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バックナンバー

その116「DLNAの仕組み」
[2007/03/26]
その115「ドメインとActive Directory」
[2007/03/19]
その114「ワークグループができること」
[2007/03/12]
その113「WPSの仕組み」
[2007/03/05]
その112「Gopherの生い立ちと現在」
[2007/02/26]
その111「Wikiの使われ方」
[2007/02/19]
その110「文字コードとは」
[2007/02/05]
その109「IISの生い立ち」
[2007/01/29]
その108「NASの登場と一般への普及」
[2007/01/22]
その107「HomePNAのいろいろ」
[2007/01/15]
その106「Ogg Vorbisの成り立ち」
[2006/12/25]
その105「MIDIの原理とSMFの構造」
[2006/12/18]
その104「AIFFの構造」
[2006/12/11]
その103「WAVの構造と現状」
[2006/12/04]
その102「WMAの歴史」
[2006/11/27]
その101「AACの特徴」
[2006/11/20]
その100「MP3/MPEG Audioの仕組み」
[2006/11/13]
その99「HSDPAの仕組み」
[2006/11/06]
その98「H.264・MPEG-4 AVCの特徴」
[2006/10/30]
その97「IEEE 802.16e(モバイルWiMAX)の特徴」
[2006/10/23]
その96「TIFFの特徴」
[2006/10/16]
その95「PNGの現状と今後」
[2006/10/02]
その94「GIFの構造」
[2006/09/25]
その93「10GBASEの種類(2)」
[2006/09/11]
その92「10GBASEの種類」
[2006/09/04]
その91「GbEのいろいろ」
[2006/08/28]
その90「JPEGの特徴」
[2006/08/21]
その89「DivXの広がり」
[2006/08/07]
その88「MPEGの仕組み」
[2006/07/31]
その87「WMVのこれまで」
[2006/07/24]
その86「AVIの生い立ちとそのコーデック」
[2006/07/10]
その85「QuickTimeの変遷」
[2006/07/03]
その84「Realのこれまでと今後」
[2006/06/26]
その83「ShareとWinny」
[2006/06/19]
その82「DOCSISの仕組み」
[2006/06/12]
その81「SQLインジェクションの流れ」
[2006/06/05]
その80「RSSの動作」
[2006/05/29]
その79「Skypeの仕組み」
[2006/05/22]
その78「BitTorrentの特徴と今後」
[2006/05/15]
その77「Winnyの仕組みと現状」
[2006/05/08]
その76「WinMXの特徴」
[2006/04/24]
その75「Gnutellaの歴史と構造」
[2006/04/17]
その74「Napsterの歴史」
[2006/04/10]
その73「P2Pのいろいろ」
[2006/04/03]
その72「IEEE 802.11nの動向」
[2006/03/27]
その71「ActiveX Scriptingの動作」
[2006/03/20]
その70「Ajaxの仕組み」
[2006/03/13]
その69「DHTMLの動作」
[2006/03/06]
その68「Scriptの定義」
[2006/02/27]
その67「JavaScriptの仕組み」
[2006/02/20]
その66「Javaの動作」
[2006/02/13]
その65「RFCのプロセス」
[2006/02/06]
その64「ActiveX DocumentとActiveX Controlの違いと共通点」
[2006/01/30]
その63「ActiveX Controlの機能」
[2006/01/23]
その62「ActiveXを構成するもの」
[2006/01/16]
その61「Cookieの仕組みと用途」
[2005/12/26]
その60「malwareとその分類」
[2005/12/19]
その59「rootkitの動作」
[2005/12/12]
その58「CSSの役割」
[2005/12/05]
その57「HTMLの変遷」
[2005/11/28]
その56「PONとその種類」
[2005/11/21]
その55「FWAの仕組み」
[2005/11/14]
その54「DoSとDDoS」
[2005/11/07]
その53「SNMPとMIBの動作」
[2005/10/03]
その52「Jumbo Frameとフレームサイズ」
[2005/09/12]
その51「WPA2の仕組み」
[2005/09/05]
その50「WPAとWPA-PSKの違い」
[2005/08/29]
その49「WPAの仕組み」
[2005/08/22]
その48「WebDAVの動作」
[2005/08/08]
その47「OFDMAの仕組みとOFDMとの違い」
[2005/08/01]
その46「OFDMの仕組み」
[2005/07/25]
その45「WiMAXの特徴」
[2005/07/11]
その44「Wi-Fiの役割」
[2005/07/04]
その43「FTPの目的と動作」
[2005/06/27]
その42「UPnPの動作」
[2005/06/20]
その41「ネットマスクの仕組み」
[2005/06/13]
その40「ARPの機能」
[2005/06/06]
その39「DNSの原理」
[2005/05/30]
その38「デフォルトゲートウェイの役割」
[2005/05/23]
その37「MACアドレスの仕組み」
[2005/05/16]
その36「スイッチとその進化」
[2005/05/09]
その35「ルータによるメリット」
[2005/04/25]
その34「ブリッジの原理」
[2005/04/18]
その33「リピータの機能」
[2005/04/11]
その32「IPアドレスのクラス」
[2005/04/04]
その31「ブロードキャスト/マルチキャスト/ユニキャスト」
[2005/03/28]
その30「SMTP AUTHと認証の種類」
[2005/03/14]
その29「Submissionポートとスパムメール対策」
[2005/03/07]
その28「Outbound Port25 Blockingとは」
[2005/02/28]
その27「PGPの仕組み」
[2005/02/21]
その26「PKIと認証局」
[2005/02/14]
その25「公開鍵暗号方式とは」
[2005/02/07]
その24「共通鍵暗号とは」
[2005/01/31]
その23「SSHの仕組みと応用」
[2005/01/24]
その22「SSLの役割」
[2005/01/17]
その21「POP3とIMAP4の違い」
[2004/12/27]
その20「POP3の役割と機能」
[2004/12/20]
その19「SMTPの機能と問題点」
[2004/12/13]
その18「SPIとパケットフィルタリング」
[2004/12/06]
その17「LANの概念とその広がり」
[2004/11/29]
その16「SIPの役割」
[2004/11/15]
その15「プロキシの利用」
[2004/11/08]
その14「VoIPの仕組み」
[2004/11/01]
その13「イーサネットとは」
[2004/10/25]
その12「IP/TCP/UDP/ICMPとは」
[2004/10/18]
その11「DHCPの役割」
[2004/10/04]
その10「MIMOとは」
[2004/09/27]
その9「DMZとその効果」
[2004/09/13]
その8「ファイアウォールとは」
[2004/09/06]
その7「NATとNAPTの違いとIPマスカレード」
[2004/08/30]
その6「VPNとVPNパススルーの仕組み」
[2004/08/23]
その5「無線LANの問題とWEP」
[2004/08/09]
その4「IEEE 802.11a/b/gって何を意味しているの?」
[2004/08/02]
その3「ダイナミックDNSって?」
[2004/07/26]
その2「グローバルIPアドレスとプライベートIPアドレス」
[2004/07/12]
その1「PPPoEって何だろう?」
[2004/07/05]

