Microsoft Windows Server Hyper-V イン・フラッシュ

White Paper
Microsoft Windows Server Hyper-V イン・フラッシュ
Violin のエンタープライズクラスのストレージアレイと Windows Storage Server の使いやすさと柔
軟性を組み合わせることで、Windows Server Hyper-V ワークロードの集約密度、パフォーマンス、
効率性を大幅に高めることができます。
要約
Microsoft Windows Server Hyper-V は、データセンターで大量の仮想サーバーをサポートするように拡張
できます。しかし、レガシーストレージソリューションでは、Hyper-V と関連ワークロードの能力を最大
限に引き出すことができず、高価なサーバー投資が十分に活用されていませんす。理想的なストレージソ
リューションは、Windows 環境と緊密に統合され、ネイティブの Windows ツールとユーティリティによ
って全体的に管理されるエンタープライズクラスのハイパフォーマンスストレージです。このソリューシ
ョンでは、既存の人的およびテクノロジーへの投資価値を高めながら、Hyper-V マシンの集約密度と仮想
化の経済性を変革することができます。その結果、IT 全体のビジネス効率、可用性、ROI が向上します。
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目次
はじめに ................................................................................................................................... 3
Windows Server Hyper-V 環境のパフォーマンスに関する課題 ........................................ 3
Windows Server Hyper-V のためのハイパフォーマンスストレージ ................................ 4
Violin Windows フ ラ ッ シ ュ ア レ イ + Windows Storage Server 2012 R2 ...................................... 4
マ イ ク ロ ソ フ ト エ コ シ ス テ ム 対 応 .................................................................................................. 5
SMB ダ イ レ ク ト と は ......................................................................................................................... 6
I/O 性 能 が ビ ジ ネ ス を 変 え る ............................................................................................................ 6
継 続 的 な 可 用 性 の た め の 障 害 回 復 機 能 ........................................................................................... 7
効 率 性 を 高 め る ス ケ ー ラ ビ リ テ ィ の 提 供 ....................................................................................... 8
結論 ........................................................................................................................................... 9
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はじめに
Microsoft®テクノロジーは、単純なワークグループアプリケーションという枠を超えて成長し、エン
タープライズ IT のミッションクリティカルな要素となっています。同時に、組織は IT 投資の財務上
および運用上の効率改善をますます重視するようになっています。財務上および運用上の利点が大き
く、それを無視することはできないため、サーバーとアプリケーションの統合が IT の将来の鍵となり
ます。
