この10年間で、仮想化はITのあり方を変えてきました。仮想化のおかげで、ワークロードはより効率的に展開され、大規模なデータセンターではパブリックおよびプライベートクラウドアプリケーションを可能にするハイパーバイザーが稼働し、計算リソースはこれまで以上に迅速に増減できるようになりました。特定用途向けサーバーは、流行語としてはそれほど人気がないものの、現代のITのあり方を変えるもう1つのイノベーションです。それぞれのテクノロジーの利点を理解することで、より良いビジネス上の意思決定を行い、サーバーから最高のROIと最高のパフォーマンスを引き出すことができます。この記事では、特定用途向けサーバーと仮想化の利点について説明し、それらを組み合わせてITインフラストラクチャを最適化する方法を定義します。
特定用途向けサーバーとは？
名前が示す通り、特定用途向けサーバーは、特定のユースケースやアプリケーションを念頭に置いて設計されたサーバーです。これらは特定のアプリケーション向けに最適化されており、「コモディティ」サーバーを凌駕し、他のサーバーでは満たせない要件を満たすことができます。
ITプロフェッショナルが最もよく知っている特定用途向けサーバーの一般的な種類の1つは、ストレージサーバーです。NAS（ネットワークアタッチドストレージ）サーバーとして使用されるサーバーが、CPU負荷の高いビッグデータ分析アプリケーションに使用されるサーバーとは著しく異なる仕様を必要とすることを考えると、特定用途向けサーバーの利点を概念化する良い方法となるでしょう。そこから、さまざまなカテゴリ内の専門化を掘り下げることができます。たとえば、Premioは、CDN（コンテンツデリバリーネットワーク）用のオールフラッシュストレージアレイから、仮想デスクトップインフラストラクチャ/ハイパーコンバージドインフラストラクチャ向けに最適化されたサーバーまで、幅広い特定のユースケースの要求を満たすように特別に構築されたさまざまなストレージサーバーを製造しています（詳細については、「Different Types of Storage Devices & How to Use Them」を参照）。
簡単に言えば、特定用途向けサーバーの大きな利点は、他の分野で専門化がもたらす利点と同じです。つまり、1つのことに集中すれば、それを非常にうまくこなすことができます。
サーバー仮想化とは？
初級のコンピューターサイエンスコースを受講した人なら誰でも証言できるように、ITは抽象化のレイヤーに尽きるでしょう。仮想化もその一例です。これは、ハイパーバイザーによって計算リソースが抽象化されるプロセスです。次に、オペレーティングシステムがハイパーバイザーの上にインストールされ、ハイパーバイザーが仮想化されたCPU、RAM、ストレージ、およびその他のリソースをゲストオペレーティングシステムに供給します。多くの場合、ハイパーバイザーの上にインストールされたゲストオペレーティングシステムは仮想マシンと呼ばれます。技術的な注意：口語ではこれらの用語は同じ意味で使用されますが、仮想マシンとゲストの間にはいくつかの技術的な違いがあります。もし興味があれば、このVMwareのナレッジベースの記事をご覧ください。
大まかに、ハイパーバイザーには2つの種類があります。
- タイプ1ハイパーバイザー、または「ベアメタル」ハイパーバイザー- これらのハイパーバイザーは、従来のオペレーティングシステムと同様に、コンピューターハードウェアに直接インストールされます。例としては、VMwareのESXi、Xen Project、MicrosoftのHyper-Vがあります。
- タイプ2ハイパーバイザー、または「ホスト型」ハイパーバイザー- これらは、オペレーティングシステム（Windows 10やMAC OSX 10.11など）内にインストールされるハイパーバイザーです。例としては、VMware WorkstationやOracle VirtualBoxがあります。
私たちは、データセンターで最も一般的に見られ、組織がサーバーを仮想化するために使用するタイプ1のベアメタルハイパーバイザーに焦点を当てます。
以前は、Active Directory、メールサービス、印刷サービス、ファイル共有などのネットワークサービスのために、複数の異なる物理サーバー（リソース利用率が低い状態であることが多い）を導入する必要がありましたが、仮想化を通じて、同じハードウェア上で複数の独立したサーバーを展開できるようになりました。この「1つの役割に1つの物理サーバー」モデルからの根本的な移行により、次のようないくつかの利点が得られます。
- 運用上の柔軟性の向上- 1つのオペレーティングシステムのみを実行するスタンドアロンの物理サーバーでいっぱいの環境と比較して、仮想化された環境ははるかに優れた運用上の柔軟性を提供します。開発、QA、およびテスト環境はほぼオンデマンドで立ち上げることができ、利用率の低い仮想サーバーは物理サーバーよりも簡単に廃止または縮小できます。さらに、プロビジョニングは管理ツールを通じて高度に集中化でき、仮想マシンの「スナップショット」を作成することで、バックアップとリカバリプロセスを合理化できます。
