Yan Weilun: クラウド コンピューティングの世界に向けたデータ センター ネットワークの開発

2009 年 7 月、第 1 回「新世代の通信グレード データ センターの構築に関するサミット フォーラム」が北京で開催されました。フォーラムでは、新たな市場状況下で国内通信事業者間のデータセンター構築における変革と革新をどのように促進するか、またデータセンター分野における革新的な技術と製品をどのように促進するかについて、詳細な議論が行われます。

ヤン・ウェイルン：本日は中国に来て、皆さんに報告する機会をいただき、大変嬉しく思っております。私はそのスピーチを聞きました。 F5 が人間の神経系と免疫系として機能するとすれば、ジュニパーネットワークスは次世代のクラウド コンピューティングの中核となることを望んでいます。

私は先週、日本で1週間を過ごし、多くの日本の通信事業者や大企業とクラウドコンピューティングについて話し合いました。しかし、前の2人のゲストの洞察に満ちたスピーチを聞いて、中国のクラウドコンピューティングに関する考え方は実際に日本を上回っていると感じました。ですから、この点では、これは祝う価値のある現象だと思います。なぜこれが賞賛に値する現象なのでしょうか?後で説明します。クラウド コンピューティングが神話ではないことがおわかりいただけると思います。クラウド コンピューティングは、私たちが 100 年前に使用していた電気のようなもので、自宅の地下室で電気を生み出します。今日では、いくつかの大規模な発電所があるため、私たちは電気がどこから来るのかを心配することなく電気を使用することができます。これがクラウドコンピューティングの仕組みです。

ジュニパーネットワークス データセンター事業部 エグゼクティブバイスプレジデント兼ゼネラルマネージャー ウェイルン・ヤン

クラウド コンピューティングは、急速なデジタル化によって推進され、過去 20 年間で情報産業に大きな変化をもたらしました。人間の情報は大量にデジタル化されています。デジタル化が進むにつれ、あらゆる人間の活動がIT情報産業と結びつき始めました。ムーアの法則により、シリコン ウェハーはますます小型化しており、これは、大小を問わずあらゆるものにインテリジェンスが分散され始めていることを意味します。一度インテリジェンスがあれば、多くの関連データが生成されます。このデータは処理して保存する必要があるため、この点も推進されています。一方、いわゆるネットワーク効果というものがあります。ネットワーク効果とは、ネットワーク上に 1 人しかいない場合は、まったくアクティビティがないことを意味します。 2人だけなら活動はできます。 4人いる場合は2人の場合の2倍にはなりません。それは実際には指数関数的な成長です。 4人から8人に増えると、みんなの間の相互作用によってさまざまな影響が生まれます。このように、指数関数的に変化するデジタルの世界では、インターネットに接続されたデバイスの数がここ数年で劇的に増加していることがわかります。こうした活動は 10 年前にはまったく存在しなかったのですが、10 年後には月間 310 億件に達しています。一方、人間が生み出すデータや情報の量も飛躍的に増加しています。

このような環境において、人間のコンピューティングモデル全体に​​ついて改めて考えてみましょう。おそらく多くの若者はまだこの段階を経験していないでしょう。私が大学に通っていた頃は、主要なコンピューティングは依然としてメインフレームを主な情報センターとして利用していました。メインフレームはワイヤーで接続されており、反対側にはいくつかの端子がありました。ユーザーは端末を使用しました。これは非常に原始的なコンピューティング モデルでした。よく考えてください。このコンピューティング モデルでは、サービス プログラムを作成すると、サービス プログラムには使用する必要があるデータも含まれるようになります。さらに、このプログラムは特定のオペレーティング システムと特定のコンピューティング プラットフォームに基づいて作成されています。同時に、ユーザーがどこにいるかがわかっており、おそらくコンピューター室からそれほど遠くない場所にいるでしょう。プログラムの関連データ、オペレーティング システム、プラットフォーム、およびユーザーはすべて、非常に厳格で厳格かつ制限的な状態にあります。私が述べたような進化の後、クラウド コンピューティングはなぜ生まれたのでしょうか?