その108「NASの登場と一般への普及」


NASって何?

 NASとは「Network Attached Storage」の略称で、簡単に言うならば「ネットワーク経由で接続する外付けHDD」というあたりでしょうか。ちなみに、日本語でも英語でも普通に“なす”と読みますが、ここで“な”を上げて読むと「茄子」になってしまい、意味が通じません。「那須高原」と同じように、“す”を上げるようにした方が良いでしょう。

 最近は家庭向け製品も数多く登場しているNAS。もともとはエンタープライズ向けの製品として登場したものです。今回はまず、このあたりから説明していきたいと思います。


NASの必然性

 サーバーとHDDは当初、図1のように同一のラックに収められていました。この“当初”が指す時期は、どのぐらい遡るかで話がいろいろ変わってきます。例えば、1970年代まで遡ると、当時はHDD自体が恐ろしく巨大で、それ単体で1つのシャーシを構成するほどでした。そうすると、図1のような構成ではなく図2に近くなるわけですが、今回の話ではもう少し最近。つまり、1990年あたりに入ってからの話になります。

 この頃になると、HDDが小型化された上、サーバーもだいぶコンパクトになり、19インチラックに図1のような構成で収められているケースも珍しくありませんでした。ところがその後、爆発的にデータの大容量化が進む過程でサイズが大きくなってしまい、結果として図2のような構成になることもありました。


