UPI (Unified Physical Infrastructure) データセンタネットワークへの戦略 データセンタ統合における物理インフラの検討 www.panduit.co.jp Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation はじめに 業務アプリケーションの性能向上は、データセンタにおける全ての機器および技術導入決定の後押しとなります。 データセンタを統合することで不動産コストの削減につながり、また電力の十分な供給、冷却などを通してエネル ギー効率を高める結果となります。このような取り組みにより、アプリケーションやハードウェア、インフラ、労務など のリソース重複の減少や、最新の統合されたサーバアダプタの技術の展開、専用のレガシーアプリケーションおよび 資産の削減といった、事項に重点を置くことができます。 物理インフラの最適化は、データセンタ統合プロジェクトの成功にとって重要となります。UPI※管理理念により、IT 機器の置換や再編成に関連したリスクの軽減が可能となります。しかし、インフラの構築やアプリケーションの移行、 コンフィグレーションの実行には時間がかかり、その間にもリスクが存在するため、業務に不可欠な機能を確保する 必要があります。 このホワイトペーパーは、データセンタ統合をサポートする物理インフラが果たす、重要な役割について定義して います。また統合したデータセンタで展開可能な、サーバの仮想化といった新しいインフラ技術についても述べられ ています。UPI理念を統合戦略と併せて利用することで、ネットワークの運用コストやデータセンタ内の機器やスト レージを削減でき、投資利益率を上げることができます。 ※UPI（Unified Physical Infrastructure）： 高い信頼性が要求される企業内のシステム（パワー、コミュニケーション、コンピューティング、セキュリティ、コントロール）を 統合し、これらの企業システムとリスク管理の在り方を提案。UPIビジョンはITシステムの信頼性の向上、運用コストの削減 およびネットワークインフラ上のリスクの低減をもたらします。 データセンタ統合の準備はできていますか？ 業務管理システムは、複合的で大規模なデータベース処理機能やWeb2.0のような高価なサービスの導入を必要と しています。結果、ITの物理インフラが複雑化し、運用コストに重大な影響を及ぼしています。これらは、新規アプリ ケーションの導入時における専用サーバの追加等によりインフラの管理が複雑になるなど、データセンタの過剰な 設備によって生じています。また企業のM&Aにより、新規および既存のサーバやストレージによってさらにIT設備の 重複が生じる結果となります。負荷分散やセキュリティに必要な装置の追加によりラックはすぐに埋まり、大量の 電源/データケーブルを架上や床下、エンクロージャ内で管理し、ネットワークやサーバ、ストレージに不具合が起こら ないよう管理する必要があります。 これに対応するため、企業はネットワーク統合技術を実行しアプリケーションや資産の混乱を解決しています。 1) IT資産（サーバ、ストレージ、スイッチ）を削減 2) IT資産の有効活用 3) 物理インフラおよび使用しているデータセンタ総数の設置面積を減らし、不動産コストの削減 4) ネットワーク数の縮小・WAN/ISPコストの引き下げ 5) 冷却を含むシステム全体の電力消費を削減し、エネルギー効率を上昇 効率的な統合は論理的および物理的構造を取り入れており、運用コストの削減を実現し、データセンタのインフラ 投資利益率を最大化します。最終的に、IT資産活用を強化し、さらなる業務拡大を可能にします（図1参照）。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 図1. データセンタ統合：不動産 コストの削減、エネルギー 効率の有効化 2 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation サーバの統合 サーバ環境において、業務アプリケーションを統合し、標準インフラ資産に凝縮することで資産活用を最適化する ことが求められます。 サーバエリアの最適化とは： z サーバのアップグレード： 多くの企業は、データセンタ内におけるサーバ資産の再設定を機に効率性を高め ます。例えば、１RU当たりの処理能力を確保するために、ブレードサーバやマルチコア・プロセッサを搭載した サーバを設置することでラックの密度は増加します。 z サーバの仮想化： Cisco® VFrameやMicrosoft® Virtual Server、Hyper-V™、VMware®、Xen®といった仮想 化技術は、1つの“仮想”環境にリソースを集約し、少ない物理的サーバでまんべんなく処理能力を共有すること ができます。またこの方法は、複数の仮想設備でアプリケーションを共有して、サーバメンテナンスや予想外の ダウンタイム時にユーザアクセスを確保することで、可用性を高めることができます。 z Ｉ/Ｏ統合： 多くのデータセンタでは個々のネットワークが複数稼働しています。