もう少し抽象的に考えてみましょう。クラウド コンピューティングは、使用されるプログラム、使用されるデータ、オペレーティング システム、使用されるプラットフォーム、およびユーザーという 5 つの要素を完全に解放します。それらの関係は完全に分断されており、運用効率を向上させることができます。 1990 年代には、ホスト モデルからクライアント側に PC やワークステーションが多く登場するようになりました。安価で、より多くのユーザーにサービスを提供できました。さらに、メインフレームが Unix メインフレームに置き換えられ始め、価格も下がりました。これはもはや、非常に特殊なアイデンティティを持つ人々が取得する必要のないものとなり、より小規模な部署に移動できるようになりました。同時に、中間の接続はイーサネット ローカル エリア ネットワークを使用して行われるため、ユーザーはコンピューター ルームの近くにいる必要はなく、複数の建物にまたがった遠く離れた場所にいてもかまいません。このモデルは 1990 年代にかなり長い間開発されました。その後、国際ネットワークのパフォーマンスが向上し続けると、今日アメリカから電子メールを送信すれば、中国で非常に速く受信されるだろうと人々は感じるようになりました。その距離感が消え始めていた。これは、ネットワーク パフォーマンスとユーザーの観点からの大幅な改善によって大いに促進されました。世界中の多くの通信事業者に共通点があるため、現在ではさまざまな種類のモビリティの利便性が数十億個存在しています。

多くの利点として、これらのリソースが集中管理されると、多数の人材を雇う必要がなくなり、また、訓練された人材を多数雇うこともできなくなります。一元管理することで、管理担当者の質が向上し、コストが削減され、全体的なセキュリティもより適切に管理できるようになります。大量のリソースを保有し、それを集中させ、類似のリソースを使用することで、柔軟かつ機敏にリソースを使用できるようになります。つまり、共有の状態を実現できるのです。コストを削減するには、最終的には共有する必要があります。特にインターネットの登場以降、今日のモデルはますます形成されてきました。

今日、国際ネットワークのパフォーマンスが継続的に向上し、クラウド コンピューティングがもたらすさまざまなメリットにより、通信事業者のセンター オフィスを含む世界中のデータ センターが統合され、効率が向上し始めています。皆さんもテレビでご覧になると思いますが、数百、数十の運用センターが数個のデータセンターに統合され、各データセンターが非常に大規模になっています。今日の Google と同様に、Google は世界中に大規模なデータ センターを構築しており、1 つのデータ センターに 100,000 台を超える X86 サーバーが設置されています。

今日はクラウドコンピューティングについてお話します。厳密に言えば、クラウドにはデータセンターだけでなく、ネットワークも含まれます。クラウド コンピューティング全体は、2 つの文で要約できます。1 つは共有、もう 1 つはインターネット経由でサービスを提供することです。これらは最も基本的な概念です。クラウド コンピューティングについてどのように語るにしても、実際にはこれら 2 つの概念から構成されます。クラウドコンピューティングには 2 つの見方があります。 1 つの視点は、エンドユーザーの視点です。先ほど講演者が述べたように、エンドユーザーはインフラストラクチャを気にしません。電気を使用するときに、部屋のどこにプラグがあるかだけを気にし、その背後の配線がどのように接続されているかは気にしないのと同じです。つまり、サービスを利用することだけが必要なのです。これはクラウド サービスの観点からのものです。

もう 1 つの観点は、Juniper や多くの通信事業者を含む多くのメーカーが、クラウド コンピューティング インフラストラクチャを、これらのクラウド サービスを提供するために適切なインフラストラクチャが必要であるという観点から見ていることです。インフラストラクチャに関しては、ネットワーク インフラストラクチャとデータ センター内のインフラストラクチャの 2 つの部分が含まれます。もちろん、先ほど講演者がおっしゃったように、データセンター間の考慮事項もあります。例えば、IBMは今年2月に上海で新たな計画を発表しました。 IBM は上海を含め世界中に 10 か所のコンピュータ センターを持っています。彼らは、ジュニパーのネットワーク機器を使用して、世界中の 10 か所のクラウド コンピューティング コンピュータ センターを段階的に接続しています。 1 つのクラウド コンピューティング コンピュータ センターが過負荷になり始めた場合、何らかのテクノロジを使用して、ユーザーに気付かれることなく、非常に透過的な方法で、過負荷になった計算を他の関連するクラウド コンピューティング センターに自動的に転送できます。この分野の問題は、実際には主に従来のネットワーク パフォーマンスの問題ですが、今日はこれについては説明しません。

