Microsoft Word - ホワイトペーパー「ハイブリッドADC」-Fixed 4C

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たみえはかまや
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1 BIG-IP LTM 仮想アプライアンスの活用仮想 ADC および物理 ADC によるハイブリッド型 ADN アーキテクチャの構築ネットワークやアプリケーションネットワークインフラの仮想化はデータセンターに襲いかかる仮想化という津波の第二波といえるでしょうデータセンターにおいてアプリケーション配信コントローラ (ADC) を仮想化する場合その役割からサーバを仮想化するのとは異なりハードウェアベースの物理 ADC を単純にソフトウェアベースの仮想 ADC に置き換えるという戦略はアーキテクチャ上無理がありますしかしデータセンターやエンタープライズネットワークのしかるべき場所では従来の物理 ADC に加え仮想 ADC をあわせて導入したりまたスタンドアロンのソリューションとしても利用することも可能ですこの物理 ADC と仮想 ADC の併用モデル - ハイブリッド型のアーキテクチャであれば従来の高い信頼性や拡張性性能を損ねることなくさらに仮想 ADC の柔軟性を活かしたダイナミックなデータセンターを構築できるようになりますはじめに業種に関わらずいまや仮想化はデータセンターにおける新たなテクノロジーからあらゆる規模の組織やエンタープライズで標準的に利用されるツールになってきました 2007 年 8 月に Rackspace が行った仮想化に関する調査では 72 パーセントの回答者が本番環境に仮想化アプリケーションを展開するのに意欲を示しており仮想化に強い安心感を持っていることが明らかとなりましたその後 Shavlik Technologies が行った調査では 75 パーセントの回答者がすでに本番環境のサーバの半分を仮想化していたことがわかりました著名なリサーチ会社の調査を含むその以外の最近の調査でもこのような傾向が確認されています仮想化の普及率から大半の組織ですでにデータセンターの仮想化を採用していることも実証されています仮想化は広く採用されている一方今なおさまざまな課題を抱えています 2008 年初めに CIO.com が実施した調査では仮想化環境を導入し管理するうえで多くの課題があることを示していますなかでも最大の課題 (64 パーセント ) はサーバの作業負荷を分散させてアプリケーションの性能を維持することでした仮想化技術がさらに広く利用されるようになるにつれ採用した人たちは IT の俊敏性とビジネスにおけるニーズの変化への対応をさらに向上させるためデータセンターの他のコンポーネントの仮想化にも取り組みましたネットワークベンダーやアプリケーションネットワークベンダーは従来の物理的なデバイスの仮想化製品を提供するよう急きたてられており仮想ネットワークアプライアンス製品がどんどん増えていますしかしアーキテクチャに関する適切な理解がなければこれらの仮想ネットワークアプライアンスを効果的に導入することが困難になる可能性がありますサーバの仮想化がデータセンターの Jun

2 アーキテクチャ全体に及ぼす影響はわずかですがネットワークアプライアンスの仮想化はネットワークインフラを構成するコンポーネントが相互に依存している関係上大きな影響を生じる可能性があります場合によっては従来の物理アプライアンスを単純に仮想アプライアンスに置き換えることが好ましくないあるいは技術的に難しい場合もありますアプリケーションによってはサーバ仮想化に適していないものがあるのと同じようにすべてのネットワークコンポーネントを仮想アプライアンスに置き換わるべきではありませんこのため組織は最終的に物理アプライアンスと仮想アプライアンスの両方で構成されるネットワークアーキテクチャを構築することになるでしょう信頼性や運用安定性を犠牲にせずに必要とする柔軟性や拡張性を向上させるにはこのようなハイブリッドのアーキテクチャが必要となるのです仮想アプリケーション配信コントローラ ( 仮想 ADC) の登場により組織はアプリケーション開発のライフサイクルのどの時点でもこのソリューションを組み込むことができるようになります仮想 ADC の導入によってネットワークアーキテクチャを変更する必要はほとんどありませんが物理アプリケーション配信コントローラ ( 物理 ADC) の代替として仮想 ADC