:2005年2月20日サーバ増強の“最適解”──「サーバ仮想化」最前線(3)商用UNIXのパーティション技術最新事情サーバ・コンソリデーションやメインフレーム・マイグレーションなどのニーズの高まりから、注目を集めているテクノロジがパーティショニングだ。その実現方法はさまざまである。2005、VMwareなどのようにソフトウェア・アプローチを取っている。マイクロソフトは次期OS、Longhorn(開発コード名)でもパーティショニング機能をサポートすると表明している。Linux分野でもLinuxをホストOSとして仮想マシン、仮想OS環境を実行するシステムの研究も行われているようだ。した中、歴史と実績があるのが商用UNIX系の技術だ。各社はメインフレームの技術を取り入れ、最先端のテクノロジを競い合っている。Environment(以下、VSE)など、各社の最新パーティション技術を目にする機会が増えてきた。これら商用UNIXの技術も子細に比較すると、それぞれ“得手不得手”があり、実はかなりの違いがあることが分かる。ここでは、カタログスペックからは見えないパーティション技術の最新事情をレポートする。3種類のパーティション技術パーティション技術とは、1台のサーバのリソース(CPUやメモリ、I/Oなど)を複数のパーティションに分割し、それぞれに独立したOSインスタンスやアプリケーションを動作させる技術を指す。メインフレーム分野で広く利用されていた手法で、オープンな環境におけるサーバ・コンソリデーションや仮想化技術の普及とともにUNIXプラットフォームでも積極的に製品に取り入れられるようになった。本稿では、以下の3種類のパーティション技術について、HPが提供する最新のソリューションを紹介し、他社商用UNIXとの比較の中で、それぞれの長所短所を比較してみたい。3種類のパーティション技術(拡大表示)図1は、この3種類のパーティション技術の位置付けを表したものだ。物理パーティション技術から見ていくとしよう。物理パーティションを比べる物理パーティションとは、ハード・パーティションとも呼ばれ、サーバ全体をシステム・ボード単位で電気的に分割する技術である。これにより、1つの筐体内に複数台のサーバを格納しているかのような使い方が可能になる。物理パーティションでは、パーティション間が電気的に完全に分離されるので、あるパーティションでハードウェア障害が発生してもほかのパーティションには影響が及ばないというメリットも得られる。HPは、ミッドレンジおよびハイエンド・サーバにおいて、nPars(nPartitions)と呼ばれる物理パーティションをサポートしている。HPの競合となるA社も物理パーティションをサポートしているが、同じ競合B社の新しいUNIXサーバでは物理パーティションをサポートしておらず、いずれか1カ所のハードウェア障害がシステム全体のダウンをもたらす可能性がある。表1は、各社の物理パーティションを比較したものである。物理パーティションの比較(2005年1月現在)A社物理パーティション技術の特徴は、動的な構成変更をサポートしている点だ。これはいわばシステム・ボード(4〜8CPUを搭載したマザーボード)のホットスワップ機能といえる技術で実現されており、サーバ全体の動作を止めずにシステム・ボードの交換や追加が可能だ。Capacity)の利用により動的なCPU増設を実現している。A社技術の弱点は、システム・ボードの交換が必ずしも成功するとは限らない点だ。A社のドキュメントには、この方法による構成変更が失敗する可能性があること、そしてその場合はリブートが必要なことが記されている。構成変更実行後のSCSIバスのハングアップや、ネットワーク障害による構成変更のハングアップなどのバグも報告されている。これらの点から、ミッション・クリティカルなプロダクション環境においてA社の動的構成変更が実際に運用されるケースはあまり多くはないだろう。HPのnParsのアドバンテージは、物理パーティション間の隔離性が高いことである。セル・ボード間を接続するバックブレーン・スイッチがポート単位で隔離されているため、セル・ボードの障害がシステム全体に波及することがない。A社構成変更ではこのレベルの隔離性は実現できていない。A社の場合、拡張ボードをパーティション間で共有する構成では、1カ所の障害が複数のパーティションに影響する可能性がある。物理パーティションの可用性という観点では、nParsに軍配が上がる。続いて、各社の論理パーティションに目を転じてみたい。論理パーティションを比べる論理パーティションは、ソフト・パーティションとも呼ばれ、サーバのリソース(CPUやメモリ)をソフトウェア的に分割する技術である。