プライベートクラウド向けベアメタル

最近、ZStack はバージョン 2.6.0 をリリースし、ベアメタル管理サービスを開始しました。ベアメタル サービスは、アプリケーション専用の物理サーバーを提供し、コア アプリケーションの高パフォーマンスと安定性を確保し、オペレーティング システムのカスタム インストールをサポートし、ベアメタル ホストの完全なライフ サイクル管理を提供します。ベアメタル サービスは、個別の機能モジュールの形でユーザーに提供されます。本日は、ZStack の技術専門家を招き、「プライベート クラウドのベアメタル」についてお話しいただきました。

近年、クラウドコンピューティング市場は急速に発展し、従来のITサービス形態を完全に変えました。 2018 年、従来の IT サービスにおけるコンセプトであるベアメタルが徐々に人気を取り戻してきました。ベアメタルとは何ですか?クラウドコンピューティングとの関係はどのようなものですか?ベアメタルホストと仮想マシンの違いは何ですか?さまざまなパブリック クラウド ベンダーはこれをどのように実装するのでしょうか?特徴は何ですか？プライベート クラウドにベアメタル クラウドとパブリック クラウドを実装する際の重点の違いは何ですか?一緒に学んでいきましょう。

まず、仮想化について確認しましょう。仮想化はクラウド コンピューティングの中核技術です。サーバーのハードウェア技術が成熟するにつれて、多くの場合、ハードウェア リソースはソフトウェアに比べて比較的冗長になり、機器を十分に活用できず、そのパワーを活用できる場所がなくなります。この状況に対処し、使用コストを削減するために、仮想化技術が登場しました。最初にスーパーコンピュータやメインフレームに登場し、ハードウェアの発達により、一般的なサーバーの仮想化の必要性が生まれました。物理サーバーを複数の仮想サーバーに仮想化し、各サーバーで独立してサービスを実行できます。

言うまでもなく、仮想化の役割は明らかです。サーバーの利用率を効果的に向上させ、サーバーあたりの価格を下げ、ソフトウェアサービスの普及を加速します。しかし、すべてのテクノロジーが完璧というわけではありません。仮想化には、状況によっては制限もあります。たとえば、仮想化できない一部のハードウェア デバイスは、仮想マシンでは認識されません。これらのデバイスを使用する場合、アプリケーションは仮想化なしの物理サーバー上でのみ実行できます。別の例として、仮想化自体には一定のリソース損失があります。実際により多くのリソースを占有する必要があるアプリケーション、パフォーマンスの遅延や集中的な I/O に敏感なビジネス、大規模なワークロードを持つデータベース アプリケーション、機械学習などの場合、仮想マシンで実行すると、リソースを有効活用できないだけでなく、パフォーマンスの低下も発生し、コスト効率が悪くなります。セキュリティ、信頼性、制御性に対する要件が高いシナリオでは、仮想化も適切なソリューションではありません。

これらの問題をどのように解決すればよいでしょうか?ここで、先ほど述べた新しい役割であるベアメタルが登場します。いわゆるベアメタルホストは実際の物理サーバーです。仮想マシンと同様に、実サーバーをクラウド プラットフォームのリソース プールに直接追加することで、ユーザーは実サーバーを直接申請、展開、使用できるようになります。コアアプリケーション、高 IO および高負荷アプリケーション、またはデータベースアプリケーションの場合、仲介者なしでベアメタルホスト上で直接実行して、高速かつ十分なパフォーマンスで価格差から利益を得ることができます。パフォーマンスの考慮に加えて、物理的なセキュリティの分離、再仮想化、異種性のサポート、コンテナのサポート、高い安定性と高い制御性はすべて、ベアメタル ホストの利点です。

パブリッククラウドベアメタルの現状

ベアメタルホストのかけがえのない利点により、仮想化の長年にわたる活発な開発を経て、主要なパブリッククラウドベンダーは「原点回帰」し、次々とベアメタルサービスを開始しました。国内の主要パブリッククラウドベンダーの状況を見てみましょう。

2017 年 10 月、中国の大手パブリック クラウド プロバイダーである Alibaba は、Yunqi カンファレンスで独自のベアメタル サーバーである Shenlong Elastic Bare Metal Server を発表しました。これは、仮想マシンの弾力性と物理マシンのパフォーマンスおよび機能を組み合わせた新しいタイプのコンピューティング製品として定義されます。そのコア技術は、サーバーにインストールされたカスタマイズされたハードウェアチップX-Dragon MOCカードを通じて、ベアメタル直接エラスティックスケーリング機能と仮想クラウドホストと変わらない使用体験を実現することであると理解されています。

Alibaba Cloudの公式ウェブサイトではベアメタルの利点について説明している

Alibaba Cloud Shenlong サーバーアーキテクチャ図

2017 年 11 月、Huawei は超高速プロビジョニングと共有ボリューム ストレージに重点を置いた独自のベアメタル サーバーをリリースしました。予備的な理解によれば、同社は自社開発の SDI カードを通じて従来の PXE インストール プロセスを省略し、クラウド ハード ディスク イメージからベアメタル ホストを直接起動することでこれを実現し、5 分で高速プロビジョニングを実現できるとのことです。データはクラウド ハード ドライブに保存され、自動的にマウントおよび拡張できるため、ローカル ストレージの制約から解放されます。

