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# Amazon EBS スループット最適化 HDD ボリュームと Cold HDD ボリューム
<a name="hdd-vols"></a>

Amazon EBS によって提供される HDD-Backed ボリュームは、次のカテゴリに分類されます。
+ スループット最適化 HDD: 高いスループットを必要とするアクセス頻度の高いワークロード向けの低コストの HDD
+ Cold HDD: アクセス頻度の低いワークロード向けの最も低コストの HDD。

**Topics**
+ [インスタンスごとのスループット制限](#throughput-limitations)
+ [スループット最適化 HDD ボリューム](#EBSVolumeTypes_st1)
+ [Cold HDD ボリューム](#EBSVolumeTypes_sc1)
+ [HDD ボリュームを使用するときのパフォーマンスに関する考慮事項](#EBSVolumeTypes_considerations)
+ [ボリュームのバーストバケットバランスのモニタリング](#monitoring_burstbucket-hdd)

## インスタンスごとのスループット制限
<a name="throughput-limitations"></a>

`st1` ボリュームと `sc1` ボリュームのスループットは常に、次のいずれか小さい方によって決定されます。
+ ボリュームのスループット制限
+ インスタンスのスループット制限

ネットワークボトルネックを回避するには、すべての Amazon EBS ボリュームで、EBS 最適化 EC2 インスタンスを選択することをお勧めします。

## スループット最適化 HDD ボリューム
<a name="EBSVolumeTypes_st1"></a>

スループット最適化 HDD (`st1`) ボリュームは、IOPS ではなくスループットでパフォーマンスを示す、低コストの磁気ストレージに使用できます。このボリュームタイプは、Amazon EMR、ETL、データウェアハウス、ログ処理など、サイズの大きなシーケンシャルワークロードに適しています。ブート可能な `st1` ボリュームはサポートされていません。

スループット最適化 HDD (`st1`) ボリュームは Cold HDD (`sc1`) ボリュームに類似していますが、アクセスが*頻繁な*データをサポートするように設計されています。

**注記**  
このボリュームタイプは、サイズの大きなシーケンシャル I/O が含まれるワークロードに適しています。サイズの小さなランダム I/O を実行するワークロードのお客様には、[Amazon EBS 汎用 SSD ボリューム](general-purpose.md) または [Amazon EBS プロビジョンド IOPS SSD ボリューム](provisioned-iops.md) の使用をお勧めします。詳細については、「[HDD に対する読み取り/書き込みサイズが小さい場合の非効率性](#inefficiency)」を参照してください。

スループット最適化 HDD (`st1`) ボリュームを EBS 最適化インスタンスにアタッチすると、一貫したパフォーマンスが維持され、1 年で 99% の期間、想定されるスループットパフォーマンスの少なくとも 90% のボリュームが提供されます。

### スループットクレジットとバーストパフォーマンス
<a name="ST1ThroughputBurst"></a>

`gp2` と同様、`st1` でもパフォーマンスのためにバーストバケットモデルが使用されます。ボリュームのベースラインスループット (ボリュームのスループットクレジットが蓄積されるレート) は、ボリュームサイズによって決まります。ボリュームのバーストスループット (クレジットがある場合に可能な消費レート) もボリュームサイズによって決まります。ボリュームが大きいほど、ベースラインとバーストスループットの値も大きくなります。また、ボリュームのクレジットが多いほど、バーストレベルでドライブ I/O に使用できる時間が長くなります。

次の図は、`st1` のバーストバケット動作を示しています。

![\[st1 バーストバケット\]](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/ebs/latest/userguide/images/st1-burst-bucket.png)


スループットとスループットクレジットの上限により、`st1` ボリュームで使用可能なスループットは、以下の計算式で示されます。

```
(Volume size) × (Credit accumulation rate per TiB) = Throughput
```

1 TiB の `st1` ボリュームの場合、バーストスループットは 250 MiB/秒に制限され、バケットのクレジットは 40 MiB/秒で最大 1 TiB 分まで累積されます。

容量が大きいほど、これらの制限はリニアにスケールされ、スループットは最大 500 MiB/秒に制限されます。バケットが枯渇した後は、スループットは TiB あたり 40 MiB/秒のベースラインレートに制限されます。