ネットワークに関して言えば、ジュニパーは 13 年前にネットワーク分野に参入し、セキュリティ分野でも多くのアプリケーションを展開しています。クラウドコンピューティングはサービスの観点から語られることが多いため、クラウドサービスの観点から見ると、クラウドコンピューティングは大まかに 4 つのレベルに分けることができます。創業当初はインターネットで書籍を販売していました。経済的利益を達成し、この種のサービスを提供するために、大規模なインフラの構築に何年も費やしました。現在のインフラストラクチャはどの程度効率的ですか?これは自分たちが使うだけでなく、持ち出して他の人に使わせることもできます。コンピューティング能力も 1 時間あたりのコストで計算でき、ストレージも 1 時間あたりのコストで計算できます。 Google は独自のアプリケーション サービスがあり、インフラストラクチャ サービスも提供できるとしていたが、インフラストラクチャを提供した後、多くのメーカーも自社のサービスをインターネット上で実行したいと考えていることがわかった。 Mzone は、「わかりました。私の顧客、支払いを回収する能力、そして私とサプライヤー間の CRN 機能を提供します」と言いました。いわゆるプラットフォームサービスです。つまり、クラウド アプリケーションを開発する場合は、インフラストラクチャだけでなく、課金やその他のさまざまなサービスなどのソフトウェア機能も必要になります。他のベンダーも、以下の 2 つのサービスを利用して独自のサービスを開発できます。彼らはさらに高いレベルのサービスも提供しています。本をオンラインで販売したい場合、私がお手伝いします。私のネットワークを利用して自分の街について書き、私のネットワーク上に書店を開くこともできます。これはより高いレベルのサービスです。

例えば、先月、私たちはニューヨーク証券取引所に対し、来年大規模なデータセンターを建設するためにジュニパーのネットワーク設備を使用することを決定したと公表しました。そこの証券取引所は米国だけにサービスを提供しているわけではない。実際に世界20カ国以上の株式取引市場は、ニューヨーク証券取引所センターのネットワークプラットフォーム上で運営されています。これは仮想化されたサービスです。また、パフォーマンス上の理由から仮想化が行われますが、仮想化とは、何かがあると思っていても実際にはないという概念です。実際、コンサルティング業界における仮想化は、メインフレームの登場以来存在しています。これは、このレベルにもっと簡単に到達できるようにする現代的な方法です。

現代のコンピューティングパラダイムでは、多くのことが変化し始めていますが、その 1 つがいわゆるサービス指向アーキテクチャです。仮想サービスが 1990 年代に初めて導入されたとき、それは主にユーザーとサーバー間の通信の形態でした。しかし、今日では、インターネット上で何かをしたい場合、1 つのサービスだけを利用することはあまりありません。多くの場合、サービスは互いに部分を提供する複数のサーバーの組み合わせです。最も有名な例は、QQ と Google の検索サービスです。これらはそれぞれ異なる場所から始まり、その後統合されました。ユーザーがサーバーを利用する際には、ユーザーとサーバーとの関係性に関する問題だけでなく、サーバー間での協議やコミュニケーションが必要となる領域も数多く存在します。これは IT 業界全体に多くの根本的な影響を及ぼします。例えば、UQなら自分で写真を撮ってインターネットにアップロードすることができます。ユーザーも従来のやり方とは異なるものを作り始めました。このような状況下で、データセンターは爆発的な成長を遂げました。この爆発的な成長により、人々はどれだけの資本が費やされるかではなく、多くの経済的考慮点の規模の対応が崩れたことを考慮し始めました。大量の X86 サーバーを使い始め、その数が数万、数十万に達すると、それらを管理する必要があり、複雑さを考慮する必要があります。柔軟性が求められるのは良いことですが、仮想化によって、元の物理的な管理上の課題よりも大きな管理上の課題も生じます。

