル・ロックは、ファイルへの排他的または共有アクセスを可能にし、一度に1つのクライアントのみがファイルを変更し、データの破損や不整合を防ぐことができます。
セキュリティとアクセス制御
NFS は、共有ファイルやディレクトリのセキュリティと権限を管理するためのアクセス制御メカニズムをサポートしています。サーバーは、どのクライアントが特定のファイルにアクセスできるか、どの操作を実行できるかを制御するためのアクセス・ルールと権限を定義できます。これにより、機密データを保護し、許可されたユーザーのみがファイルにアクセスして変更できるようになります。
性能の最適化
NFS の実装には、性能を向上させるさまざまな最適化技術が組み込まれています。キャッシュ・メカニズムは、頻繁にアクセスするデータをクライアント・マシンにローカルに保存することで、ネットワーク・トラフィックを削減するために使用できます。さらに、NFS は非同期書き込みをサポートしています。クライアントは、サーバーの確認を待たずにデータ書き込みを認識し、特定のシナリオでのパフォーマンスを向上させます。
エラー処理とリカバリ
NFS には、ネットワークの中断、サーバーの障害、その他の予期しないイベントを処理するエラー処理とリカバリのメカニズムが含まれています。プロトコルは、クライアントとサーバーがこれらの状況にどのように対処し、データの整合性と可用性を確保するために障害から回復するかを定義します。
要約すると、NFS データストアは、ネットワークを介してファイルやディレクトリへの共有アクセスを可能にすることによって機能します。NFS サーバーは共有ファイルをホストし、クライアントは NFS クライアント・ソフトウェアを使用してサーバーに接続します。クライアントは、NFS 共有をローカル・ファイル・システムにマウントし、ファイルの読み取り、書き込み、実行を可能にします。NFS は、セキュリティ、アクセス制御、ファイルロック、性能最適化、エラー処理、リカバリのメカニズムを提供し、信頼性と効率性の高いファイル共有を実現します。
どちらがよいか：NFS または iSCSI
NFS と iSCSI(Internet Small Computer System Interface)の選択は、特定のユースケース、要件、基盤となるインフラなど、さまざまな要因によって異なります。NFS と iSCSI には、それぞれの長所と考慮すべき点があります。比較してみましょう。
プロトコルとアクセス方法
NFS は、ネットワークを介したリモート・ファイル・アクセスを可能にするファイル・レベルのプロトコルですが、iSCSI は、IP ネットワークを介した SCSI コマンドの転送を可能にするブロック・レベルのプロトコルです。リモート・ストレージは、システムに接続されたローカル・ディスクであるかのように表示されます。iSCSI データストアは、特定のワークロードに有益なストレージ・デバイスへのブロック・レベルの直接アクセスを提供します。
性能
NFS は、特にキャッシング・メカニズムを採用する場合に、読み取り集約型ワークロードに対して効率的です。ただし、ファイル・レベルのアクセスや、追加のプロトコル・レイヤーにより、オーバーヘッドが発生する場合があります。
iSCSI は、ブロックレベルで動作するため、低遅延と高スループットを必要とするアプリケーションに優れた性能を提供します。ストレージ・デバイスへの直接アクセスを可能にし、ジャンボ・フレームやネットワーク・インターフェース・カード（NIC）のオフロード機能などの高度な機能を活用できます。
柔軟性とクロスプラットフォームのサポート
NFS は、クロスプラットフォームの互換性で知られており、Linux、Unix、Windows などのさまざまなオペレーティング・システムをサポートしています。さまざまなプラットフォーム間でのファイル共有とコラボレーションを簡素化します。
iSCSI は、リモート・ストレージをローカル・ディスクとして提供するため、データベース・システムや仮想化プラットフォームなどのブロック・レベルのアクセスを必要とする環境に適しています。一般的にプラットフォームに依存しず、iSCSI イニシエータをサポートするあらゆるオペレーティング・システムで動作します。
インフラ要件
NFS は、共有ストレージをホストする専用の NFS サーバーに依存しています。ネットワーク接続と、サーバーとクライアント間の適切な構成が必要です。NFS の展開では、既存のイーサネット・インフラが利用されることが多く、コスト効率の高いオプションとなります。