1つはIPネットワーク、2つ目は ブロックI/O、そして3つ目は超高速通信網アプリケーション（HPC）で用いられるサーバからサーバへのプロト コルです。一部の並列データ・ストリームは、ファイバチャネル・オーバー・イーサネット（FCoE）技術を取り入れ た集中型ネットワークアダプタ（CNA）を採用することで、同じ10Gb/sの物理インフラに統合することができます。 このアプローチにより、データ転送の各区分へ個々のスイッチ、配線、アダプタおよびトランシーバを用いる必要 性を減らすことができます（図2参照）。 I/O統合なし 16 サーバ イーサネット アダプタ* 16 スイッチ 2 ケーブル 32 * デュアルポートアダプタ使用 接続 FC 16 2 32 • サーバにはアダプタが2か所： 1）イーサネットデュアルポート（NIC） 2）FCデュアルポート（HBA） • 各アダプタに2本ケーブルを使用 • 各サーバに4本ケーブルを使用 • 各キャビネットにスイッチ 4 台 I/O統合あり 計 32 4 64 16 サーバ イーサネット アダプタ* 16 スイッチ 2 ケーブル 32 * デュアルポートアダプタ使用 • • • • • 接続 FC 0 0 0 計 16 2 32 FCスイッチを排除 サーバ内のFC HBAを排除 サーバ内のイーサネットNICをFCoE CNAに置換 統合によりサーバ接続のケーブルが4本から2本に 各キャビネットにスイッチ2台 図 2. 統 合 さ れ た ネ ッ ト ワ ー ク ト ポ ロ ジ ： 10 Gb/s技術を活用し、物理的インフラを最適化し、資産活用を最大化（画像提供：Cisco Systems, Inc.） WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 3 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation CAT6A UTP配線（100m）において、10GBASE-Tをサポートするネットワーク機器がすでに利用可能です。また データセンタの10Gb/s統合アプリケーションにおいて、SFP+（Small Form-Factor Pluggable Plus）の銅線および ファイバを利用したケーブルアセンブリが導入されています。SFP+インターフェースの利点として、コストおよびコネ クタの下位互換性が挙げられます。SFP+機器モジュールは構成部品が少ないため、他のトランシーバと比較して 低コストで導入できます。また、光モジュールはLCコネクタ形状を採用しているため、既存のファイバ製品を使用でき ます。 ストレージ統合 統合されたストレージ環境は、ミッションクリティカルなデータを保存、アクセスおよび管理するための集中型ロケー ションとして設計されています。事業の拡大に伴い、ストレージシステムは点在した環境から、単一ネットワーク、 あるいはファイル管理システムの管理下でデータを保存する集中化/階層化された環境へと発展します。これらの 構造により、高性能アレイやストレージネットワークを用いてバックアップ時間を縮小し、またディザスタディスカバリ 要求を満たし、ミッションクリティカルなデータに確実で信頼性のあるアクセスができます。 特定のストレージエリア最適化戦略： ● ストレージの仮想化 ストレージ仮想化の構想により、機器や物理的スペースの統合、ディスク使用量の増加、冗長業務アプリケー ションの削減が可能となります。仮想ストレージエリアネットワーク（VSAN）は、仮想構造を形成している一連の 接続したSANのダイレクタースイッチのポートの集まりです。各VSANは、独特のセキュリティポリシー、ゾーン、 イベント、メンバーシップおよびネームサービスを用いた独立構造となっています。ファイバチャネルのゾーン 分けやN_Port ID仮想化（NPIV）といった技術によってVSANのセキュリティや柔軟性を 強化できます。 ● 集中構造 点在するDAS・NAS・SANを1つの物理構造に統合することで、合理化されたストレージ管理や効率的な資産 活用を行えます。これらの簡素化された環境により、管理・維持・拡大がしやすくなり運用コストの削減にもなり ます。大規模な企業環境では、DASやNASにおけるディザスタディスカバリ要求を満たすため、SANによる、 ストレージアレイ間や長距離間でデータ複製する機能が好まれています。 （注：9.7kmを超えるFCoEはファイバチャネルと比較して費用効率か高く、性能オーバヘッド無しに長距離を実 現でき、IPゲートウェイの追加に必要なコストを削減できます。） DAS：Direct-Attached Storage サーバとストレージを1対1で接続した接続形態 NAS：Network Attached Storage コンピュータネットワークに直接接続して使用するファイルサーバ SAN：Storage Area Network 外部記憶装置関および記憶装置とコンピュータ間を結ぶ高速ネットワーク ● ストレージのアップグレード サーバ環境において、レガシーストレージのドライブを高密度ストレージアレイにアップグレードしたり、SAN上 の複数のスイッチを少数の高密度スイッチ（コアスイッチ等）に切り替えることができます（図3参照）。これらは、 革新的技術により消費電力等を抑えることが可能です。 