多くの組織は Windows® Server を中心に成長したため、Windows Server は事業経営の必須部分とな
っています。企業が統合と仮想化の魅力に気付いたとき、技術的な成熟度と展開の容易さを考慮する
と、Windows Server Hyper-V®が論理的な選択肢となります。しかし、企業は自社の成長を見込んで
おり、そのレガシーWindows Server アプリケーションと新しい Windows Server Hyper-V 仮想化環境
が同時に成長することを期待しています。
コストパフォーマンスの高い成長のニーズに対応するために、Windows Server 仮想化のスケーラビ
リティが大幅に向上しました。Windows Server 2012 Hyper-V は、サーバーごとに実行中の仮想マシ
ン(VM) 1024 台、最大 2048 個の仮想プロセッサと共に最大 320 個の論理プロセッサをサポートでき
ます。このレベルのスケーラビリティにより、Hyper-V は大規模なデータセンター統合を提供できま
す。しかし、今日までの仮想化への取り組みは、仮想化サーバーが生成するランダム I/O 要求を処理
できないレガシーソリューションの非効率と貧弱な拡張性によって制約されてきました。
理想的なソリューションは、サーバーホスト上の VM 集約密度を最大化するために必要な I/O パフォ
ーマンスと受容可能なレベルのアプリケーションパフォーマンスの両方を提供できるエンタープライ
ズクラスのストレージの採用です。さらに、このソリューションは Windows 環境と緊密に統合され、
ネイティブの Windows ツールとユーティリティによって全体的に管理することで、ストレージとサ
ーバーリソース、および管理スタッフの柔軟性を最大限に高めます。組織とユーザーコミュニティは
Windows アプリケーションのパフォーマンスを変革する豊かなストレージサービスの恩恵を受けなが
ら、IT 全般の効率、可用性、ROI を大幅に改善することができます。
Windows Server Hyper-V 環境のパフォーマンスに関する課題
この数年間で CPU パフォーマンスとネットワーク接続性は飛躍的に向上しましたが、ストレージの
改善は主にパフォーマンスではなく容量の増加に限定されてきました。レガシーストレージソリュー
ション(ディスクドライブ)は、読み取りおよび書き込み操作が順次に行われる場合に最高のパフォー
マンスを発揮します。仮想化はランダム I/O を増長し、一部の仮想化ソリューションはサーバーのオ
ーバーヘッドを増大させるため、レイテンシーが大きくなり、アプリケーションのパフォーマンスに
悪影響を与えます。
さまざまなストライピング技術、ソリッドステートドライブ、最適化アルゴリズムによって I/O 操作
の改善が施されましたが、I/O 性能要求を満たせない状況が続いています。これを補完するために、
IT マネージャーはオーバープロビジョニングやコントローラーへのキャッシュの追加によって十分な
I/O 能力を確保しようとしていますが、このアプローチでは不十分であり、実質的に IOPS を向上さ
せるため、追加の容量を継続的に消費しています。組織は、成長に対応するための唯一の選択肢が、
レガシーストレージソリューションに内在する非効率と費用の拡大を意味するという不愉快な現実に直
面します。
ストレージパフォーマンスが低いと CPU 使用率の低下につながり、VM 集約密度の低下をもたらしま
す。CPU は実行時間より待機時間が長くなり、高価なサーバーがほとんど無駄な投資になっている場
合があります。
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ストレージエリアネットワーク(SAN)を導入する場合、通常ベンダー固有のツールとスキルセットが
必要になります。組織は既存のマイクロソフトに精通したスタッフの管理スキルを容易に活用できな
いため、柔軟性が低下し、運用コストが増加します。ダイレクトアタッチトストレージ(DAS)ソリュ
ーションであっても、セットアップと操作に特別な処理や専門知識が必要なもがあります。これは、
イーサネットベースのストレージをファイルサービスの標準として使用し(マイクロソフト環境の大部
分)、Hyper-V などのハイパフォーマンスアプリケーションをサポートするために、専用ブロックスト
レージを導入しなければならないという、重複した非効率なストレージ基盤の典型的な例です。
継続的な可用性を保証することは、困難ではあるものの必須の要件です。この目的を果たす従来のア
プローチがレプリケーションですが、非同期レプリケーションでは、プライマリアレイがダウンする
とデータが失われることがあります。同期ミラーリングの場合、堅牢性は向上しますが、費用がかか
り、2 フェーズコミットの低速化を招きます。どちらの場合も、メンテナンススケジュールを組み、
