大規模データセンター拡張のためのサーバー仮想化技術の詳細分析

管理者は、データの使用状況を効果的に分析し、データをより経済的なディスクに手動で移行する必要があります。そうしないと、使用頻度の低いデータを高速で高価なストレージに保存するというジレンマに直面することになります。高性能で経済的な仮想データセンターを構築するには、ストレージ ソリューションがデータの使用状況を追跡し、事前に定義されたルールに従って異なるタイプのディスク間でデータを自動的に移行することで、複数のディスク タイプの使用を最適化できる必要があります。管理者の介入なしに、頻繁にアクセスされるデータは高速ストレージに保持され、頻繁にアクセスされないデータは低速で安価なストレージにプッシュされます。非アクティブなデータを高性能ディスクから自動的に移動し、ディスク領域を解放して、それらの共有ディスクにアクセスするすべての仮想サーバーのパフォーマンスを向上させます。

従来の SAN を実装する場合、スペースを予約する必要があり、使用率が低くなります。ストレージの割り当ては複雑で時間のかかる操作であり、ユーザーの可用性に影響を与えるため、管理者はストレージを少しずつ購入して割り当てることに消極的になることがよくあります。データ センター管理者は、スペースが実際に使用されるまでボリューム用の物理スペースを予約する必要がなくなる仮想化ストレージ ソリューションを検討する必要があります。このアプローチはシン プロビジョニングとも呼ばれ、将来の成長を考慮して過剰に割り当てる必要性を減らしながら、ストレージ使用率を動的に高めることができます。シン プロビジョニングにより、スペースを無駄にすることなく、任意の数の仮想サーバーのボリュームを迅速に作成できます。管理者は、事前にスペースを予約することなく、仮想サーバーごとに仮想ボリュームを作成できます。

企業では、物理サーバー上に 10 台の仮想マシンを作成できます。各仮想マシンには 1 TB のストレージが必要になる場合があります。シン プロビジョニングを使用すると、管理者は 10 個の仮想ストレージ ボリューム (それぞれ 1 TB) を 10 個の個別の仮想サーバーで使用するように割り当てることができますが、実際に占有する物理スペースは 1.5 TB のみになります。各アプリは必要なすべてのストレージにアクセスできます。企業がより多くのストレージスペースを必要とする場合、ビジネスをオンラインのまま維持しながらストレージ容量を簡単に増やすことができます。このアプローチにより、管理者は全体的なストレージ使用率を向上させ、ハードウェア コストを削減し、仮想サーバーの追加によって生じる容量の急激な増加を制御することができます。

データ保護は、従来の SAN にさらなる課題をもたらします。ディスク アレイを使用するデータ センターでは、RAID オーバーヘッドによりストレージ拡張のコストが大幅に増加します。特定のアプリケーション用にストレージが予約されている場合、予約されているが使用されていないスペースに多くのオーバーヘッドが費やされます。データ スナップショットを作成すると、データの損失や破損を防ぐことができますが、ミラー化された SAN とスナップショットではボリューム全体のクローンを作成する必要があるため、コストが増加します。スペース効率の高いスナップショットでは、作成時およびリカバリ時にボリューム全体のクローンを作成する必要がなく、マッピングによって消費されるストレージはごくわずかです。ストレージを効率的に使用すると、同じ物理ストレージにさらに多くのリプレイを保存できるようになります。多数のスナップショットを作成することで、IT 部門は仮想サーバーを数秒で迅速に復元できるようになります。これらのスナップショットは、管理者が新しいアプリケーションやサービス パックをテストしたり、サーバーの SAN ブート操作を効果的にサポートしたり、実稼働システムのバックアップ ウィンドウを実際に短縮したりするのに役に立ちます。最後に、Chen Jie 氏は次のように結論付けました。「シン プロビジョニング、自動階層化ストレージ、継続的なデータ スナップショットなどの完全なストレージ仮想化機能を含む機能豊富な SAN を組み合わせることによってのみ、管理者は完璧なデータ センター仮想化ソリューションを作成できます。」

仮想テクノロジーの意味合いにより、クラウド コンピューティングにおけるその中核的なサポート位置が決まります。クラウドの場合、まず仮想リソース プールが必要です。プールがなければ統合は行われません。サーバー仮想化技術は極めて重要です。システムを仮想化し、サーバーに適用する技術です。物理サーバーは、集中的なアプリケーション処理のために複数のサーバーに仮想化されます。複数のサーバーで処理されるプログラムやデータは、仮想化技術によって 1 つのサーバーに配置されて処理されます。物理プラットフォームに制限されることなく、物理プラットフォームを横断することができます。

運用コストを削減します。情報サービスプロバイダーのビジネス変革と集中的な管理には、コストを厳密に管理し、投資をより洗練させることが求められます。企業の IT 運用コストは主にデータセンターへの投資に集中しており、これには 2 つの部分が含まれます。1 つはハードウェアとライセンス サービス サポートへの投資コストです。もう1つは運用と保守のコストです。サーバー仮想化では、サーバーのパフォーマンスを最大限に活用できるだけでなく、強力な仮想化サービス環境管理ツールを使用して管理を自動化し、手動による介入を減らすこともできます。データセンターへの全体的な投資は大幅な減少傾向を示しており、コスト管理におけるコスト削減の余地が非常に大きいことを反映しています。