図1:最初のサーバー構成 図2:サイズの増加

図3:2台のサーバー
 さて、話が変わってくるのは、サーバーの冗長構成を取ろうといったニーズが出てきてからです。つまり、2台のサーバーを同時に動かし、一方のサーバーがハードウェアトラブルでダウンした場合でも、もう一方が生きていれば業務を継続できるように、というニーズです。

 ここでの問題は、2台のサーバーが同じ処理を行なう関係上、同一のHDDをアクセスしなければならなかった点です。もちろん、サーバーごとに独立したHDDを用意しておき、この同期を定期的に取るという方法論もあるのですが、パフォーマンスがネックになるため一般的とはあまり言えませんでした。そこで、図3のようにHDDのコントローラをデュアルポート(インターフェイスを2つ持たせ、どちらからでもアクセスできるようにする)にした製品が登場し、サーバー向けに広まりました。

 ただ、サーバーが2台だけならば問題ないのですが、台数が増えてくるとこの方法ではうまくいかなくなってしまいます。サーバー向けであっても、さすがにインターフェイスが3つとか4つといった製品は非常に少ないですし、その一方でサーバー台数はどんどん増える傾向にあります。特にクラスタと呼ばれる複数のサーバーをまとめて取り扱う方式が普及しはじめてからは、こうしたマルチポートインターフェイスでは対処が難しくなりました。そこで考えられたのが、図4のような方式です。


 つまり、ディスク制御専用サーバーをHDD側に置いておき、それ以外のサーバーとLANを介して接続する方式です。当時のサーバーと言えばUNIXが一般的ですが、すでにUNIXでは「NFS(Network File System)」と呼ばれるネットワークで繋がったHDDにアクセスする手法が広く使われており、これを利用することで問題なく取り扱いが可能になりました。そして、図4の中で、赤枠で囲った部分がいつの間にかNASとして呼ばれるようになり、今ではすっかり定着しています。

 ちなみに現在のサーバー向け製品の場合、NAS単体では性能あるいは冗長性が不足するケースが発生します。結果、図5のように複数のNASを専用スイッチ経由でLANとは別に構築するといった場合がしばしば見受けられます。この際にサーバーとNASを繋ぐネットワークのことを、特に「SAN(Storage Area Network)」と称します。また、スイッチ(図5で言うSANスイッチ)は、LAN用のスイッチとは異なる、SANに対応したさまざまな機能が付加された専用のものを使うのが一般的なようです。


図4:複数台のサーバー

図5:SAN

一般ユーザーにとってのNAS

 さて、一般ユーザー、ここでは家庭あるいはSOHOでのユーザーという意味ですが、こうした層でNASが使われるようになったのは、ここ1~2年のことです。もちろん、製品自体は2000年以前から存在していました。筆者が最初に触れたのはLinksys(現Cisco)の「Instant GigaDrive」という製品で、もはやLinksysのサイトにすら掲載されていないのですが、20GBのHDDとコントローラを、同社のルータに良く似た箱に格納したもので、2000年当時は80,000円ほどで販売されていました。20GBのHDDは17,000円程度で販売されていたので、差額がNASのためのコントローラということになります。

 コントローラにはCyrix(現AMD)のMedia GXが使われており、これが災いしてかランダムアクセス時は0.5MB/secも出ないという遅さでした。それでも、「複数のPCから同時にアクセスできる」「管理が簡単」「電気代も(専用のPCを立てるより)安い」「値段も(専用のPCを立てるより)安い」といったメリットが評価されて、それなりに売れたと聞いています。

 時期的にはWindows 95に続いて、Windows 98も発売されていた頃ですが、Windows 95の功績は大きいものがありました。具体的に言えばネットワーク機能(特にTCP/IP)を標準で搭載し、しかも簡単に設定できるようにした点です。これによって、インターネットアクセスのみならず、LANも簡単に構築できるようになりました。

 UNIXやLinuxでは、前述のNFSを使ってNASを接続できましたが、Windows 95以降のWindowsマシンは「NETBT(NetBIOS over TCP/IP)」を使ってNASが利用できるようになり、また、Macintoshも「AppleShare」と呼ばれるプロトコルをサポートして、NASが接続できるようになりました。

 こうした環境がOSで標準的に用意された結果、NASの普及率が次第に高まっていきます。ただ、本格的にNASが家庭やSOHOで利用されるようになったのは、前述の通り、最近のことです。理由は2つあり、まず1点目は価格です。