アプリケーション管理者とストレージ管理者が緊密に連携して対応する必要があります。
これらの課題から、IT 予算の枠内で Hyper-V 仮想化計画の集約密度、パフォーマンス、スケーラビリ
ティを実現し、能力をフルに引き出す新しいアプローチが必要なことは明らかです。
Windows Server Hyper-V のためのハイパフォーマンスストレー
ジ
Windows Server Hyper-V 環境のレガシーストレージの欠点を解決するために、Violin Memory とマイ
クロソフトは Violin Windows フラッシュアレイ(WFA)を共同開発しました。WFA は、Violin の特許取
得済みフラッシュストレージ最適化アルゴリズム、マイクロソフトの高速な SMB ダイレクトプロト
コル、Microsoft Windows Storage Server 2012 R2 を組み合わせ、Hyper-V アプリケーションのパフ
ォーマンスを飛躍的に向上させます。
Violin Windows フラッシュアレイ+ Windows Storage Server 2012 R2
WFA は、Violin フラッシュアレイ 6000 オールフラッシュ型ストレージアレイをベースとし、グロー
バルホットスペアと単一障害点のないことを特徴としています。冗長化されたメモリゲートウェイ上
で Windows Storage Server 2012 R2 が稼動し、RDMA 対応ネットワークカードを通して SMB ダイ
レクトをサポートします。WFA は、1 ミリ秒以下の遅延とワイドストライプ vRAID 高速化スイッチ
ドメモリによるパフォーマンスの最大化を特徴としています。SMB ダイレクトは PCIe 相当の速度で
動作し、SAN の機能と DAS のパフォーマンスを NAS の価格で提供します。WFA を使用することに
より、常に最大のパフォーマンスが得られます。
Windows Storage Sever 2012 R2 は、SMB 3.0、重複排除、仮想プロビジョニング、データミラーリ
ング、ライブマイグレーション、スケールアウトファイルサーバー(SOFS)、ストレージスペース、デ
ータ暗号化などの実証済みのストレージテクノロジーを搭載しています。SMB 3.0 プロトコルはネッ
トワークストレージのパフォーマンスを飛躍的に向上させます。特に、SMB ダイレクト(SMB 3 over
RDMA)では、ネットワークを介して保存されたデータをローカルのサーバーメモリに直接読み込むこ
とができます。マイクロソフトは、WFA のパフォーマンスが最大化し緊密に統合されるように
Storage Server カーネルを最適化しました。Violin の最適化されたフラッシュテクノロジーと組み合
わせることで、リモートストレージは最高速のローカルストレージのように動作します。
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表 1:モデル別 Violin Windows フラッシュアレイ
Windows フラッシュアレイモデル
WFA-64
VIMM 数と VIMM 容量
64 x 1TiB
ラックユニット数/フラッシュタイプ
3U/MLC
物理容量(TiB/TB)
64 / 70
利用可能容量(TiB/TB)*
40 / 44
I/O 接続性
10GbE、56G IB
最大 4KB IOPS (Mixed)
最大帯域幅(100%リード)
>750k IOPS
4GB/s
500 µsec (mixed)
レイテンシー
*84%フォーマットレベルでの最大利用可能容量
仮想化とエンタープライズアプリケーショ
ンの統合がビジネスに必須となるにつれて、
その可用性を維持することが鍵となってい
ます。WFA はハードウェアとソフトウェ
アの各コンポーネントでの高可用性機能を
兼ね備えることにより、24 時間 365 日稼
動要件を たします。アクティブ/アクテ
ィブのクラスタリングにより継続的なアッ
プタイムが確保され、SMB マルチチャネ
ルはクラスタノードの接続性を確 に維持
できます。SOFS にて実現される動的なボ
リューム拡張、または仮想プロビジョニン
グされたストレージスペースを通して、既
存のボリュームをオフラインにすることな
く容量拡張することができます。
WFA は、I/O 速度を飛躍的に改善するため、仮想化の潜在的な能力をフルに発揮させることができま
す。その結果、VM (VHDx)へのアクセスが著しく高速化されるため、Hyper-V の集約密度を最適化し
て、パフォーマンスのネックとなっている部分を極小化、もしくは除去することができます。また、
Hyper-V のオーバーヘッドの低さは、多くの CPU 処理が仮想化のオーバーヘッドではなく実際の作
業に向けられることを意味します。将来の需要に応じたスケールアップやスケールアウトも可能です。
つまり、Hyper-V 対応アプリケーションのサポートに専用のストレージはもう必要ありません。