ボリュームサイズが 0.125～16 TiB の場合、ベースラインスループットの範囲は 5 MiB/秒 ～ 500 MiB/秒 (上限値) です。次に示すように、この最大値には 12.5 TiB で到達します。

```
            40 MiB/s
12.5 TiB × ---------- = 500 MiB/s
             1 TiB
```

バーストスループットの範囲は、31 MiB/秒～500 MiB/秒 (上限) です。次に示すように、この上限には 2 TiB で到達します。

```
         250 MiB/s
2 TiB × ---------- = 500 MiB/s
          1 TiB
```

次の表は、`st1` のベーススループット値およびバーストスループット値の範囲を示します。


| ボリュームサイズ (TiB) | ST1 ベーススループット (MiB/秒) | ST1 バーストスループット (MiB/秒) | 
| --- | --- | --- | 
| 0.125 | 5 | 31 | 
| 0.5 | 20 | 125 | 
| 1 | 40 | 250 | 
| 2 | 80 | 500 | 
| 3 | 120 | 500 | 
| 4 | 160 | 500 | 
| 5 | 200 | 500 | 
| 6 | 240 | 500 | 
| 7 | 280 | 500 | 
| 8 | 320 | 500 | 
| 9 | 360 | 500 | 
| 10 | 400 | 500 | 
| 11 | 440 | 500 | 
| 12 | 480 | 500 | 
| 12.5 | 500 | 500 | 
| 13 | 500 | 500 | 
| 14 | 500 | 500 | 
| 15 | 500 | 500 | 
| 16 | 500 | 500 | 

次の図は、テーブルの値をグラフで示したものです。

![\[st1 のベーススループットとバーストスループットの比較\]](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/ebs/latest/userguide/images/st1_base_v_burst.png)


**注記**  
スループット最適化 HDD (`st1`) ボリュームのスナップショットを作成すると、スナップショットの進行中はボリュームのベースライン値までパフォーマンスが低下します。

CloudWatch メトリクスとアラームを使用してバーストバケットバランスをモニタリングする方法については、[ボリュームのバーストバケットバランスのモニタリング](#monitoring_burstbucket-hdd)を参照してください。

## Cold HDD ボリューム
<a name="EBSVolumeTypes_sc1"></a>

Cold HDD (`sc1`) ボリュームは、IOPS ではなくスループットでパフォーマンスを示す、低コストの磁気ストレージに使用できます。`st1` は、`sc1` よりスループット制限が低く、サイズの大きなコールドデータのシーケンシャルワークロードに適しています。データへのアクセス頻度が低く、コストの削減が必要である場合は、低コストなブロックストレージとして `sc1` を使用できます。ブート可能な `sc1` ボリュームはサポートされていません。

Cold HDD (`sc1`) ボリュームは、スループット最適化 HDD (`st1`) ボリュームに類似していますが、アクセス*頻度が低い*データをサポートするように設計されています。

**注記**  
このボリュームタイプは、サイズの大きなシーケンシャル I/O が含まれるワークロードに適しています。サイズの小さなランダム I/O を実行するワークロードのお客様には、[Amazon EBS 汎用 SSD ボリューム](general-purpose.md) または [Amazon EBS プロビジョンド IOPS SSD ボリューム](provisioned-iops.md) の使用をお勧めします。詳細については、「[HDD に対する読み取り/書き込みサイズが小さい場合の非効率性](#inefficiency)」を参照してください。

Cold HDD (`sc1`) ボリュームを EBS 最適化インスタンスにアタッチすると、一貫したパフォーマンスが維持され、1 年で 99% の期間、想定されるスループットパフォーマンスの少なくとも 90% のボリュームが提供されます。

### スループットクレジットとバーストパフォーマンス
<a name="SC1ThroughputBurst"></a>

`gp2` と同様、`sc1` でもパフォーマンスのためにバーストバケットモデルが使用されます。ボリュームのベースラインスループット (ボリュームのスループットクレジットが蓄積されるレート) は、ボリュームサイズによって決まります。ボリュームのバーストスループット (クレジットがある場合に可能な消費レート) もボリュームサイズによって決まります。ボリュームが大きいほど、ベースラインとバーストスループットの値も大きくなります。また、ボリュームのクレジットが多いほど、バーストレベルでドライブ I/O に使用できる時間が長くなります。