をネットワークに組み込むと問題が起こる可能性があります 500 人以上の従業員を抱える組織ではビジネスの俊敏性の向上に基づいて成功を評価する傾向がさらに強まっています出典 : CDW s Server Virtualization Life Cycle Report(CDW のサーバ仮想化ライフサイクル報告書 ) 2010 年 1 月 vadc の導入が向いている組織 vadc を導入することで恩恵を受けることのできる組織としては以下の 3 つが考えられますエンタープライズデータセンター独立系ソフトウェアベンダークラウドプロバイダおよびホスティングプロバイダエンタープライズデータセンターへの導入ネットワーク管理者およびネットワーク設計者仮想 ADC がテスト環境や品質保証 (QA) のための検証環境に導入される場合その恩恵を一番受けることができるのはネットワーク管理者とネットワーク設計者でしょうサーバ仮想化といっしょに仮想 ADC を展開することで組織は物理デバイスに大きな投資をせずに実稼働環境を構築できますアーキテクチャのコンポーネントすべてにわたり仮想化を採用すれば新しいソリューションのテストと既存のポリシーの最適化を独立した環境で実施できその後本番環境に移行できます Jun

3 開発者およびアプリケーション設計者開発者およびアプリケーション設計者はアプリケーション配信技術やアプリケーションを統合することのメリットは理解しているものの物理デバイスを準備するにはコストや時間がかかるためこのような統合をできずにいますまた本番環境で稼働している物理 ADC を開発のために使用することは推奨されていないためアプリケーション配信技術の統合についてはほとんど検討されないままとなっています仮想 ADC を展開することでこうした技術を使用できれば開発者がそれぞれ特定のアプリケーションの設計や導入に併せてアプリケーション配信プラットフォームが備える高速化機能セキュリティ最適化カスタマイズを組み込みこれを活用することが可能になります仮想ネットワークを柔軟で扱いやすいものにするにはネットワークコンポーネントがプログラム可能であるかということが重要ですサービスプロバイダはプログラム可能なネットワークコンポーネントによってカスタマイズされたプロトコルを実装し多様なサービスを展開できるようになりますしたがって設計決定ではどのくらいプログラム可能性が認められるべきかそしてこれをどのように公表すべきかという問題に対し満足のいく回答ができなければなりません出典 : A Survey of Network Virtualization( ネットワーク仮想化に関する調査 ) 2008 年 10 月著者 N.M. Mosharaf Kabir Chowdhury その他独立系ソフトウェアベンダー物理および仮想アプリケーションそしてネットワークコンポーネントの両方を管理できる管理システムあるいはオーケストレーションシステムがないことで多くの仮想化モデルやクラウドコンピューティングモデルの導入が複雑になっていますクラウドコンピューティングや仮想化を導入するメリットの多くはオンデマンドのプロビジョニングにより IT プロセスを自動化し協調できることからもたらされます仮想 ADC が企業内の開発者や設計者にとってメリットとなるのとほぼ同じように独立系のソフトウェアベンダーにとっても仮想 ADC により費用効果の高いツールを得られます管理ソリューションに仮想 ADC を組み込みそれを活用してアプリケーション配信技術がもたらす新しい手法を活用したアプリケーション環境を構築できますクラウドコンピューティング環境クラウドプロバイダやホスティングプロバイダそしてそのサービスを利用する顧客は仮想 ADC を導入した企業以上とはいかないまでもそれと同じくらいの恩恵を仮想 ADC から得ることになりますこうしたサービス環境は非常にダイナミックであり仮想化 ADC にもたらす柔軟性と迅速な拡張性が必要になります従来の物理 ADC も柔軟性と拡張性の両方を満たしているものの何千もの顧客のアプリケーション配信環境を独立して運用する能力は仮想 ADC ほど高くありませんクラウドプロバイダとホスティングプロバイダは仮想 ADC を導入してクラウドベースのアプリケーションと併せてエンタープライズおよびキャリアクラスのアプリケーション配信技術を顧客が利用できるようにすることで競合他社のサービスとの差別化を図ることができます顧客が自分たちの仮想 ADC を利用できるようにすればプロバイダが物理 ADC を顧客に用意する必要性が軽減さ Jun

