HCI第1世代から第2世代へ
新世代型HCI一体どこが違うのか?

データセンターや企業のクラウド環境を支える基盤として注目が高まる「HCI(ハイパー・コンバージド・インフラストラクチャ)」。数年前に初めて市場に登場したHCIは、いわば第1世代。従来の仮想化インフラに比べて導入・運用の手間やコストを削減するなど多くのメリットをもたらしたが、同時に様々な課題も指摘されている。そのHCIが次世代へと進化を遂げた。インフラの構成と運用がよりシンプルになり、柔軟性・拡張性が劇的に向上。リソースの有効活用を実現し、コスト削減にも効果があるという。ここではその能力や活用方法までを徹底検証したい。

HCIのニーズが高まる一方で、様々な課題が顕在化

 ビジネスのデジタル化が加速するなか、その活動を支えるシステムの変革が重要なテーマになっている。市場や顧客のニーズを取り込み、新しいサービスを迅速に提供する必要があるからだ。

ネットアップ株式会社 システム技術本部 プリンシパルクラウドアーキテクト 松浦 敦氏
ネットアップ株式会社
システム技術本部
プリンシパルクラウドアーキテクト
松浦 敦
 こうした背景から近年ニーズが高まっているのが「HCI(ハイパー・コンバージド・インフラストラクチャ)」である。これは、1つのサーバー筐体にコンピューティング機能とストレージ機能を統合し、シンプルな構成を実現した仮想化基盤。サーバー内蔵のHDDを、仮想的な共有ストレージとして利用できる上、動作検証済みの統合モデルとして提供されるため、導入が容易ですぐに使用できる。

 数年前に初めて市場に登場したHCIは、いわば第1世代。従来の仮想化インフラに比べて導入・運用の手間やコストを削減するなど多くのメリットをもたらしたが、同時に様々な課題も指摘されている。

 「VDI(仮想デスクトップ基盤)など特定のワークロードにフォーカスしたつくりになっているため、複数のワークロードの対応を想定していないものが多い。ワークロードごとのQoS設定が難しく、あるワークロードがほかのワークロードのパフォーマンスに影響を与えてしまうことがあるのです」とネットアップの松浦 敦氏は指摘する。

ネットアップ株式会社 アライアンス営業推進本部 NGDC営業開発 シニア ソリューションマネージャー  松浦 敦氏
ネットアップ株式会社
アライアンス営業推進本部
NGDC営業開発
シニア ソリューションマネージャー
稲田 昭仁
 柔軟なスケールアウトも難しい。「第1世代のHCIは筐体ごと追加するものがほとんど。コンピューティング機能だけ、あるいはストレージ機能だけを必要に応じて個別に追加することができないのです。スケールアウトは筐体単位となるため、投資とリソースに無駄が生じてしまいます」と同社の稲田 昭仁氏は述べる。

 スタンダードなAPIへの対応も十分とは言い難い。例えば、ストレージの自動プロビジョニングを行うためには、様々なソフトウエアやクラウドとの連携が必要だが、対応するAPIが限られるため、実現が困難。運用の自動化を推進したいと思っても、できることが限られてしまうのだ。

柔軟性・拡張性を高めた独自のアーキテクチャを採用

図1 NetApp HCIの構成イメージ 図1NetApp HCIの構成イメージ コンピューティングノードとストレージノードはそれぞれ独立しており、個別に拡張が可能だ。必要なリソースだけ追加できるので、コストの最適化につながる。CPUとメモリのオーバーヘッドが発生せず、リソースも有効活用できる  しかし、これらの課題を解消した第2世代のHCIも登場し始めている。その先陣を切るソリューションが、同社が提供する「NetApp HCI」である。同社のオールフラッシュストレージ「SolidFire」をベースに、コンピューティング機能を搭載した「コンピューティングノード」とストレージ機能を搭載した「ストレージノード」で構成される(図1)。

 1つのシャーシに、コンピューティングノードとストレージノードを、合わせて最大4つ格納できる。最小構成として2つのシャーシ(4ストレージノード、2コンピューティングノード)から導入が可能だ。仮想化基盤にはVMware vSphere(ESXi)を採用している。多様なプラットフォームからの接続も許容されるため、オープンなストレージモデルとしての利用も可能だ。

 同社は、エンタープライズ向けストレージおよびデータ管理ソリューションを提供する世界的ITベンダー。ストレージの役割をITシステム全体のなかでとらえ、パフォーマンスと運用性を最大限に引き出す製品作りを推進している。「サーバーレイヤーにまで踏み込んだ技術開発に加え、早くからソフトウエアベースのストレージ管理を実現するSDS(Software Defined Storage)の開発・提供にも取り組んできました。長年にわたる技術力の蓄積と顧客視点の課題解決に貢献してきた実績が、NetApp HCIの開発につながっています」と松浦氏は強みを述べる。同社はHCIに関しては後発だが、第1世代のHCI製品から学んだことを反映させ、より使いやすく、柔軟性・拡張性に優れたソリューションを目指したという。