![\[sc1 バーストバケット\]](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/ebs/latest/userguide/images/sc1-burst-bucket.png)


スループットとスループットクレジットの上限により、`sc1` ボリュームで使用可能なスループットは、以下の計算式で示されます。

```
(Volume size) × (Credit accumulation rate per TiB) = Throughput
```

1 TiB の `sc1` ボリュームの場合、バーストスループットは 80 MiB/秒に制限され、バケットのクレジットは 12 MiB/秒で最大 1 TiB 分まで累積されます。

容量が大きいほど、これらの制限はリニアにスケールされ、スループットは最大 250 MiB/秒に制限されます。バケットが枯渇した後は、スループットは TiB あたり 12 MiB/秒のベースラインレートに制限されます。

ボリュームサイズが 0.125～16 TiB の場合、ベースラインスループットの範囲は 1.5 MiB/秒～192 MiB/秒 (最大値) です。次に示すように、この最大値には 16 TiB で到達します。

```
           12 MiB/s
16 TiB × ---------- = 192 MiB/s
            1 TiB
```

バーストスループットの範囲は、10 MiB/秒～250 MiB/秒 (上限) です。次に示すように、この上限には 3.125 TiB で到達します。

```
             80 MiB/s
3.125 TiB × ----------- = 250 MiB/s
              1 TiB
```

次の表は、`sc1` のベーススループット値およびバーストスループット値の範囲を示します。


| ボリュームサイズ (TiB) | SC1 ベーススループット (MiB/秒) | SC1 バーストスループット (MiB/秒) | 
| --- | --- | --- | 
| 0.125 | 1.5 | 10 | 
| 0.5 | 6 | 40 | 
| 1 | 12 | 80 | 
| 2 | 24 | 160 | 
| 3 | 36 | 240 | 
| 3.125 | 37.5 | 250 | 
| 4 | 48 | 250 | 
| 5 | 60 | 250 | 
| 6 | 72 | 250 | 
| 7 | 84 | 250 | 
| 8 | 96 | 250 | 
| 9 | 108 | 250 | 
| 10 | 120 | 250 | 
| 11 | 132 | 250 | 
| 12 | 144 | 250 | 
| 13 | 156 | 250 | 
| 14 | 168 | 250 | 
| 15 | 180 | 250 | 
| 16 | 192 | 250 | 

次の図は、テーブルの値をグラフで示したものです。

![\[sc1 のベーススループットとバーストスループットの比較\]](http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/ebs/latest/userguide/images/sc1_base_v_burst.png)


**注記**  
Cold HDD (`sc1`) ボリュームのスナップショットを作成すると、スナップショットの進行中はボリュームのベースライン値までパフォーマンスが低下します。

CloudWatch メトリクスとアラームを使用してバーストバケットバランスをモニタリングする方法については、[ボリュームのバーストバケットバランスのモニタリング](#monitoring_burstbucket-hdd)を参照してください。

## HDD ボリュームを使用するときのパフォーマンスに関する考慮事項
<a name="EBSVolumeTypes_considerations"></a>

HDD ボリュームを使用して最適なスループットを実現するには、次の考慮事項を念頭に置いてワークロードを計画してください。

### **スループット最適化 HDD と Cold HDD との比較**
<a name="ST1vSC1"></a>

`st1` と `sc1` のバケットサイズはボリュームサイズによって異なり、フルバケットにはフルボリュームスキャンのための十分なトークンが含まれています。ただし、`st1` ボリュームと `sc1` ボリュームの場合は、サイズが大きくなるほど、インスタンスごとおよびボリュームごとのスループット制限により、ボリュームスキャンの完了にかかる時間が長くなります。ボリュームが小さなインスタンスにアタッチされている場合は、`st1` または `sc1` のスループット制限よりインスタンスごとのスループットの方に制限されます。

`st1` と `sc1` のいずれも、全体のうち 99% の時間はバーストスループットの 90% のパフォーマンス安定性を実現できるよう設計されています。毎時間、予測合計スループットの 99% 達成を目標に、準拠しない期間はほぼ均一に分散されています。