マイクロソフトエコシステム対応
Violin Memory とマイクロソフトは WFA を共同開発し、独自のパフォーマンスプロファイルを利用で
きるように最適化しました。SMB 3.0 と SMB ダイレクトはネットワークストレージに関するマイク
ロソフトの戦略的ロードマップの一部を構成し、WFA は他では得られない VM パフォーマンス、集
約密度、スケーラビリティを提供するこれらのプロトコルを完全にサポートしています。
サードパーティのストレージ管理ツールやスキルセットは必要ありません。既存のマイクロソフトの
管理スタッフが Microsoft System Center と PowerShell を使用してサーバー、ストレージ、アプリケ
ーションのすべてを管理できます。WFA とマイクロソフト管理ツールとの緊密な統合により、マイ
クロソフト環境を全体的に把握し、物理サーバーと仮想サーバーをシンプルに効率良く管理できます。
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SMB ダイレクトとは
WFA は、アクセス速度、拡張性、可用性を組み合
わせ、運用効率と財務効率を高める最先端のスト
レージソリューションを通じて、パフォーマンス
の制約となっている従来のボトルネックに対処し
ています。SMB ダイレクトを使用することにより、
ほぼすべてのベンダーのストレージのパフォーマ
ンスを改善できます。また、将来的にはほとんど
のベンダーがこのサポートを提供すると予測して
います。しかし、SMB ダイレクトと Violin のフラ
ッシュベースストレージソリューションの組み合
わせは、パフォーマンスを次のレベルに引き上げ
ることができる現時点で唯一のソリューションで
す。WFA は、ラージセクター(4K)ストレージのサ
ポートにより、4K IOPS で最大 100 万回のスルー
ププットという超高速ファイルアクセスを持続的
に提供します。
図 1:Windows フラッシュアレイによる待機状態の短縮
図 1 に示すように、VM ホストは待機時間より動作時間が長くなるため、既存のリソースでさらに多
くのワークロードをサポートできると同時に、応答時間も短縮されます。SMB 3.0 のサポートにより、
最高のパフォーマンスと効率を実現するためのさまざまなストレージサービスが提供されます。
I/O 性能がビジネスを変える
レガシーストレージソリューションが設計上の限界に達するなか、アプリケーションの成長による追
加の需要を満たすことが IT 環境の負担となっています。WFA は、アクセス速度、拡張性、可用性の
バランスがとれた、最先端のソリューションを通じて、サーバー統合を制限するボトルネックに対処
し、常に最大限のパフォーマンスを提供します。SMB ダイレクトとフラッシュベースのストレージの
組み合わせにより、きわめて高速な VM(VHDx)アクセスを提供します。これにより、ストレージ I/O
のための CPU 待ち時間を短縮し、CPU 負荷を最大 30%軽減します。
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WFA は、I/O 速度を飛躍的に改善するため、Hyper-V VM はデー
タの待機ではなく処理により多くの時間を費やせるようになりま
した。図 2 に示すように、初期のテストによれば、WFA は、標
準的なオールフラッシュアレイと比べて、Hyper-V で最大 40%
またはそれを上回る高速な書き込み性能を計測しています。その
結果、VM (VHDx)へのアクセスが著しく高速化されるため、
Hyper-V の集約密度を最適化して、パフォーマンスのネックとな
っている部分を極小化、もしくは除去することができます。
また、Hyper-V は、競合する仮想化ソリューションで見られる最
大 20%のオーバーヘッドがなく、ほとんどパフォーマンスペナ
ルティなしでワークロードを統合できます。Hyper-V のオーバー
ヘッドの低さは、多くの CPU 処理が実際のワークロードに向け
られることを意味します。Hyper-V の効率と、SMB ダイレクト
による CPU 負荷の最大 30%の低減を組み合わせると、仮想化と
アプリケーション統合により経費が大幅に削減されます。つまり、
CPU 投資とワークロードを最適化すると同時に、専用ストレー
ジインフラストラクチャとそれを管理するためのサードパーティ
ツールのための費用を削減できます。
図 2:Hyper-V パフォーマンス書き込みテスト。WFA と業界標準のオールフラッシュアレイとの比較
レガシーソリューションとは異なり、パフォーマンスを向上させるためのドライブストライピングに
よる無駄な容量はもう必要ありません。Violin オールフラッシュアレイには、分散型ガーベジコレク
ションの非ブロッキングによる「write-cliff」はありません。
