仮想化技術をベースとした情報システムサーバの導入

1. はじめに

本稿では、「1 つのサーバー、1 つのアプリケーション」という従来のサーバー展開モードを念頭に置き、主流の仮想化ソフトウェアの特徴を比較し、実際の需要分析に基づいて VMware vSphere 仮想アーキテクチャ ソフトウェアに基づく情報システム サーバー仮想化展開ソリューションを提案します。このソリューションは、さまざまなアプリケーション サービスに対応するサーバーの使用率を向上させ、オンライン サーバーの数を効果的に削減することで、情報システムの高可用性を実現し、導入コストを大幅に削減します。

情報化建設の継続的な進歩に伴い、情報化システムのハードウェアの量が増加し続け、アプリケーションソフトウェアの使用範囲が拡大し続け、各レベルの情報化コンピュータルームノードの管理と保守の人的コストに大きな圧力がかかっています。近年、プラットフォーム仮想化技術は国内外のコンピュータ分野の研究のホットスポットとなっています。プラットフォーム インフラストラクチャの面では、仮想化テクノロジを使用して各物理プロセッサに複数の仮想マシンをインストールすることで最高のサーバー統合率を実現し、ハードウェア要件を削減し、ハードウェアの使用率を向上させ、エネルギー効率を向上させます。

2. 仮想化技術の概要

仮想化技術は学界やIT業界からますます注目を集めており、さまざまな分野で広く使用されています。現在、仮想化技術は、主にサーバー統合、サーバー負荷調整、侵入検知、サンドボックス、エラー分離、テスト品質保証、補助システムソフトウェアの開発とデバッグ、高精度コンピューティング（HigPerformance Computing）、信頼できるコンピューティング（Trusted Computing）などの分野で使用されています。その中で、サーバ統合、すなわちサーバ仮想化は、あらゆるレベルの情報ルームノードにとって多くの実用的な意義を持っています。膨大な数の物理マシンを削減し、コンピュータ室ノードの占有面積とラックスペースを削減し、電源、冷却、ケーブル、ストレージ、ネットワークなどの関連機器を削減し、日常の運用の電気コストを効果的に削減できます。

3. サーバー仮想化の概要

サーバー仮想化は、オペレーティング システムとアプリケーションを仮想マシンにパッケージ化し、オペレーティング システムとアプリケーションのモバイル性を高めます。

4. サーバー仮想化には4つの重要な特徴がある

1. パーティション機能は、仮想化によりサーバーリソースを分割し、仮想マシン動作のための独立した環境を構築することができます。

2. 分離機能 同じ物理サーバー上で動作する複数の仮想マシンを相互に分離できます。ウイルス感染、ハッカー攻撃など、いずれかの仮想マシンに障害が発生しても、他の仮想マシンには影響しません。

3. カプセル化 サーバー仮想化のプロセスは、アプリケーションのカプセル化のプロセスです。仮想化は、オペレーティング システムとアプリケーションを仮想マシンにカプセル化します。実際、カプセル化は、仮想マシンが自由に移行できるようにするための前提条件です。

4. ハードウェアの独立性 サーバー仮想化により、仮想マシンとハードウェア間の相互依存性が分離され、仮想マシンの自由な移動に適したプラットフォームが提供されます。

5. 仮想マシン

仮想マシンは、物理コンピュータと同様に、オペレーティング システムとアプリケーションを実行するソフトウェア コンピュータです。仮想マシンは、ホスト マシンの物理リソースによってサポートされる一連の仕様と構成ファイルで構成されます。各仮想マシンには、物理​​ハードウェアと同じ機能を提供しながら、移植性、管理性、セキュリティが強化された仮想デバイスがあります。

6. サーバー仮想化導入ソリューション

1. 需要分析

実際のアプリケーションでは、セキュリティ上の理由から、1 つのアプリケーション サービスのクラッシュや攻撃が他のアプリケーション サービスに影響を与えないように、異なるアプリケーション サービスを分離する必要があります。同時に、オペレーティング システムは独自のセキュリティを保証できないため、実際のアプリケーションでは、異なるサービスを異なるオペレーティング システム上で実行する必要があります。この方法では、1 つまたは複数のオペレーティング システムに障害が発生しても、すべてのサービスに影響が及ぶことはありません。したがって、上記の考慮事項に基づいて、情報システムはリソース分離の技術的手段を採用し、異なるアプリケーション サービスを異なるサーバーに展開します。これは典型的な「1 つのサーバー、1 つのアプリケーション」の展開モデルであり、オペレーティング システムのアクセス制御テクノロジを使用してリソースの論理的な分離を実現し、サービス オブジェクトによるリソースの安全な使用と共有を保証します。情報システム全体の中で、最下位レベルの端末ネットワークノードを例にとると、それらが提供するサービスの量は比較的少なく、インフラストラクチャの利用率は非常に低く、一般的な X86 サーバー展開の平均利用率はわずか 10% ～ 15% です。

端末ネットワーク ノードでは、新しいアプリケーションのサービス システムにより、複数の PC サーバーと 1 台の SUN ミニコンピュータが追加されました。元のサービス システム内の複数のサーバーと合わせて、コンピューター ルームの電源と冷却に対する要件がさらに厳しくなりました。サービス オブジェクトの調査と分析により、ほとんどの場合、これらのサーバーはほとんどサービスを提供していないことがわかりました。アイドル状態でサービスを提供していないときでも、定格消費電力の 70 ～ 80% を消費します。

2. 仮想化製品の選択

現在、サーバー仮想化市場の主要プロバイダーは VMware、Microsoft、Citrix です。これら 3 つのプロバイダーの製品開発の方向性は、IT リソースをデータ センターにさらに集中させることです。サーバー仮想化導入ソリューションを決定する前に、まずどの仮想化製品ソフトウェアを選択するかを決定する必要があります。表 3 は、上記の 3 つのプロバイダーの製品のパフォーマンスを比較したものです。