1台のサーバ(もしくは物理パーティション)を複数の論理パーティションに分割し、それぞれ個別のOSインスタンスを運用可能だ。パーティション間でCPUの移動が可能な点も大きな特徴である。B社では、論理パーティションとして2つのテクノロジを提供していた。同社が昨年にリリースした新型UNIXサーバとB社OSでは、処理をプロセッサ以下の単位に分割する新たなパーティション技術が提供されるようになった。Partitions)をサポートしている。Machines)がリリースされる予定だ。表2は、各社の論理パーティションを比較したものである。論理パーティションの比較(2005年1月現在)HPのvParsの特徴は、ハードウェアやソフトウェア本来の能力をできるだけ損なわないかたちでパーティション分割を実現している点だ。vPars利用によるパフォーマンスに対するオーバーヘッドはほとんど発生しない。ServiceguardによるHA構成や、プロセッサ障害時の動的切り離しなども、vPars非利用時とまったく同様に利用できる。前述のnParsや後述するリソース・パーティションとも自由に組み合わせることができる。B社新技術のメリットは、プロセッサ分割を可能にする現時点で唯一のソリューションであることだ。1つのCPUの能力を1/10単位で分配できるため、より多くのパーティション分割が可能になる。vParsの場合は各パーティションに最低1個のCPUを占有させる必要があるため、サーバのCPU数を超える数のパーティションを設けることはできない。B社新技術では、サーバ1台で10個や20個といったパーティション分割も理論上は可能である。B社新技術の導入には注意が必要である。現時点ではそのオーバーヘッドがかなり高いからだ。B社が公開している調査会社のレポート(2005年1月現在)では、B社新技術利用時の性能オーバーヘッドが最大で40%に達すると報告されている。Multi-Threading技術(SMT:複数スレッドの同時実行技術)との併用を推奨しないとしている。上述したオーバーヘッドに上乗せするかたちで、SMTによる約30%の性能向上が帳消しとなる可能性があるのだ。これでは「パーティション数に比例してスループットが低下する」という本末転倒な状況になりかねない。その点で、B社技術の現実的な適用範囲は限定されるだろう。A社はvParsやB社技術に相当するパーティション技術として同社OSの機能を紹介しているが、実質上リソース・パーティションであり、本稿で論じるところの論理パーティションとはいえない。リソース・パーティションを比べるリソース・パーティションは、1つのOSが管理するリソースを分割し、個々のアプリケーションに分配する技術である。すべてのアプリケーションは1つのOSインスタンスを共有するため、論理パーティションと比較するとパーティション間の隔離性は低く、OSバージョンやパッチレベルをパーティションごとに変えることはできない。その一方で、例えばプロセッサやメモリの利用率を%単位で指定するなど、論理パーティションより粒度の細かな分割が可能になる。A社OSの仮想実行環境は、リソース管理をつかさどるツールを備えている。WLM)を有償で提供している。パーティションにまたがったワークロード管理機能を用意している。表3は、各社のリソース・パーティション機能を比較したものである。リソース・パーティションの比較(2005年1月現在)HPのPRMとA社のリソース管理機能、B社のリソース動的調整機能は、いずれもリソースの使用率を設定して分割することができる。呼ばれる専用のスケジューラによってプロセッサ・リソースの分配を実現している。このFSSでは、標準の優先度ベースのスケジューラでは実現できないCPUパワーの正確な分配が可能だ。アプリケーションごとにプロセッサ使用率の最大値、最小値をあらかじめ設定しておけば、FSSはそれを厳密に維持するスケジューリングを行う。Partitions(SRP)では、HP-UXのセキュリティ・コンパートメント機能が導入される。これにより、個々のリソース・パーティションがあたかも個別のOS上で動作しているような、厳格なプロセス間隔離が実現される予定だ。以上、本稿では商用UNIXベンダ各社が提供するパーティション技術の違いを概観した。スケーラブルで可用性に優れたITシステム構築に向けて、ソリューション選択の参考にしていただければ幸いである。高負荷時は数秒でサーバ増強。Edgeに掲載された記事を許諾を得て、再構成したものです。Edgeの以下の記事をご参照ください。関連記事サーバ仮想化の新発想「仮想スケールアウト」とは高負荷時は数秒でサーバ増強。