- リソース利用率の向上- 前述のように、物理サーバーのリソース利用率は非常に低いレベルで稼働していた可能性が高いです。仮想化を通じてそれらを1つの物理サーバーに統合することで、利用可能なコンピューティングおよびストレージリソースの利用率が向上します。
- より「環境に優しい」ソリューション- リソースをより効率的に使用することで、ラック空間、電力、および冷却の全体的な消費量が削減されます。これは環境に利益をもたらすだけでなく、最終的な収益にも貢献します。
特定用途向けサーバーが仮想化にとって重要な理由
仮想化には多くの利点がありますが、それを最大限に活用するには、ハイパーバイザーを実行するための適切なハードウェアを選択することが依然として重要です。選択したハイパーバイザーを実行するための最小要件を満たすだけでなく、パフォーマンスを最適化するには、ミッションクリティカルなアプリケーションとサービスに可能な限り最高のパフォーマンスを提供できるサーバーソリューションを設計する必要があります。
つまり、ハイパーバイザーは多数のゲストOSのすべてのハードウェアリソースを仮想化するため、仮想化されたワークロードを実行するサーバーに課される固有の要求に最もよく対応できるよう、基盤となるハードウェアを選択する際には特別な考慮が必要です。仮想化用に特別に構築されたサーバーは、これらの要求を満たすように独自に設計されています。サーバーを選択する際に考慮すべきいくつかの重要な点を以下に示します。
- CPU- VMwareのESXi 6.5のような一部のハイパーバイザーは、マルチコアCPUを必要とします。クロック速度も重要ですが、一般的に、仮想化環境ではコア数の方がさらに重要です。これは、仮想化環境におけるCPUパフォーマンスの主要な要因が、一般的に利用可能なスレッド数であるためです。そのため、コア数とプロセッサのハイパースレッディングサポート機能が非常に重要なのです。プロセッサは、64ビットゲストOSのハードウェア仮想化もサポートする必要があります。
- メモリ- RAMは多くの仮想化環境のパフォーマンスを左右します。サーバーワークロードの重要性、サーバーオペレーティングシステムがRAMに課す要求、およびハードウェアを統合する利点を考えると、高密度RAMが仮想化にとってプラスであることが明らかになります。複数のDDR4メモリバンクのサポートは、仮想化向けに特別に構築されたサーバーにとって大きな利点です。迷った場合は、RAMの密度を高くすることをお勧めします。
- ネットワーク接続- ネットワーク上のすべてのサーバーをハイパーバイザーに統合するということは、ネットワークトラフィックも集中化されることを意味します。エンタープライズ環境で許容できるパフォーマンスレベルを維持するには、スループットと帯域幅が不可欠になります。最新の生産環境向けに特別に構築されたサーバーには、少なくとも2つのギガビットイーサネットアダプター（例：Intel Ethernet Server Adapter I350）が必要です。
- ストレージ- 高速、高スループット、信頼性の高いストレージは、あらゆる仮想化された本番環境にとって不可欠です。VMwareのこのホワイトペーパーでは、ハードウェア全般、特にストレージに関する多くのベストプラクティスと推奨事項が紹介されています。主なポイントのいくつかには、劣悪なストレージパフォーマンスは、ハイパーバイザーではなく、基盤となるストレージデバイスの構成の問題に関連していることが多いこと、および全体的なパフォーマンスに大きく影響する入出力操作が挙げられます。フラッシュストレージの利点は、一般に、仮想環境ではさらに顕著になります。
- 電力、冗長性、高可用性- ワークロードを統合することで、仮想化は単一サーバーの重要性も統合します。これは、仮想化向けに特別に構築されたサーバーでは、冗長電源とホットスワップ可能な機能が最も重要であることを意味します。1つの電源が故障した場合でも、冗長電源がシステムを稼働させ続けることができます。ホットスワップ可能なサーバーまたはコンポーネントが故障した場合、ITスタッフはシステムをシャットダウンせずに交換することができます。これらの機能はすべて、ITチームがサポートするビジネスのために可能な限り最大の稼働時間を維持するのに役立ちます。
- サーバー管理- 「帯域外」でサーバーを制御する能力は、多くの場合、軽微な運用上の問題と大規模な停止との間の違いとなる可能性があります。IPMI（Intelligent Platform Management Interface）のような機能は、ハイパーバイザー管理ユーティリティがロックアップしたり、その他の方法でアクセスできなくなった場合でも、管理者がサーバーを制御する手段を提供するため、この機能は仮想化向けに特別に構築されたサーバーにとって大きな付加価値となります。
ユースケースはそれぞれ異なりますが、仮想化されたワークロードの要求に精通した専門家は、お客様に最適なソリューションについて、経験に基づいたガイダンスと推奨事項を提供できます。
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