iSCSI は、ストレージ・ボリュームをネットワークに提示するストレージ・デバイスまたは SAN に依存しています。iSCSI ターゲットをエクスポートできる専用のハードウェアまたはストレージ・アプライアンスが必要です。iSCSI の展開には、パフォーマンスを最適化するために、個別のネットワーク・インフラまたは専用の VLAN が必要になることがよくあります。
スケーラビリティと管理
NFS の設定と管理は比較的簡単です。ストレージの場所の面で柔軟性を提供し、複数のシステム間で容易に共有できます。ただし、NFS は NFS サーバーの性能と容量に依存するため、スケーラビリティは大規模な展開の際の考慮事項となる場合があります。
iSCSI は、ストレージ・システムや SAN の機能を活用することでスケーラビリティを提供します。大規模な展開に対応し、RAID 構成、ボリューム・スナップショット、シン・プロビジョニングなどの高度なストレージ管理機能を提供します。
セキュリティ
NFS は従来、セキュリティ機能が限られていましたが、最近のバージョン（NFSv4）では、Kerberos 認証や強力なアクセス制御などのセキュリティ・メカニズムが導入されました。ただし、データ保護を確実にするために、追加の構成およびセキュリティ対策が必要になる場合があります。
iSCSI は、IPsec や VLAN のセグメント化などの既存のネットワーク・セキュリティ対策を活用して、セキュアなデータ伝送を提供します。転送中のデータの暗号化を可能にし、セキュリティを強化します。
結論として、NFS または iSCSI のどちらのプロトコルが優れているかは、特定の要件や環境によって異なります。NFS は、そのシンプルさ、クロスプラットフォームのサポート、ファイル共有の容易さで好まれることがよくあります。一方、iSCSI は、特にブロックレベルのアクセスや要求の厳しいワークロードにおいて性能に優れています。低遅延と高スループットを実現し、ストレージへの直接アクセスを必要とするアプリケーションに適しています。
NFS と iSCSI の間で十分な情報に基づいた意思決定を行うには、以下の要素を考慮してください。
ワークロード要件：ワークロードの具体的なニーズを評価します。主にさまざまなプラットフォーム間でファイル共有やコラボレーションを行う場合は、NFS が最適です。データベースや仮想化などのアプリケーションに低遅延のアクセスと高性能ストレージが必要な場合は、iSCSI が適している可能性があります。
インフラと予算：既存のインフラと予算の制約を評価します。NFS は、既存のイーサネット・ネットワークを利用し、専用のストレージ・ハードウェアを必要としないため、コスト効率が向上します。一方、iSCSI は、専用のストレージ・デバイスや SAN インフラへの追加投資を必要とする場合があります。
管理の複雑さ：各プロトコルの管理と構成の複雑さを考慮してください。NFS は一般的に設定と管理が容易ですが、iSCSI はブロックレベルの性質と専用のストレージ・システムにより、より高度な構成と管理を必要とする場合があります。
拡張性 ストレージ・ソリューションのスケーラビリティ要件を評価します。iSCSI は、高度なストレージ・システムを活用する機能を備えており、RAID 構成やシンプロビジョニングなどの機能を含む、スケーラビリティ・オプションを提供します。NFS のスケーラビリティは、NFS サーバーの性能と容量によって異なります。
セキュリティ：データのセキュリティに関する考慮事項を考慮してください。どちらのプロトコルも保護できますが、iSCSI はデータ暗号化や IPsec などのネットワークレベルのセキュリティ・プロトコルなど、より堅牢なセキュリティ・オプションを提供することができます。
最終的に、NFS と iSCSI の選択は、特定のニーズと優先順位によって異なります。また、NFS と iSCSI をインフラのさまざまな部分で組み合わせて活用し、それぞれの強みを活用するハイブリッド・アプローチを検討する価値もあります。
NFS と CIFS の違い
NFS とCIFS(Common Internet File System) は、どちらもネットワーク上でファイル・システムを共有するために使用されるプロトコルです。ただし、NFS は主に Unix ベースのシステムで使用され、CIFS は Windows ベースのシステムで使用されます。