こうした変化のなか、Google は Juniper Networks の非常に大きな顧客であるため、Google が前進する上で何らかの困難に直面していると何年も前から感じ始めていたことに私たちは気づき始めました。また、現在使用しているネットワーク機器が同じアーキテクチャを持ち、進化し続けることができるかどうかも疑問に思います。当初、ネットワークは通信事業者のネットワークとは別のものでした。コンピュータ センターでは、多数の PC とワークステーションを接続する小さなスイッチを備えた、非常にシンプルなローカル イーサネットが使用されていました。数が多い場合は、ツリーのような構造を多数使用して接続します。当然ながら、この自然な進化の方法は克服され、現在でもこのアーキテクチャが使用されています。しかし、このような建築構造には多くの問題があります。ユーザーは通常、ローカル ネットワークまたは国際インターネット上にいます。通常、このネットワークを経由してスイッチに到達し、元のルートに沿ってレベルごとにデータを送信します。実際、効率は依然として良好です。しかし、今日では多くの新しいコンピューティング、SOA コンピューティング、および DAD サービスは、この純粋な方向性ではありません。多くのサービスはサーバー間のやり取りであることが多く、まだ開始されていません。代わりに、サーバー間で水平方向の dadt 交換が行われます。このサービスモデルは実は非常に悪いです。なぜ？あるサーバーから別のサーバーへ水平に通信したい場合は、水平方向に行ったり来たりして、一番上まで行ってから下まで来なければなりません。大規模なコンピュータ センターでは問題はありませんが、小規模なコンピュータ センターでは問題があります。各レベルが上下するにつれて、トラフィック量が非常に多くなります。

今日のコンピュータ センターでは、ネットワーク通信にイーサネットを使用しています。今日のデータセンターは最終的には完全に仮想化されるでしょう。マネージャーは特定の顧客にサービスを提供し、その顧客に何らかのサービスを提供したいと考えています。彼は、データセンター内のトラフィックに異なる技術的分離を持たせることを望んでいません。まるで8車線の高速道路のようです。もし今日、赤い車が3車線か6車線しか通れず、青い車が2車線か4車線しか通れないとしたら、さまざまな管理上の制限があり、これらの制限は最終的にすべて破られるでしょう。これは、現在、一部の国際標準化コミュニティがイーサネットの導入によって推進しているものです。最終的には、コンピュータ センターが 8 番街に完全に制限なくアクセスできるようになるからです。

今日のツリー型設計は非常に複雑であり、仮想化された操作における柔軟性と弾力性の点で多くの制限があります。データセンターが小規模で、サーバーが数百台しかない場合、消費電力は低く、コストも低く、ツリー構造が形成されないため、レイテンシも低くなります。現在、世界クラスのクラウド コンピューティングを実現するには、米国であれ欧州であれ、世界中のほぼすべてのデータ センターで、およそ 2 億～ 8 億ドルの予算をかけて新しいデータ センターを構築することが必要です。ヨーロッパは10億ドルの予算で大規模なクラウドコンピューティングセンターを建設する予定です。このような大規模なクラウド コンピューティング プロジェクトでは、実際には 10% ～ 15% がネットワーク コストに費やされます。したがって、2億から8億の予算の場合、10%から15%は2,000万から1億ドルになります。コストがこのレベルに達すると、注意する必要があります。新しいデータセンターを構築する際、ネットワークの側面を考慮していませんでした。データセンターについて考えるとき、サーバーとストレージを思い浮かべるはずです。しかし、インターネットの計画を立てていたとき、インターネットには非常に高額な費用がかかることがわかり、すぐに注目を集めました。だからこそ、1年半前にジュニパーに来て私たちと話をしたわけですね。

