今さら聞けない?ブレードサーバ基礎知識

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製品の基礎をきちんと理解! IT製品解体新書

今さら聞けない?ブレードサーバ基礎知識

2010/04/05


 省スペース、省電力、高スループットといった特徴を活かし、主にフロントエンド用途で採用が進んでいるブレードサーバ。近年では、ブレードサーバに仮想化技術を適用することにより、サーバリソースを統合し、利用効率の向上を目的として導入されるようになっている。また、最近は価格を抑えた小型の製品も登場しており、中規模環境でも導入しやすい環境が整ってきた。今回の特集では、ブレードサーバについて、基本的な構造や特徴と機能についておさらいするとともに、製品の最新動向についても解説する。また、導入にあたっての製品比較のポイントについては「IT製品選び方ガイド」で紹介しているので、あわせてお読みいただきたい。

ブレードサーバ

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ブレードサーバを解体しよう

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「ブレードサーバ」とは

 ご存じのように、ブレードサーバの「ブレード(Blade)」は、刀身(刃)のことを意味する言葉である。ローエンドのPCサーバを薄い刃に見立てて、複数のブレードを1つの筐体の中に、高密度に実装したのがブレードサーバだ。

図1 ブレードサーバのイメージ
図1 ブレードサーバのイメージ
資料提供:日立製作所
■ブレードサーバが登場した背景

 世界で最初にブレードサーバのコンセプトを示したのは、米国のブレードサーバ専業ベンダのRLXテクノロジーズ(2005年にヒューレット・パッカードが買収)だと言われている。2001年頃のことだ。当時の製品はTransmeta社のCPU「Crusoe」を搭載し、OSにLinuxを採用した高密度Webサーバとして提供された。当時、Webを活用したビジネスやサービスが急速に広まり、Webサーバには利用者からの大量の要求を並列に分散処理する性能が求められていた。

 一般的にWebサイトのサーバシステムは、フロントエンドのWebサーバと、バックエンドのアプリケーションサーバやデータベースサーバとで構成され、フロントエンドにおいては、1つひとつの処理がバックエンドと比較してステートレスの単純な処理が多い。そのためWebサーバは、必ずしもサーバ自体が高性能である必要はなく、ローエンドサーバの台数を増やすことによって処理性能を向上させる、「スケールアウト」が適していると考えられている。(ちなみに、サーバにCPUを追加したり、高性能CPUに交換したりして、サーバ自体の処理性能を高めることを「スケールアップ」と言う。ステートフルな処理を行うアプリケーションサーバやデータベースサーバではスケールアップを行うことが多い。)

 以上のような背景から、Webサイトを運営するデータセンタでは、大量の要求を「数(台数)」の力でさばくために、多数のローエンドサーバからなるWebサーバファームが構成されるようになった。このようなスケールアウトの領域において課題となるのが、限りある設置面積にいかにして多数のサーバを稼働させるかだ。そこで登場したのがサーバを高密度化したラックマウント型のユニットサーバ、あるいはブレードサーバである。

■ブレードサーバの構成要素

 サーバの高密度化については、薄いピザボックスのような形をしたラックマウント型ユニットサーバが先行した。ユニットサーバは、タワー型サーバの設置効率を改善するために考案されたものであり、1Uサーバの場合、高さが約4.44センチと薄く、6フィート(約2メートル)のラックに最大で42台ものサーバを収容できる。

図2 ラックマウント型サーバを集約
図2 ラックマウント型サーバを集約

 ブレードサーバは、さらに多くの台数を収容できるようにしたものだ。高さ6Uのシャーシ(エンクロージャともいう)に12台のブレードを収容可能な製品などがある。1Uサーバとブレードサーバが、ともに同等のCPUを1つ搭載しているものと仮定して、いま36台の1Uサーバで構成されたサーバファームがあったとすると、左図のようにブレードサーバはそれをシャーシ3つ分、18Uに集約することができる。さらに、デュアルコアあるいはクアッドコアのCPUを搭載したサーバブレードを用いて、そこにサーバ仮想化技術を適用すれば、もっと少ない台数に集約することが可能だ。

 ブレードサーバは、「サーバブレード(サーバ本体)」をはじめとして、それを収容する「シャーシ(エンクロージャ)」、そのシャーシに収まる「スイッチモジュール」「冷却ファンモジュール」「電源モジュール」「I/Oモジュール」「管理モジュール」などから構成される。また、サーバブレードや様々なモジュールが差し込まれて、それらを相互接続する「バックプレーン(ミッドプレーンともいう)」を備える。近年は、スイッチやストレージをブレード化して、同じシャーシに収められる製品も出てきた。主な構成要素を個別に見てみよう。

図3 ブレードサーバの構成要素
図3 ブレードサーバの構成要素
資料提供:富士通

サーバブレード
 サーバブレードにはCPU、メモリ、HDDなど、サーバを構成するために必要な最低限の部品が実装されることが多い。個別のサーバブレードには、ラックマウント型サーバのように冷却ファンや電源モジュールなどは実装されない。これらはシャーシ全体で共有するモジュールとして、シャーシに実装されることが多い。

シャーシ(エンクロージャ)
 シャーシはサーバブレードや各種モジュールを収容するための筐体。この筐体に収容した状態全体をブレードサーバと考えてよい。シャーシを既存のラックに収容することもできる。

バックプレーン(ミッドプレーン)
 バックプレーンは、サーバブレードと各種モジュールを相互接続するためのコネクタを備えた重要な回路基板である。バックプレーンは冗長化できないため、ブレードサーバの「背骨」と形容されるほど重要な要素だ。高信頼性と高速伝送が求められる。

電源モジュール
 シャーシ内の各要素に電力を供給する。交流電流から直流電流に変換するAC/DC変換効率の高いモジュールが採用されている。

管理モジュール
 稼働状況を監視するモジュール。ブレードサーバが得意とする「N+1コールドスタンバイ」機能を提供する。あるサーバブレードの異常を検知すると、予備のサーバブレードに自動的に切り替えて、業務を引き継ぐ。BIOS/ファームウェアの管理機能も備えており、任意のサーバに配布するといったこともできる。

I/Oモジュール
 各サーバブレードが必要とするLANアダプタやファイバチャネルアダプタなどを割り当てる。I/O拡張性がポイント。

冷却ファンモジュール
 高密度実装であるため、シャーシ内を効率よく冷却することが求められる。冷却ファンモジュールがシャーシ内の熱を排熱する。高回転のファンや風の流れを整える格子などを備えているものが多い。

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