WFA を使用すると、低遅延で動作する SMB 3.0 機能セットのフルサポート、統合型 RDMA 対応 NIC
カードを搭載したオールフラッシュ型 SMB ダイレクトソリューションの利点を享受できます。
Windows Storage Server 2012 R2 との緊密な統合により、ラージセクター(4K)ストレージがサポート
されるだけでなく、マイクロソフトと Violin の共同開発によって他のパフォーマンスも最適化されて
います。マイクロソフトのストレージテクノロジーロードマップに沿いながら、VM 集約密度とパフ
ォーマンスをすぐに高めることができます。WFA は、従来の SAN よりも小型で低価格な IT フットプ
リントで高い使用率およびパフォーマンスを提供しますが、コストは最大で 80%節約できます。
継続的な可用性のための障害回復機能
WFA は、マルチノードクラスターとグローバルホットスペア機能を備えたストレージアレイを組み
合わせ、ハードウェアとソフトウェアベースのマルチレイヤーの高可用性機能を兼ね備えることによ
り、24 時間 365 日の稼動要件を満たします。このソリューションは、保守が容易で、3U のラックス
ペースしか必要としません。Windows のフェイルオーバークラスタリングと WFA ハードウェアによ
り、単一障害点を除去し継続的な可用性が確保されます。SMB マルチチャネル I/O は帯域幅トランキ
ングだけでなく、高度なノード間のネットワーク接続性と可用性も提供します。
高可用性構成を希望される場合も豊富な選択肢があり、ソフトウェアの設定と同じくらい簡単に実装
できます。共有フォルダーのミラーリングもマウスを 1 回クリックするだけで実現できます。また、
トランスポートレベルの暗号化により、データ漏えいその他の不正なデータ開示を防ぐことができま
す。異種のサーバー、ネットワーク、およびストレージの各管理ツールの寄せ集めではなく、System
Center と PowerShell を使用して既存の担当者がストレージリソースを管理できるため、追加のスキ
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ルセットやトレーニングは必要ありません。
シンプルな障害回復を思い描いてください。高可用性構成とその実装は、豊富な選択肢があり、ソフ
トウェアの設定と同じくらいにすばやく簡単です。共有フォルダーのミラーリングもマウスを 1 回ク
リックするだけで実現できます。Windows のクラスター化されたフェイルオーバー機能により、万が
一の障害の際にも VM の可用性が確保されます。さらに、CPU、ネットワーク、ストレージパフォー
マンスのバランスをとることにより、I/O ボトルネックと、ワークロードの急増によるサービス中断
発生の確率を低減します。
効率性を高めるスケーラビリティの提供
WFA を使用すると、Hyper-V ワークロード全般にわたって CPU 投資を最適化し、集約密度を高めな
がら、一貫したパフォーマンスを維持できます。SMB ダイレクトは PCIe 相当の速度で動作し、SAN
の機能と DAS のパフォーマンスを兼ね備えています。図 3 に示すように、WFA の卓越したパフォー
マンスにより、組織は既存のインフラストラクチャでさらに多くの仮想化されたワークロードをサポ
ートできます。SMB ダイレクトからフラッシュベースストレージにアクセスすると、CPU 要求を削
減しながらアプリケーションのパフォーマンスを大幅に改善できる超高速 VM アクセスが可能になり
ます。
ストレージライブマイグレーションは、VM ホスト
をバイパスする WFA 間の直接通信により VM 移行
を簡略化することで、サーバーの影響を低減し、プ
ロセスをより高速に完了させます。これにより、ワ
ークロードの急変によるサービス中断に対する柔軟
性が増します。
Windows ストレージスペースがサポートされてい
るため、増大する需要に合わせてスケールアップで
きます。WFA は、データベースをオフラインにせ
ずに増設できる無停止のボリューム拡張用のスケー
ルアウトファイルサーバー(SOFS)もサポートして
いるため、スケールアウト型の拡張方法も可能とな
ります。4 台のアレイ(8 ノード)にスケールアップ
またはスケールアウトすることで、VM の集約密度
をホストサーバーの性能に合わせ、高い使用率を維
持することが可能です。
図 3:お客様が実感したパフォーマンスの改善。WFA と業界標準のオールフラッシュアレイとの比較
将来プライベートクラウドを利用する場合、WFA はそのまま使用できる非常に効率的なプラットフ
ォームとなります。
WFA により統合や仮想化が可能となります。Hyper-V の仮想化により、エンタープライズクラスのワ
ークロードに合わせてアプリケーションサーバーを拡張できます。一貫したサービスレベルを提供し