4 れますその結果クラウドコンピューティングプロバイダのインフラ内で構成およびコンポーネントを独立して運用しなければならないという懸念も軽減されますクラウドプロバイダとホスティングプロバイダの顧客はクラス最高の物理 ADC の機能を仮想アプライアンスとして利用できますあるクラウド環境で提供される仮想 ADC を利用することで顧客はアプリケーション配信テクノロジーが提供するセキュリティ可用性パフォーマンスの機能と切り離してアプリケーションを移行できるためそのプロセスはこれまで以上に簡単になりますつまりクラウド環境用にアプリケーションを書きなおす必要があるかそれとも単にアプリケーションと仮想 ADC の両方を導入するかほどの違いがあるのですアプリケーション配信技術とアプリケーションを一つにまとめることができればアプリケーション配信サービスにアクセスするのにプロバイダに頼る必要がなくなるため企業はクラウドプロバイダに関してさらに多くの選択肢を得られるようになりますアーキテクチャ上の課題仮想 ADC が既存の物理 ADC に取って代わるだろうと推測するのは時期尚早かもしれません場合によっては単純に置き換えるという戦略もあるかもしれませんがその影響を考えると物理 ADC を保持 ( あるいは入手 ) し仮想 ADC を介してその機能を補強することが推奨されます最適なアプリケーション配信ネットワークのアーキテクチャでは物理および仮想の両方のアプリケーション配信コントローラを活用することにより必要となる移動性 ( モビリティ ) 拡張性( スケーラビリティ ) 適合性( アダプタビリティ ) を確保しダイナミックなデータセンターの構築を可能にしています柔軟で適合性がありながら拡張性が高く十分に機能するアプリケーション配信ネットワークを設計するためのハイブリッドのアプローチはネットワークあるいはアプリケーション配信ネットワークのコンポーネントを仮想化している組織で最も成功を収めています拡張性 ( スケーラビリティ ) 仮想ネットワークアプライアンスの需要を喚起しているのは拡張性とりわけオンデマンドで自動的に拡張できることですこれはこれまでネットワークの容量が足りたくなった時点で容量の大きな別のデバイスとリプレースするかあるいは物理 ADC を追加して対応しなければならない制約からの解放を目指しています物理的な代替デバイスを調達する時間やインストールなど設置にかかる時間により重大なサービス停止を招く可能性がありますもし単純に追加の仮想 ADC をスピンアップして容量不足に対処できればより迅速で費用もかからずシームレスな拡張ができます仮想 ADC への拡張はより迅速で低コストですがよいことばかりではありません実際移行によってネットワークや配信されるアプリケーションのパフォーマンスや安定性に影響を及ぼすおそれがあるからです仮想ネットワークアプライアンスは複数のインスタンス間でリクエストやトラフィックを分散することで拡張性を確保するべきと考える人が多いですこれは通常物理 ADC に期待される役割ですが Jun

5 単純にその役割が物理 ADC から仮想 ADC に移るわけではありませんそれは仮想 ADC はキャパシティも仮想化されているからですつまり仮想 ADC の拡張性のためにはこれまでと同じように物理 ADC が必要になりますスケールアウト物理 ADC の役割が仮想 ADC に移行できない理由はネットワークコンポーネントが他のコンポーネントを仮想化するからですつまりトラフィックはあるデバイス上の複数のインスタンスに分散されるのです完全に仮想化されたアーキテクチャでは新たな仮想アプライアンスを単にスピンアップすることでスケールアウトが可能であると考えられていますこれによりアクティブアクティブ ( あるいは n-アクティブ ) 構成が可能になりますこの構成ではすべてのインスタンスがトラフィック / リクエストを積極的に受け付けて処理しています問題はここにありますネットワークの観点から見るとこのような構成を実装するにはすべてのトラフィック / リクエストが向けられる共通の MAC アドレスをすべてのインスタンスが共有しなければならないためどのインスタンスもすべてのトラフィック / リクエストを受け付けて処理しているのですその後どのインスタンスがトラフィック / リクエストを処理するかを個々のソリューションが決定しなければなりませんこのアーキテクチャは本質的にアップストリームスイッチをハブに変えてネットワークトラフィックを複製しますソリューションがスケールアウトされればされるほどこのようなブロードキャスト動作によってさらに多くの帯域幅が使用されますこれによりトラブルシューティングがさらに難しくなるのはいうまでもありませんが特にクラウドコンピューティングなど可視性がすでに限定されているような環境ではネットワークの容量や性能に悪影響を及ぼす可能性がありますスケールアップスケールアップは容量を増やす方法として追加の計算リソースを利用することでネットワークの問題を解消しますこの方法は効果的ではありますが制限がありスケールアウトとは異なり実装においては従来のネットワークコンポーネントをスケールアップするのと同じくらいサービス停止の影響が生じます計算リソースを増やすには多くの場合新しいハードウェアが必要となり一般的なハードウェアと専用ハードウェアとの置き換えに違いはありませんさらにスケールアップでは仮想ネットワークアプライアンスが超えることのできない容量の上限がありますアドレス可能なメモリに対する制限では接続指向のリストを内部で維持することに重点を置くネットワークソフトウェアにより固有の性能低下が引き起こされることがあり拡張性が制約されますこの接続指向のリストは大きくなりすぎるとアクセスするのに非常に長い時間がかかります仮想ネットワークアプライアンスをスケールアップすることにより専用ハードウェアとの統合で向上させた性能や効率性も完全に無効になります専用ハードウェアで見られるパケット処理エンジンアルゴリズムによる高速化処理そしてプロトコルの最適化は一般的なハードウェアに移行した場合と同じ性能率を達成することはできませんハイブリッド型の拡張性 Jun

6 物理 ADC と仮想 ADC のどちらを導入するのが適切なのかを判断する場合その中心的な機能を決定するというのが重要です例えばルータや負荷分散などトラフィック / リクエストを集約しデバイスあるいはネットワーク全体に分散させるソリューションの場合仮想ネットワークアプライアンスの拡張に伴う課題により仮想化に適しているとはいえません次に従うべき指針はもしソリューションが物理 ADC によってすでに負荷分散されている場合仮想 ADC で処理してもやはり物理 ADC がほぼ確実に必要になるだろうということです例えばネットワークファイアウォールのようなソリューションが現在負荷分散されていないとしても物理モデルから仮想モデルに移行する際は仮想アプライアンスを拡張するため負荷分散ソリューションを実装することが必要になりますこれは本番環境で仮想 ADC を検討する余地がないということではありません逆に仮想 ADC は物理 ADC やその他仮想ネットワークアプライアンスを非常にうまく補完しますしかし機能によっては仮想モデルを導入することはアーキテクチャの面からみて有益ではない場合があります適合性 ( アダプティビティ ) 仮想ソリューションを実装するもう一つの理由として挙げられるのがシステムへ柔軟に対応できる適合性です確かに問題に対処するという差し迫ったビジネスや技術上のニーズがある場合物理 ADC よりも仮想 ADC のほうがはるかに容易にかつ迅速に展開できますこれは一時的な修正が必要な場合に特に当てはまります Web アプリケーションのセキュリティなどアプリケーション配信に関連する技術をオンデマンド形式でダイナミックに展開できれば IT はサービス停止の影響もほとんどなくビジネスや技術的な要求の変化に対応できるようになります仮想 ADC を使用して既存の物理 ADC 実装を補強するとアプリケーションあるいは部門レベルでのニーズに基づいて機能をさらに分割するのに役立ちますこのように機能を分割することで組織内のさまざまなニーズの優先度がぶつかり合うことを防ぐことができますこのアーキテクチャはクラウドコンピューティングやホスティングプロバイダのアーキテクチャと類似しており別々のアプリケーション配信レイヤに展開されている専用あるいは顧客特有の仮想 ADC と物理 ADC を組み合わせることでマルチテナント型のソリューションが実装されます移動性 ( モビリティ ) 移動性はユーザおよびアプリケーション両方の属性を表すのに使われますまずユーザにおけるアプリケーション配信上の課題は場所デバイスネットワークの状態といったユーザコンテキストに基づいてアプリケーションごとに最適な配信方法を定めこれを実施することです物理 ADC が導入されている環境ではコンテキストに関する情報は複数のアプリケーション配信モジュールで共有することで適切なアクセスが許可あるいは拒否されまたそのコンテキストに応じた最適な高速化最適化ポリシーを適用するようにします仮想 ADC にも同じ機能がありますがプラットフォームとなる物理サーバが単一インスタンスによって同じ機能を展開するのに必要なリソースを提供できるかどうかについては議論の余地があります複数の仮想 ADC を展開すること Jun