CIFS はサーバー・メッセージ・ブロック（SMB）としても知られており、1980 年代に IBM で始まり、後に Microsoft によって採用され、拡張され、Windows 環境でのファイル共有の事実上の標準となりました。
性能
NFS は、特に Unix ベースの環境において、スピードと効率性の点で CIFS を上回っています。ステートレス・プロトコルを活用し、オーバーヘッドの低減とデータ転送の高速化を実現します。CIFS は、Windows の互換性と広範な機能セットを重視しており、オーバーヘッドがわずかに高くなる傾向があり、特に高遅延ネットワークのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。
セキュリティ
NFS と CIFS はセキュリティ機能を提供しますが、実装には違いがあります。NFS は当初、特定の攻撃に対して脆弱なホストベースの認証などの基本的なセキュリティ・メカニズムに依存していました。しかし、NFSv4 などの近代的なバージョンでは、Kerberos 認証や暗号化のサポートなど、より強力なセキュリティ対策が導入されています。CIFS は、Windows オペレーティング・システムに統合されており、Active Directory の統合やファイル・レベルの権限など、Windows が提供する堅牢なセキュリティ・メカニズムやアクセス制御機能を活用できます。
プラットフォーム・サポート
NFS は、より広範なプラットフォーム・サポートを提供し、Unix のようなシステムを超えて拡張されています。サードパーティのソフトウェアを介して Windows システムに実装できるため、異種混在環境でも汎用性が高まります。CIFS は、Windows のネイティブ・ファイル共有プロトコルとして、Windows Server 環境とシームレスに統合し、Windows エコシステム固有の高度な機能を提供します。
結論として、NFS と CIFS はどちらもネットワーク・ファイル共有の目的を果たしていますが、オリジン、互換性、性能、セキュリティ、プラットフォームのサポートの点で異なります。それらは、特定の要件、既存のインフラ、組織内で使用するプラットフォームによって異なります。
仮想化における NFS データストア
NFS データストアは、コスト効率が高く高可用性のネットワーク・ファイル・ストレージ・オプションを提供するため、仮想化環境で広く使用されています。NFS データストアは、仮想マシンが共有ストレージ・リソースにアクセスすることを可能にし、データ管理を簡素化し、ストレージ・スペースの要件を削減します。NFS は VMware 技術ではありませんが、VMware で広く使用されています。ESXi は、仮想化環境で使用されるハイパーバイザで、NFS データストアの使用をサポートしています。ESXi は、高可用性や分散リソース・スケジューラなどの高度な機能も備えており、NFS データストアの効率的な使用を可能にします。
NFS データストアのメリット
NFS データストアの使用には、次のようなメリットがあります。
コスト効率に優れた高可用性ネットワーク・ファイル・ストレージ
NFS データストアは、コスト効率の高い高可用性ネットワーク・ファイル・ストレージ・オプションを提供し、ストレージ・スペースの要件を削減し、データ管理を簡素化します。
使いやすさと柔軟性
NFS データストアは、設定や使用が容易で、ビジネスやネットワークに柔軟性と管理のしやすさを提供します。
NFS データストアの使用による不利益
NFS データストアにはいくつかの利点がありますが、考慮すべき欠点もあります。
性能とセキュリティ
NFS データストアは、iSCSI などの他のストレージ・ソリューションと同じレベルの性能とセキュリティを提供しない場合があります。
ネットワーク・ファイル・ストレージの遅延と互換性の問題
NFS データストアは、ネットワーク・ファイル・ストレージの遅延や互換性の問題によって影響を受ける可能性があります。ネットワーク遅延は、データへのアクセスの遅延を引き起こす可能性がありますが、異なるオペレーティング・システムとネットワーク構成の間で互換性の問題が発生する可能性があります。
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