スキャン時間は、一般的にこの式で示します。

```
 Volume size
------------ = Scan time
 Throughput
```

例えば、パフォーマンス安定性の保証と他の最適化を想定すると、5 TiB のボリュームを持つ `st1` のお客様は、フルボリュームスキャンが 2.91～3.27 時間で完了すると予測できます。
+ 最適なスキャン時間

  ```
     5 TiB            5 TiB
  ----------- = ------------------ = 10,486 seconds = 2.91 hours 
   500 MiB/s     0.00047684 TiB/s
  ```
+ 最大スキャン時間

  ```
    2.91 hours
  -------------- = 3.27 hours
   (0.90)(0.99) <-- From expected performance of 90% of burst 99% of the time
  ```

同様に、5 TiB のボリュームを持つ `sc1` のお客様は、フルボリュームスキャンが 5.83～6.54 時間で完了すると予測できます。
+ 最適なスキャン時間

  ```
     5 TiB             5 TiB
  ----------- = ------------------- = 20972 seconds = 5.83 hours 
   250 MiB/s     0.000238418 TiB/s
  ```
+ 最大スキャン時間

  ```
    5.83 hours
  -------------- = 6.54 hours
   (0.90)(0.99)
  ```

次の表は、フルバケットと十分なインスタンススループットを前提として、さまざまなサイズのボリュームに関する最も望ましいスキャン時間を示します。


| ボリュームサイズ (TiB) | ST1 のスキャン時間、バーストを含む (時間)\$1 | SC1 のスキャン時間、バーストを含む (時間)\$1 | 
| --- | --- | --- | 
| 1 | 1.17 | 3.64 | 
| 2 | 1.17 | 3.64 | 
| 3 | 1.75 | 3.64 | 
| 4 | 2.33 | 4.66 | 
| 5 | 2.91 | 5.83 | 
| 6 | 3.50 | 6.99 | 
| 7 | 4.08 | 8.16 | 
| 8 | 4.66 | 9.32 | 
| 9 | 5.24 | 10.49 | 
| 10 | 5.83 | 11.65 | 
| 11 | 6.41 | 12.82 | 
| 12 | 6.99 | 13.98 | 
| 13 | 7.57 | 15.15 | 
| 14 | 8.16 | 16.31 | 
| 15 | 8.74 | 17.48 | 
| 16 | 9.32 | 18.64 | 

 \$1 これらのスキャン時間では、1 MiB のシーケンシャル I/O を実行する際のキューの平均深度 (整数に四捨五入) として 4 以上を前提としています。

したがって、スキャンを早く (最大 500 MiB/秒) 完了するために必要なスループット指向のワークロードがある場合や、または 1 日に複数のフルボリュームスキャンが必要な場合は、`st1` を使用してください。コストを最適化している場合、データのアクセス頻度が比較的低い場合、スキャンのパフォーマンスとして 250 MiB/秒を超える必要がない場合は、`sc1` を使用してください。

### HDD に対する読み取り/書き込みサイズが小さい場合の非効率性
<a name="inefficiency"></a>

`st1` ボリュームおよび `sc1` ボリュームのパフォーマンスモデルは、シーケンシャル I/O 用に最適化され、高スループットのワークロードに適しています。多様な IOPS およびスループットのワークロードに対して許容範囲のパフォーマンスを提供しますが、サイズの小さなランダム I/O のワークロードには向いていません。

例えば、1 MiB 以下の I/O リクエストは、1 MiB の I/O クレジットとしてカウントされます。ただし、I/O がシーケンシャルであれば、1 MiB の I/O ブロックにマージされ、1 MiB の I/O クレジットとしてのみカウントされます。

## ボリュームのバーストバケットバランスのモニタリング
<a name="monitoring_burstbucket-hdd"></a>

`st1` および `sc1` ボリュームのバーストバケットレベルをモニタリングするには、Amazon CloudWatch の Amazon EBS `BurstBalance` メトリクスを使用します。このメトリクスは、バーストバケット内の残りの `st1` と `sc1` のスループットクレジットを示します。`BurstBalance` メトリクス、および I/O に関連するその他のメトリクスの詳細については、[Amazon EBS I/O の特性およびモニタリング](ebs-io-characteristics.md)を参照してください。CloudWatch では、`BurstBalance` 値があるレベルまで落ち込んだ時に通知するアラームを設定することもできます。詳細については、「[CloudWatch アラームを作成する](https://docs.aws.amazon.com/AmazonCloudWatch/latest/monitoring/AlarmThatSendsEmail.html)」を参照してください。