ジュニパーのビジョン。 2 年前、Google との話し合いに触発されて、私たちは次世代のクラウド コンピューティング データ センターのネットワーク アーキテクチャが達成する必要がある目標について考え始めました。まず、スケーラブルである必要があります。成長できるようにするには、同じアーキテクチャである必要があります。数十台のサーバーから数十万台のサーバーまで、スムーズかつ透過的に拡張できるように、同じアーキテクチャと同じソフトウェアを使用する必要があります。それは速いに違いない。速くない場合は、コンピューター センターで忘れてください。誰もが国際ネットワークに接続していますが、コンピュータセンターでは速度が重視されています。また、信頼性が高く、安全でなければなりません。もう一つの非常に重要な側面は、それがシンプルである必要があるということです。マシンの数が数十万台に達すると、管理はシンプルにならなければならず、そうでなければ人間が管理することはできません。

単純な状況を見ると、この従来の構造は、スイッチが 1 つまたは 2 つある非常に小さなデータ センターでは、実に非常にシンプルで高速です。規模が大きくなり始めると、スケーラビリティが非常に限られており、特別な機器がなく単一障害点があるためセキュリティも制限されるため、この小規模なシステムでは問題が発生します。これは大きな問題です。何をするか？コンピュータセンターの人々は、非常に複雑な構造を構築し始めました。これは仮想のものではありませんでした。シスコがユーザーに直接推奨するコンピュータセンターでした。このことには確かに利点がありました。コンピュータ センター全体を接続でき、十分なバックアップがあり、単一障害点がなく、多数のファイアウォールと VPN が追加されているため非常に安全でした。しかし、何が問題なのでしょうか?まず、非常に複雑であり、次に、遅延の問題があります。これは実はとても簡単です。コンピュータ センターでは、国際ネットワークとは異なり、あるポイントから別のポイントに通信する場合、非常に多くのレイヤーを通過する必要があり、各レイヤーはイーサネットを経由する必要があります。これはストレージの完全な無駄であり、料金を支払う必要があります。また、電力を消費し、待ち時間も増加します。

どちらのモデルにも欠点があり、理想的な状態はすべての操作で達成できるものと期待されます。理想的な答えは、非常に高いスケーラビリティを実現し、データの仮想化を実現し、一貫したパフォーマンスを提供し、さらに上記を実現しながら、顧客の運用コストを最小限に抑えることです。

Juniper は現在、別のスイッチを開発中です。コンセプトは非常にシンプルです。スイッチ全体では、トラフィックを数十のイーサネットから数百のイーサネットに拡張できます。スケーラブル、フラット、ノンブロッキング、低損失のデータ センター アーキテクチャ。

これは今年 2 月に公表したものです。 Juniper は現在、IBM パートナーと協力して、「Stratus プロジェクト」を開発しています。これは、国際的に認められている 10 種類のクラウドのうちのフラット クラウドであり、「Stratus」としても知られています。私たちは約 1 年半にわたって Stratum Cloud プロジェクトに取り組んできましたが、正式に開始するまでにはさらに 1 ～ 2 年かかります。しかし、世界中の多くのメーカーが新しいデータセンターを建設したいと考えており、それには数年かかるため、事前に発表しました。発表後、世界最大手の 5 社メーカーのほとんどがすでに当社と話し合いを行っており、この Stratum Cloud スイッチが利用可能になれば、彼らが真っ先に採用することになるだろうと今日申し上げることができます。

Stratum Cloud プロジェクトのコンセプトは非常にシンプルです。必要なスイッチの数やそれらの接続方法について心配する必要はありません。すべてのサーバー、ストレージ、ルーター、スイッチをエッジに接続し、残りは Stratum Cloud Project に任せます。

Stratum Cloud プロジェクトに到達する前、私たちはこの方向に進んでいました。 Juniper は、3 層または 4 層の複雑なアーキテクチャを 2 層に簡素化し始めました。当社にはSRX製品シリーズと統合デバイスがあります。いくつかのソフトウェア テクノロジを使用すると、多数のスイッチを統合して管理し、その数を削減できます。別のオペレーティング システムは JUNOS です。 Stratum Cloud プロジェクトがリリースされると、さらに多くのアクセス レイヤーを 1 つのレイヤーに統合できるようになります。