ながら拡張できるため、アプリケーションが増加する際の障壁が取り除かれ、投資がさらに保護され
ます。
開発者は、アプリケーションの開発、テストまたは品質保証用に、本番環境の速度とアーキテクチャ
に非常に近い新しいテストベッドを簡単に確立できます。ロールアウトとロールアップが迅速かつ簡
単に実施可能となり、IT 管理者の待機時間を最小限に抑えることができます。
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結論
レガシーストレージソリューションは、容量の要求を満たすために設計、構築されています。I/O パ
フォーマンス要求ではありません。しかし、今日の Microsoft Windows Server Hyper-V で動作する仮
想化されたアプリケーションはパフォーマンス指向です。ビジネスクリティカルなアプリケーション
のニーズを満たすために複雑で費用のかかる拡張性の乏しいストレージソリューションが導入されて
います。
Violin Windows フラッシュアレイは、レガシーストレージのパフォーマンスの欠点を解決する、従来
のものとは基本的に異なるマイクロソフト環境向けの優れたストレージソリューションです。WFA
は、ネイティブの Windows Storage Server 2012 R2 を搭載したオールフラッシュ型のアクティブ/ア
クティブ HA マルチノードクラスタープラットフォームで、Windows のインテリジェンスをストレー
ジアレイに取り込むことで、豊富な機能とファイルアクセスおよびストレージサービスを提供します。
SMB 3.0 および SMB ダイレクトのサポートは、ストレージが PCIe 相当の速度で動作し、SAN の機
能と DAS のパフォーマンスを NAS の価格で獲得できることを意味します。Windows アプリケーショ
ンのパフォーマンスを引き出し、既存のリソースを解放してさらに多くの作業を実行させることがで
きます。実際、WFA は非常に高性能なので、Hyper-V エンタープライズアプリケーションをサポート
する既存の専用ストレージインフラストラクチャを縮小、もしくは除去するという選択肢もあります。
WFA を使用することで、マルチレイヤーの保護機能を通じた運用リスクの軽減や継続的な可用性を
得られると共に、エンタープライズクラスのストレージパフォーマンスを魅力的な価格帯で実現する
ことが可能となります。Microsoft System Center と PowerShell を使用して管理パラダイムを簡素化
し、Windows ベースの物理および仮想インフラストラクチャの全体的な管理と柔軟性を高めることが
できます。Hyper-V VM の高い集約密度とアプリケーションパフォーマンスを通して、仮想化 ROI を
最大化しながらワークロードを統合および仮想化できます。さらに、実質的に低価格でマイクロソフ
トの戦略的ロードマップに沿ったシンプルかつ高速なストレージアーキテクチャでこれを実現するこ
とができます。
Violin Windows フラッシュアレイで、ミッションクリティカルなアプリケーションのパフォーマンス
を向上させながら、Windows Server Hyper-V の仮想化集約密度を大幅に改善する方法の詳細をご希
望のお客様は、いますぐ Violin Memory の営業担当にお問い合わせください。
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ホワイトペ
パ
:Microsoft Windows Server Hyper-V イン
フラッシュ
Violin Memory について
Business in a Flash.Violin Memory は、重要なビジネス情報およびアプリケーションのパフォーマン
スと可用性を高め、低コスト管理を実現することでビジネスのスピードを変革します。Violin のオー
ルフラッシュ最適化ソリューションは、次世代データセンター構築の設備投資と運用コストを大幅に
低減します。Violin のフラッシュファブリックアーキテクチャ(FFA)は、チップからシャーシへのパフ
ォーマンスを最適化することでデータ転送を高速化し、クラウド、エンタープライズ、および仮想化
されたミッションクリティカルアプリケーションに一貫した低遅延とトランザクションあたりの低コ
ストを実現します。Violin のオールフラッシュアレイおよびアプライアンス、エンタープライズデー
タ管理ソフトウェアソリューションは、機動性とモビリティを高めながら、データセンターのコスト
も大幅に低減します。Violin Memory 社は 2005 年に設立され、本社はカリフォルニア州サンタクララ
にあります。詳細については、www.violin-memory.com/jp/をご覧ください。
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