データセンターで仮想化技術を使用すると、IT 機器の電力消費を効果的に削減し、データセンター全体の電力消費を削減できます。仮想化技術によるIT機器の統合により、データセンター内のIT機器の数と使用スペースを大幅に削減し、消費電力と冷却要件を削減し、データセンター全体の運用・保守コストを削減できるため、炭素排出量とPUE値を削減し、グリーンで環境に優しいデータセンターの構築を促進します。

仮想化テクノロジーは 1960 年代に始まり、最初に IBM メインフレーム ハードウェアのパーティション分割に適用されました。仮想化とは、IT リソースの物理的な性質と境界をリソース クライアントから隠す方法で IT リソースを統合することを指します。簡単に言えば、仮想化とは、さまざまなコンピューター リソースを論理的に抽象化し、割り当て、管理するプロセスです。仮想化により、従来のコンピュータのリソース アプリケーション モデルが変更され、ユーザー エクスペリエンスを低下させることなく、実際のアプリケーションを仮想ベースで実行できるようになりました。長年の開発を経て、仮想化技術はますます成熟してきました。データセンターは仮想化を利用することで、さまざまなコンピュータリソースを有機的に統合し、一元管理してリソースの利用率を向上させることができ、企業の調達コスト、電気代、冷却コスト、管理コストを大幅に削減できます。もちろん、これにより、グリーン データ センターを実現するための重要な技術的チャネルも開拓されました。

サーバー仮想化技術の価値は多くの環境で実証されており、データセンターの業務処理効率を向上させるためにサーバー仮想化技術を使用するユーザーが増えています。サーバー仮想化は、現代のデータセンターでは比較的成熟したテクノロジーです。サーバーの物理リソースを論理リソースに抽象化したり、1 つのサーバーを複数の仮想サーバーに抽象化したり、複数のサーバーを 1 つの仮想サーバーに抽象化したりします。これにより、サーバーの物理的な制限を受けず、サーバーインフラストラクチャを合理化し、サーバー統合を実現し、IT リソースの利用率が向上します。

これは、主要なデータセンターにおける主な仮想化方法です。仮想サーバーと基盤となるハードウェア間の VMM 中間層を使用して、CPU、メモリ、ディスクを含むすべての物理デバイスを管理します。完全に仮想化された環境では、VMM はハードウェア上で実行され、元の物理デバイスを、複数の上位クライアント オペレーティング システムからアクセスできるように、異なるプロパティを持つ仮想デバイスに仮想化します。

ストレージ仮想化は、次の 3 つのレベルで実現できます。まず、特定の仮想化デバイスを介して、またはネットワーク スイッチに仮想化ソフトウェアをインストールして、ストレージ リソースの割り当てと管理を制御します。次に、仮想化機能を備えたストレージコントローラを通じてストレージシステムを一元管理し、ストレージリソースをサーバーに提供します。最後に、ホストに割り当てられた論理ボリュームは、管理ソフトウェアを通じてさらに仮想化されます。

企業のITビジネスの急速な成長に伴い、運用モードは絶えず変化し、基本ネットワークも絶えず変化・拡大し、冗長かつ複雑なメッシュネットワーク構造を形成し、データセンター基本ネットワークの運用・保守管理がますます困難になっています。ネットワーク仮想化テクノロジーの登場により、この管理上の課題は簡素化されました。ネットワーク仮想化の考え方は、物理ネットワークデバイスを同じ機能を持つ複数の仮想デバイスに抽象化するという、サーバー仮想化の考え方に似ています。さらに、各仮想デバイスは異なる機能で構成できます。現在、ファイアウォール、ルーター、スイッチ、負荷分散デバイスで広く使用されています。

さらに、仮想プライベートネットワーク (VPN) もネットワーク仮想化を実装するためのテクノロジーです。 VPN は、長年にわたって企業のデータセンターで使用されているテクノロジーです。パブリックネットワーク上にプライベートネットワークを構築するための技術です。 VPN はネットワーク接続を抽象化し、リモート ユーザーが物理的に接続されているかのように組織の内部ネットワークにアクセスできるようにします。ネットワーク仮想化により、インターネットからの脅威を防ぎ、ユーザーがアプリケーションやデータに迅速かつ安全にアクセスできるようになります。

仮想テクノロジーの意味合いにより、クラウド コンピューティングにおけるその中核的なサポート位置が決まります。クラウドの場合、まず仮想リソース プールが必要です。プールがなければ統合は行われません。サーバー仮想化技術は極めて重要です。システムを仮想化し、サーバーに適用する技術です。物理サーバーは、集中的なアプリケーション処理のために複数のサーバーに仮想化されます。複数のサーバーで処理されるプログラムやデータは、仮想化技術によって 1 つのサーバーに配置されて処理されます。物理プラットフォームに制限されることなく、物理プラットフォームを横断することができます。

実際、仮想化には多くの定義がありますが、一般的には、物理​​的なメカニズムに基づきながらも物理的な制限を受けず、統合された抽象的な方法でアクセスされ、ソフトウェア環境を仮想化することもできる論理テクノロジーとして要約できます。クラウド コンピューティングはすべての IT リソースを仮想化するものであり、サーバー仮想化テクノロジはこの目的と一致しています。