次世代型の統合ストレージネットワークには、光メディア上にFCoEおよび従来のファイバチャネルプロトコルが組み 込まれる可能性が高く、ネットワークやアプリケーション効率を得るために統合I/Oや仮想化技術を用いています。 現在主流の4Gb/sファイバチャネルトランシーバや最近の8Gb/sデバイスの導入に伴い、あらゆる高性能ストレージ ネットワークの展開は高性能なOM3以上のグレードの光ファイバで構成する必要があります。パッチコード、カセット、 インターコネクトケーブル、トランクケーブルといった低損失製品も、高度なネットワーク柔軟性を可能にします。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 4 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation ストレージ統合前 ストレージ統合後 図 3. ストレージ統合前は、各ストレージのデータはネットワーク全体へのアクセスができず、ストレージ機器の利用 率は低いものでした。ストレージ統合後は、データはネットワーク上のデバイス全てにアクセス可能で、ストレー ジアレイの効率が飛躍的に改善されました。 ネットワーク統合 多くのデータセンタは、LANのイーサネットやストレージアプリケーションのファイバチャネルといった、複数のインター コネクト技術を利用して設備内全体のネットワークをつなぎます。10ギガビットイーサネット（10GbE）技術の進歩に より、これらの技術を1つの高速インターコネクトプラットフォームへ統合する考えがより魅力的かつ費用対効果に 優れています。 この取り組みの例として、FCoE（Fibre Channel over Ethernet）技術の急速な発展が挙げられます。INCITS T11 規格化団体は、ファイバチャネル構成をイーサネットヘッダおよびトレーラ内にまとめ、さらにFCoE対応のスイッチを 用いて標準のLANスイッチにイーサネット構成を伝送し、ファイバチャネル構成をSANに送信するための規格制定を 行っています。この個々のネットワークの統合はネットワーク管理者に様々な利点をもたらします。 z サーバネットワークアダプタは個々のイーサネットNICカードおよびファイバチャネルバスアダプタ（HBA）から １つの集中型ネットワークアダプタ（CNA）へ統合可能です。 z 以前は2本（1本はイーサネット転送・もう1本はSAN用）必要だったサーバからFCoEスイッチへの接続が、1本 のケーブルで済みます。 z サーバから全体的なポート数が削減されることで、搭載面積が減少し、結果サーバの密度が増します。例えば、 ブレードサーバ導入時に直面する問題の1つとして、コネクタが占めるスペースが挙げられます。集中型アダ プタ（CNA）を用いることでケーブルおよび接続点を減らすことができ、問題の解決へとつながります。 z 集中型コンピュータや集中型アダプタ（CNA）といったストレージポートが組み込まれたサーバ全体を仮想化 することで、サーバおよびサーバポート総数の更なる削減につながります。 FCoE規格の急速な展開と相まって、10Gb/sをサポートするSmall Form Factor（SFP+）コネクタの採用が進んで います。SFP+は費用対効果に優れた短距離かつ低電力な物理層ソリューションです。本来、8Gb/sファイバ チャネルの光フォームファクタであったSFP+が、10Gb/sイーサネットをサポートする直接接続可能な銅線を利用して 接続できるようになりました。現在5～10メートルまでのSPF+銅線ケーブルが取りそろえられており、電力消費量は 1Wで、統合されたデータセンタ環境において魅力的な要素と言えます。10GBASE-Tの規格であるIEEE 802.3anは 2006年6月に制定されていますが、PHY電気回路の電力消費を抑える技術が開発課題として残っています。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 5 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation 現在の銅線を用いたSFP+ アセンブリの到達範囲は、モジュラーサーバやスイッチ構造の導入によって有効利用が 可能です。その1つとして、エッジスイッチを取り入れたサーバスイッチ構造をキャビネットの上部に搭載するTop of Rack（TOR）モデルがあります。エッジスイッチは、サーバからスイッチへ短い導線ケーブルを使用して、同じラック内 あるいは隣接したラックのサーバから供給されています。光ファイバケーブルはエッジスイッチからコアスイッチへの 供給に使用します。 インフラ統合 ：設置面積を削減し、機器の密度を増加 効果的な統合には、アプリケーション、ストレージ、ネットワークおよび設備の専門知識を活用した、統制の取れた プロジェクト管理手法が必要となります。データセンタのコストおよび複雑性の軽減に必要な第一歩は、所有している 非常に多くの業務アプリケーションが必要か否かを確認することです。企業が開発・展開するアプリケーションは、 業務ニーズの拡大や時間とともに増加します。