 最大の特長は、コンピューティングノードとストレージノードが独立したアーキテクチャであること。それぞれのノードを自由に、かつ無停止で拡張できる。「仮想サーバー(VM)を増設するためコンピューティングノードだけ追加する、データベースのパフォーマンスを高めるためにストレージノードだけ追加するといった増設が可能です」と話す松浦氏。用途に応じて拡張を図る柔軟性が大きく向上した。

図2 NetApp HCIのアーキテクチャ 図2NetApp HCIのアーキテクチャ コンピューティングノードはVMware vSphere(ESXi)をベースに、ストレージノードはオールフラッシュストレージのSolidFireをベースに構築されている。NetApp Deployment Engineが2つのノードを統合制御し、データファブリックのメリットを高める多様なサービスを提供する  この柔軟性は独自のアーキテクチャによって実現されている。仮想化基盤を支えるハイパーバイザー上で動作するのはコンピューティングノードだけ。ストレージノードは同社のストレージ製品「SolidFire」の分散ストレージソフトウエアで制御。そして、ハイパーバイザーとストレージノードは「NetApp Deployment Engine(NDE)」によって統合管理する仕組みだ(図2)。「NDEはVM作成に必要な400以上の入力項目を30未満に削減。わかりやすいGUIで簡単に操作でき、45分程度でVMの運用を開始できます」と稲田氏は話す。

運用の自動化を加速し、ワークロードのQoS設定も可能に

図3 ワークロードのQoS設定画面 図3ワークロードのQoS設定画面 GUI画面上からIOPSの上限、下限、バースト値を設定することで、ワークロードのQoSを保証する。そのパフォーマンスはリアルタイムでモニタリングし、必要に応じて設定・変更が可能だ  NetApp HCIは第1世代のHCIにはない、様々な特長を備えている。ワークロードごとのQoS設定が可能な点はその1つだ。ストレージのIOPS(1秒当たりにディスクが処理できるI/Oアクセス数)の上限と下限をアプリケーション単位で任意に設定できる(図3)。容量の大きいワークロードや高い処理性能が求められるワークロードのIOPSを高く設定することで、処理の遅延を防ぐ。複数のワークロードが混在した状態でも、あるワークロードが別のワークロードに影響を与える心配がない。

 IOPSの変更・調整はストレージvMotionなしに実施できる。「例えば、高い処理性能が求められるアプリケーション開発など一時的なQoS設定のニーズにも柔軟に対応できます。VDI環境の増設やユーザー数の追加など、予測が難しいエンドユーザーコンピューティングの環境変化に対応した柔軟なパフォーマンス管理にも最適です」(松浦氏)。

 HCI環境の運用の自動化も向上する。Java、Python、.NETなどの開発フレームワーク、PowerShell/PowerCLI、Puppet、Ansibleなどのシステム管理自動化ツールに対応するほか、多様なAPIをサポートするため、ソフトウエアデファインドなプラットフォーム管理を実現できる。

 また、NetApp HCIの提供に伴い、ベースとなっているSolidFireのElement OSも最新版にバージョンアップされた。「これにより、IPベースでのデータレプリケーションを実現する『NetApp SnapMirror』を利用し、ONTAPベースのストレージへのデータ移行を容易に行えます。クラウドと連携した遠隔バックアップにより、データの可用性を高め、災害対策も強化できます」と松浦氏は語る。NetApp HCI上でQoSによって性能を分離した仮想NAS環境も構築できるため、アーカイブ管理などに有効だ。次世代データセンターを支えるHCI環境の構築と運用を簡素化し、データファブリックのメリットを最大限に引き出す。

 コスト削減にも大きな効果がある。「コンピューティングノードとストレージノードはそれぞれ独立しているため、VMwareのライセンスはコンピューティングノードだけ、オラクルのライセンスもコンピュートノードだけで済みます。ライセンス契約を必要最低限に絞り込むことで、ライセンスコストの負担を軽減できます」と稲田氏は述べる。

 第1世代のHCIは、コンピューティングノードとストレージノードでCPUコアを共有するアーキテクチャのため、ストレージを提供するためにCPUとメモリのオーバーヘッドが発生する。NetApp HCIは2つのノードが独立したアーキテクチャなので、その心配もない。「CPUコア共有モデルは、すべてのリソースをまとめて増やす必要がありますが、NetApp HCIはコンピューティングノードとストレージノードを個別に拡張できるので、余剰リソースを抱える必要がなく、追加コストも最適化できます」と稲田氏は続ける。

 ビジネスの俊敏性を高める上でHCIは重要な役割を担う。しかし、第1世代のHCIはその柔軟性・拡張性に課題があったことも事実だ。第2世代のHCIをリードするNetApp HCIは高い柔軟性・拡張性を実現し、構築・運用の簡素化とコストの最適化も可能になる。ビジネスのデジタル化を支える次世代インフラとして大きなポテンシャルを秘めている。
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