Huaweiの公式ウェブサイトではベアメタルの機能について説明している

Tencent Cloud には、Blackstone Physical Server (CPM) という同様の製品もあります。以下はTencent Cloud公式サイトから抜粋した製品優位性チャートです。 IDC方式とのみ比較していることがわかります。ベアメタル クラウド コンピューティングの定義を満たしています。見どころは多くなく、かなり満足です。 4時間デリバリー、コンソール、クラウドAPIなどは、あるメーカーのクラウドにおけるベアメタルサーバーの従来の実装方法です。

テンセントの公式ウェブサイトにおけるブラックストーンの物理サーバーの説明

さらに、Tianyi Cloud、Ziguang Cloud、Xiaoniao Cloud などのクラウドベンダーもベアメタルホスティングサービスを提供していると主張していますが、それらについてはあまり詳しくないので、詳細には触れません。

プライベートクラウドベアメタル

主流のパブリッククラウドにはすでにベアメタルサービスがありますが、プライベートクラウドはどうでしょうか?プライベート クラウドにはベアメタルが必要ですか?答えはイエスです。パブリッククラウドのベアメタルに適したアプリケーションシナリオはプライベートクラウドにも多数存在するため、当然ベアメタルの需要があります。

では、プライベート クラウドのベアメタルでは何をすべきでしょうか?まず、プライベート クラウドの特徴を調べてみましょう。

パブリック クラウドと比較すると、プライベート クラウドは一般的に規模が小さく、デバイス数も少なく、通常は 1,000 ユニット未満です。ベアメタル ホストの要件は比較的単純です。これらは、高 IO および高パフォーマンス要件を持つアプリケーションを展開するために使用されます。または、仮想化できないハードウェアで実行する必要があるタスクを実行する場合。または高性能コンピューティングを処理するために使用します。パブリック クラウドのように、顧客が不確実であり、さまざまなアプリケーション シナリオを同時に満たす必要がある状況はほとんどありません。プライベート クラウド内のベアメタル ホストはプラットフォーム全体の大部分を占めないので、クラウド プラットフォームによって管理されるベアメタル ホストの数は多くありません。プライベート クラウドのプロバイダーとユーザーは、通常、プロバイダーと顧客の関係にはなく、アプリケーションの使用に対する適時性の要件はそれほど高くありません。パブリック クラウドの非常に高速な展開と分単位の配信は、プライベート クラウドにとってはあまり魅力的ではありません。

上記の違いに加えて、パブリック クラウドとプライベート クラウドのベアメタル サービスには、さらに多くの類似点があります。これらはすべて仮想マシンと相互接続され、ネットワークとストレージを共有し、ベアメタル ホストの電源のオン/オフを制御し、ベアメタル ホストのリソース使用状況を監視し、イメージ、バックアップ、災害復旧などを作成できる必要があります。

まとめると、プライベート クラウド ベアメタルが実現すべき機能ポイントは次のとおりです。

● ベアメタルホストアプリケーションと自動配信

ユーザーは作業注文書に記入することでベアメタル ホストを申請できます。申請が承認されると、ユーザーは対応するオペレーティング システムとソフトウェアをインストールすることを選択できます。

● ベアメタルホストステータス監視

CPU、メモリ、ストレージ、ネットワークなど、ベアメタルホストのシステム使用状況をリアルタイムで監視し、異常が発生した場合にはユーザーや管理者に速やかに警告を発して対処することができます。

● 管理ノードはデプロイメントサービスを提供する

規模が比較的小さい場合、DHCP サービス、TFTP サービス、PXE サービスなどのデプロイメント サービスを管理ノードによって提供することができ、ほとんどの場合使用されず、リソースの無駄になる別のデプロイメント サーバーを構成する必要はありません。もちろん、ある程度の規模に達すると、管理ノードへの負担を軽減し、専用の目的に使用できる別のデプロイメント サーバーを構成する必要があります。

● 仮想マシンとの便利な相互接続

ベアメタル ホストは、仮想プライベート ネットワーク (VPC) を確立したり、さまざまなネットワーク セキュリティ要件を満たすためにフラット ネットワークを使用したりなど、仮想マシンと相互接続する複数の方法をサポートします。

● ミラーリングとバックアップ

クラウド ホスト イメージからのメタル ホストの作成、ベア メタル ホストのイメージの作成とクローン作成、ベア メタル ホスト イメージのバックアップとリカバリをサポートします。

● 帯域外制御

物理マシンをリモートで管理し、物理マシンの電源オン/オフ機能を実現します。

● コンテナやその他のクラウドプラットフォームをサポート

コンテナをベアメタル ホストにデプロイしてコンテナ テクノロジーがもたらす利便性を享受したり、他のクラウド プラットフォームをベアメタル ホストにデプロイしたりできます。

プライベートクラウドにおけるベアメタルの未来

仮想マシン技術が成熟するにつれて、仮想マシンによって生じるパフォーマンスの低下はますます少なくなり、将来的にはパフォーマンスを考慮してベアメタルを選択する必要性もますます少なくなる可能性があります。ただし、特別な場合、Loongson などの一部の特殊なデバイスや仮想化できないその他のデバイスの場合、クラウド プラットフォームはこれらのデバイスをベア メタルの形式で管理し、一定期間にわたって長期間存在します。このタイプのベアメタル デバイスでは、ユニバーサルな管理および制御インターフェイス、インテリジェントなスケジューリング、およびステータス監視を提供することが、プライベート クラウド ベアメタル管理の将来の開発の焦点となる可能性があります。