しかし、多くのアプリケーションは実用性を失うか、あるいは不必要な 追加アプリケーションを生み出すこととなります。 アプリケーションの軽減、削除あるいは合理化は、サーバ、ストレージ、電源、冷却および構造化配線を含むデータ センタの配置に著しい影響をもたらします。特に物理層の変更は機器密度を増加させるため、データセンタエリアの 使用率を減らすことができ、データセンタ設備全体の統合へとつながります。 例えば、平均465㎡のデータセンタを20か所（計9300㎡）で稼働している企業で、所在地が複数にまたがり、それ ぞれ電力使用料および不動産コストが異なるとします。この設備の効率解析として、運営上および不動産コストを 抑えるため、2つの新しい設備（2,300㎡）にネットワークストレージやコンピュータ資源を集約して設置するのが最善 という結果が出るでしょう。いくつの設備に設置するかを決定した後の目標として、使用エリアの最適化が必要となり ます。 高密度データセンタ環境における熱管理 設置面積の小さいデータセンタにおいて機器の統合が効果をもたらしたとしても、結果として減少したエンクロージャ 内の熱負荷や配線密度の増加といった問題に直面します。データセンタ内の効果的な熱管理として、冷却装置 （CRAH）の配置によって冷気をコントロールすること、および電源およびデータケーブルを含む物理インフラ構成の 配置が重要となります。 サーバ数、消費電力およびフォームファクタによって熱負荷は大幅に増加します。キャビネット1台につき30kWを 超えることもあります。二重床構造の冷却システムは、冷却装置（CRAH）に十分な容量があり、データセンタの設置 状況が最善の状態*であれば、キャビネット1台あたり7-8kWの熱を分散させることができます。 * ホットアイル・コールドアイル配置を採用、二重床：60-90cm、開口率25％のパンチング仕様タイル、冷気・暖気経路（コールド アイル・ホットアイル）の確保、ブランクパネル使用、開口穴の密閉がされている場合 統合化によって生じるホットスポットやデータセンタ全体の熱の高負荷に対して、いくつかのオプションを用いることで キャビネット1台あたり30+kWまで冷却することができます。電源を使用せず熱を逃がすオプション（パッシブ）として、 40-60%の開口率の床タイルの設置や、キャビネットの上部に天井のプレナム空間へとつながる通気口を設置して、 サーバからの熱排気を逃がす方法があります。電源を用いて熱を逃がすオプション（アクティブ）としては、CRAHの 容量増加や局所冷却装置の設置があります。 これらの熱管理技術によって、ビジネス要求の変化や成長とともにデータセンタの冷却容量を増大でき、物理イン フラにおいて最小限かつ必要に応じた投資で企業はサーバを統合できます。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 6 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation キャビネットおよびエンクロージャ エンクロージャレベルの機器統合では、熱管理の目標達成や機器故障のリスクを軽減するため、高密度な配線環境 における効果的な管理が要求されます。スイッチキャビネットおよびサーバキャビネットはケーブル管理システムと 連動して使用することでエアフローが最適化され、ケーブルを効果的に配線、管理および保護できます。 z スイッチキャビネットは大量の銅線ケーブルおよびファイバケーブルが収容 されており、いくつかの技術によってスイッチの密度を増加させることができ ます。一体型フレーム構造により、広く使いやすいケーブル管理チャネルを 確保できます。また、必要に応じてケーブル管理パネルを取り付けることで、 エアフローの経路から離れた場所にケーブルを 配線することができます。 さらに、必要に応じて排気用エアダクトを側面に取り付けることで、スイッチ からの熱を直接 Hot Aisle（暖気通路）に排気できます（図 4 参照）。 図 4. 側面の排気用エアダクトにより適切なエア フローが確保され、ケーブルを保護します z サーバキャビネットは、パッチパネルや PDU を垂直に取り付けることで使用 可能なラックユニット数を最大限確保することができます。垂直取り付け用 ブラケットを用いることでサーバの横にパッチパネルや PDU を設置でき（図 5 参照）、今後のサーバの追加に際し、キャビネット内に拡張経路を確保する ことができます。また、パッチパネルや PDU をキャビネット内に設置すること でケーブル長を最小限に抑えられます。 図5. PDUを側面に取り付けることで、サーバ背面からの 排気を適切に流し、機器の冷却効率が向上します z 高密度配線の環境下において、各キャビネットのサーバ密度が重要となります。アングル型パッチパネルを 用いることで水平ケーブル管理パネルを設置する必要が無く、配線密度を最大限に活用（1U あたり 48 ポート 接続可能）できます（図 6 参照）。高密度タイプのアングル型パッチパネルと垂直型ケーブル管理パネルを用い ることで、何千リンクもの管理が可能です。さらに、工場成端済み のプレターミネートケーブルアセンブリを使用することで現場での 作業時間を短縮し、拡張性のあるパーマネントリンクをデータ センタ内に展開でき、総所有コストを抑えることができます。 