 NASは専用のプロセッサを含むコントローラを使う必要があり、単にUSB 2.0やIEEE 1394のコントローラ+インターフェイスチップだけで構成できる外付HDDと比較するとどうしても割高でした。もっとも、こうした価格は出荷数量が増えれば次第に下がっていくわけですが、逆にある程度の数量が出ないと高止まりしてしまいます。高止まりすると、どうしても割高感が出るので数が売れない、という連鎖がNASにも当てはまっていたわけで、最近になってようやく連鎖から抜け出しつつあるといったところです。


 そして、もう1点の理由は速度です。100BASE-TXの場合、帯域をフルに使ったピーク性能でも12.5MB/sec、実際は8~9MB/sec程度が普通に出せる速度ということになります。一方、HDD自体は50~60MB/sec程度の帯域性能を持ち、USB 2.0接続のHDDでも30MB/sec程度までの帯域は確保できているため、こうしたHDD自体の性能と比較するとどうしても「NASは遅い」ということになります。

 ただ、こちらも100BASE-TXに代わって1000BASE-Tが一般的に使われるようになったことで、次第に解消の方向に向かっています。JumboFrameを使わなくても15MB/sec程度、使用した場合では20~30MB/sec程度の性能を出せる製品も次第に登場してきており、以前に比べて速度的なボトルネックは目立たなくなってきつつあります。こうした要因が重なって、やっとNASが普及を始めたということでしょう。

 また、加えて言うならば、PCやMacを1台だけを使う環境であれば、NASが必要である理由はないかもしれませんが、デスクトップとノートを併用する、複数台のマシンを使用している場合には、NASを使うほうが便利ではあります。以前に比べて複数台での利用ニーズが高まってきていることが、NASが普及し始める背景にあるのは間違いないでしょう。


NASの仕組み

図6:NASの内部
 そのNASの仕組みですが、非常に簡単です。ベースとなるのはLinuxが動作するワンボードコンピュータで、ここに搭載されたフラッシュメモリから起動するのが一般的です。大抵は1~2個のPATAもしくはSATAのポートを持ち、100BASE-TXもしくは1000BASE-TのLANポートを持ちます(図6)。

 フラッシュメモリに納められているのは、Linux(組込用Linuxのケースが多いですが、中には普通のLinuxディストリビューションを使ったものもあります)、そしてSambaとApacheがその上にあり、Sambaがファイルサービスを、Apacheが管理画面のサービスをそれぞれ行なう程度です。

 つまるところ、ソフトウェアはオープンソースのものをベースに、管理画面などの独自設定を多少追加するだけでも良い点がミソです。ワンボードコンピュータの方は、そういうわけで、LinuxとApache、Sambaが動けば、極端な話は何でも良かったりします。

 以前は作りやすさを重視してか、x86系のコンピュータを使ったケースもありましたが、どうしてもx86系は性能の割に高価(絶対的な金額と言う意味でも高価)なのと、x86以外でもLinux/Apache/Sambaが動作するようになっていることを受け、最近はPowerPCやARMなどをベースとした製品がかなり多くなっています。


 構造が簡単なので、例えば自宅にあまっている古いPCを使ってNASに仕立て上げることも簡単にできます。しかし、コストや性能はともかく、消費電力やサイズ(物理的な小ささ)の観点で、市販のNAS製品に一日の長があるようです。

 また、最近では単にNASだけを提供しても差別化ができないので、RAID-0/1/5/10などの機能を実装したり、HDDのホットスワップをサポートする差別化を図った製品も次第に増えてきています。

 その一方、単機能なNASは低価格化で勝負をしており、USB 2.0などで接続する外付HDDなどとあまり変わらない値段で発売される製品も登場してきました。あるいは無線LANアクセスポイントやネットワークプリンタ機能を統合した多機能製品もあります。ともあれ、このように以前と比べて選択の幅が広がったのは、素直に歓迎したいところです。


2007/01/22 10:51

槻ノ木 隆
 国内某メーカーのネットワーク関係「エンジニア」から「元エンジニア」に限りなく近いところに流れてきてしまった。ここ2年ほどは、企画とか教育、営業に近いことばかりやっており、まもなく肩書きは「退役エンジニア」になると思われる。(イラスト:Mikebow)
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