クラウド構築の勘所はクラウドの“中身”を知ること─システム構成は2次元から3次元へ進化

国産クラウドの実力 Part3

2009年9月14日(月)中村輝雄

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本パートでは、仮想化技術を活用してIT資源をクラウド化する具体的なテクニックを、プライベートクラウドの構築を例に解説する。クラウドの基本構成を知るにも役立つはずだ。

クラウドの利点は分かるが、外部のデータセンターに自社のデータを預けるのはどうも不安だ─。そう話すユーザー企業は多い。

そこで注目を集めているのが、ユーザー企業が自社のデータセンターでクラウド環境を構築・運用する「プライベートクラウド」である。本パートでは、プライベートクラウドの構築法を5つのステップに分けて述べていく。世に数多く登場してきたクラウドサービスの実体を理解する上でも参考になるはずだ。

Step01
仮想化ソフトをインストールする

図3-1　VMを生成するラック構成

社内でのクラウド環境の構築は、VM（Virtual Machine：仮想マシン）を稼働させる環境を準備することから始まる。そのための最低限のシステム構成は、複数のPCサーバーとストレージ、L2スイッチとFC（Fibre Channel：ファイバチャネル）スイッチである。今回は、9台のPCサーバーを使用する場合を想定する。仮想化ソフトとしてVMwareを使うことにする（図3-1）。

それぞれのPCサーバーには、4コアのx86 CPUを2個と、32ギガバイト以上のメモリーを搭載しておく。ネットワークカードは1ギガビット対応でもよいが、将来の拡張性を考えれば10ギガビット対応のものを用意したい。さらに、SAN（Storage Area Network：ストレージエリアネットワーク）ストレージにアクセスするためのFCボードを搭載する。こちらは、4ギガビット/秒のデータ転送速度を推奨したい。

SANストレージには、15個のハードディスク装置（HDD）を搭載できるとし、6＋1個のHDDからなるディスクアレイを、RAID 5で2つ組む。残った1個のHDDはスペアとする。1つのRAIDを1つのLU（Logical Unit：論理装置）とする。

HDDの回転数は、できれば1万5000回転/分を推奨したい。というのも、クラウドでは1台のPCサーバーで10個以上のVMを走らせたい。その場合、1つのストレージに対して複数のVMが同時にデータの読み取りや書き込みを行うといったことが起きる。その時に、通常のPCで使っている7200回転/分のHDDだと、あるVMがストレージにアクセスしている間、別のVMは待たされることになり、クラウド全体の性能劣化を招くからである。

さて、ハードの準備ができたところで、VMware ESX（以下ESX）をそれぞれのPCサーバーの内蔵ハードディスクにインストールする。ESXはハイパーバイザと呼ぶプログラムで、PCサーバー上でネイティブで動く。つまり、ESXはWindowsやLinuxといったOSの上で動くアプリケーションではなく、ハード上で直接動く仮想化専用のOSと言うことができる。

Step02
VMを作成して管理サーバーに登録する

9台のPCサーバーにESXをインストールしたら、それらをVMwareの管理サーバーであるVMware vCenter Server（以下vCenter）に登録する。今回は、9台のESXを1つのグループ（クラスタと呼ぶ）として登録し、先ほど構成したSANストレージの2つのLUを割り当てる。これにより、9台のESXが2つのLUを共有することになる。

次に、各VMにCPUを何コアずつ割り当てるのか、メモリーを何ギガバイトずつ割り当てるのかを決定し、vCenterでVMを作成する。

ただしこのままでは、あるESXでハード障害があると、そのESX上で稼働していたVMは全滅してしまうことになる。そこで、同じクラスタにある9台のESXでHA（High Availability：高可用性）構成を指定し、さらにLU内のリソースを共有するようvCenterの画面で設定する。これにより、ハード障害が発生したESX上で動いていたVMは、同一クラスタ内のほかのESXで動き続けられるようになる。

Step03
各種管理サーバーやネットワーク機器を設置

vCenterでVMを作成した。ESX間でリソースを共有する設定も実施した。これらだけではまだ、クラウド環境を安心して運用できない。vCenter以外に、各種の管理サーバーを導入すべきである。

まず、それぞれのESXや管理サーバーのIPアドレスを管理するDNS（Domain Name System：ドメインネームサービス）サーバーや、各サーバーの時刻を同期させるNTP（Network Time Protocol ：ネットワークタイムプロトコル）サーバーが必要だ。このほか、個々のハードを監視するハード監視用サーバーや、ネットワークの稼働状況やQoSを監視するサーバー、ESXやvCenterなどのプロセスの稼働状況を監視するサーバー、バックアップサーバーも用意しなければならない。

一方、ESX上で走るVMに社内やグループ企業、インターネットからアクセスできるようにするには、外部接続の仕組みが必要である。具体的には、社内ネットワーク、グループネットワーク、インターネットそれぞれにL3スイッチを用意する。もちろん、L3スイッチの前にファイアウォールやロードバランサを置くこともある。

こうした管理サーバーを追加した結果、プライベートクラウド環境は39ページ図3-2のような構成になる。ここでは、9台のESXを1つのクラスタとして、4つのクラスタで構成するクラウド環境を例にした。1つのESXで16台のVMを走らせるとすれば、全体でのVMの数は、

16 VM／ESX × 9 ESX／クラスタ × 4 クラスタ＝ 576VM

となる。