図6. Panduit QuickNetTMアングル型パッチパネルおよびプレターミ ネートケーブルアセンブリにより作業時間が短縮され、高密度 な環境においてスペースを最大活用できます 物理インフラ管理 統合化することによりサーバやスイッチ間を接続する各々のケーブルは役割が増すため、それらの重要度は更に 高まります。それにより、今まで見過ごしがちだったケーブル接続を管理することが求められています。高密度な 物理層を可視化する配線運用管理システム（PIM）ソフトウェアおよび PanView iQ™システムを用いることで、ケー ブルの接続状況をリアルタイムに監視できます。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 7 Physical Infrastructure Considerations for Data Center Consolidation 配線運用管理システムは、統合された資産やアプリケーションの構成スピードを高め、問題やセキュリティへの脅威 をリアルタイムに特定し解決します。また、LC 光ファイバや RJ45 接続をパッチフィールドを通して自動的にトレース できます。InfiniBand、Twinax SFP+といった Point-to-Point 接続は構成データベースに手動でマッピング可能です。 継続的にパッチフィールド接続を監視することで、PIM シス テムは即座に障害やポートの切断を認識し、ネットワーク管理 者へイベント通知を行います。これらの対応により、故意の 切断を確実に修正でき、ダウンタイムを最小限に 抑えること ができます。同様に、セキュリティへの脅威も即座に認識する ことができます。 PIM 構成データベースに記録された情報はいくつかの方法で 活用できます。まず最初に、全てのイベントを自動的に文書 化し、サーバやスイッチといったハードウェアのトラッキングに 用いることができます。また業界規制等の報告義務にこの 図7. PIM systemsは、ネットワークポートやIT資産 データを用いることもできます。 の優れた管理により統合戦略を最適化し、 ビジネスアジリティを改善します 結論 ネットワーク統合の成功は、レガシーアプリケーションの廃止および物理構成をネットワークレイヤに位置付ける標準 参照アーキテクチャの採用から始まります。結果としてIT管理者は、より少ないアダプタカード、ケーブル、ポートで 統合インフラを管理でき、人件費や運用コストを削減することができます。 z データセンタレベルにおいて、電力、空調およびサーバ資源を効率的に供給して統合化することにより、不動産 コストを削減し、エネルギー効率を高めることができます。 z ネットワークレベルにおいて、仮想化技術の活用や、ストレージポートの集約による総ポート数の削減および ネットワーク管理の簡素化によってI/O統合が実行可能となります。 z スイッチ/サーバキャビネットをケーブル管理システムと併せて使用することにより熱対策をサポートし、高密度 な統合環境における機器の故障リスクを軽減できます。 z PIMシステムは、インテリジェントな資産認識や物理層のトラッキングを通して、統合化されたネットワークの オンサイトおよびリモート管理が可能です。 Panduitのデータセンタソリューションは、配線面積を削減するモジュラーシステムや、熱管理の向上、さらに高密度 配置におけるインフラの複雑性の簡素化により、サーバ・ストレージ・データセンタ統合を可能にします。UPIの理念 を元にした革新的な物理インフラ構成により、IT資産やアプリケーションの削減の目標や、管理および保守作業の 合理化による運用コストの効率化を達成できます。統合されたデータセンタおよびネットワークシステムを強化した 物理インフラに位置付けることで、リスクの軽減につながり、より良い、統合されたビジネス基盤を確立することが できます。 Panduitの理念 Panduit は、優れた品質のネットワークおよびエレクトリカル製品の提供を通じて、お客様のインフラの構築を支援し、 ビジネスの成功に貢献することを目指しています。 Panduit では、50 年以上にわたって、常にお客様のニーズに向き合い、それにお応えするべく製品やソリューション の開発・提供を行ってきました。グローバル売上高の 9％を研究開発に投資するなど、高い技術力に裏打ちされた 確かな品質の製品を、グローバルで一貫した供給体制およびサポート体制によりタイムリーにお届けすることで、 お客様がビジネスを行う上でのインフラの構築を支援しています。Panduit は、最高の品質の製品・サービスを提供 することで、お客様およびパートナー企業のビジネスにおける成功に貢献することを目指しています。 WW-CPWP-08, Rev.0, 02/2009 ©2009 PANDUIT Corp. All rights reserved. 8 ※記載されている製品名、社名は、各社の商標または登録商標です。 0510/WW-CPWP-08
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