7 で機能を分けることは確かにアーキテクチャ上は理にかなった選択肢ではありますがこのような分割をすることで機能全体でのコンテキストを共有できずデータパスでさらに多くの接続 ( ホップ ) が必要になることでパフォーマンスの低下を招きます別々の仮想 ADC インスタンスに機能を移動させる前にどの機能がユーザコンテキストへのアクセスを必要としているかそしてどの機能がこのようなアクセスを必要としないのか熟慮して判断しなければなりません次にアプリケーションの場合移動性は例えばデータセンターからデータセンターへまたはクラウドプロバイダへと物理的に異なる場所でアプリケーションを移動することを示します現在のクラウド環境では物理 ADC の容量の制約上顧客が利用する環境は仮想 ADC で構築されるのが一般的と考えられています高速化オフロードスクリプトによるネットワークの統合セキュリティを物理 ADC に依存しているアプリケーションはクローニングポリシーの実行可能性そしてある環境から別の環境に移行できるアプリケーション特有のパッケージに展開できるのかを検証する必要があります推奨されるベストプラクティスダイナミックインフラへ向けて推奨されるベストプラクティスはアプリケーションのセキュリティ Web アクセラレーションアクセス制御といった複数の高度なアプリケーション配信機能は物理 ADC を主な集約ポイントとして展開しサーバおよびアプリケーションのオフロード機能を実行高いスループットが必要なアプリケーションに対応することです仮想 ADC はネットワークでのスクリプト制御などアプリケーションがさらに複雑な計算処理を必要とする環境で特定のアプリケーションの処理を対象とすべきですこの場合計算リソースを専用にすることで拡張性を持たせるため特定の作業負荷に対してのみ処理することが望ましくなりますこれらの仮想 ADC はオフロード機能が実行される物理 ADC のバックエンドのレイヤで展開しなければなりませんさらに仮想 ADC は迅速な開発や統合をサポートしカットオーバーまでに要する時間を削減するため開発部門や品質保証部門の環境に最も適していますこれらの環境ではネットワークセキュリティアプリケーションのチーム間での連携が仮想 ADC によってさらに強化されますこれは投資コストや物理 ADC に関連して発生する運用コストを負担せずにより幅広い関係者が各種のアプリケーション配信テクノロジーにアクセスしやすいようにすることで実現されますその環境ごとの特定のニーズを考慮し仮想 ADC あるいは物理 ADC を導入するメリットとデメリットまた仮想 ADC と物理 ADC 両方を利用したハイブリッド型のアーキテクチャを採用することのメリットを評価することが重要です以下の表に仮想 ADC と物理 ADC それぞれのメリットとデメリットをまとめてありますこの表を参照すると仮想 ADC あるいは物理 ADC をどのようなときに使用すべきかを判断するのに役立ちます Jun

8 仮想 ADC アーキテクチャに関する検討メリット迅速な展開特定の処理負荷に対するコスト効率障害の分離管理デメリット可用性セキュリティ拡張性説明仮想 ADC はソフトウェアソリューションとして物理アプライアンスよりもはるかに迅速に開発プロセスに組み込むことが可能アプリケーションや用途展開プランによっては物理アプライアンスはコスト高になることがあり企業はその導入をあきらめるか部分的な導入に限定するかしなければならない仮想 ADC は特定のアプリケーションに対してコスト効果の高い方法で導入可能でその処理専用のソリューションとなるあるアプリケーションの問題で多数のアプリケーションのフロントエンドにある物理デバイスにトラブルが生じた場合冗長ユニットにフェイルオーバーするしかしそうなるとすべてのアプリケーションに影響が及ぶ仮想 ADC は特定のアプリケーションの処理だけをしているのでこうした不具合を分離しトラブルの波及範囲を限定できるハイパーバイザベンダーの全体的な管理フレームワークに組み込まれることで仮想 ADC の移動と管理を簡略化可能仮想 ADC を特定のアプリケーションと関連づけることはエコシステムの観点からも重要説明専用の物理 ADC で実現したのと同程度の可用性は汎用サーバハードウェアでは実現困難完全に独立したシステムではなく共有環境が前提となるため仮想アプライアンスのセキュリティはハイパーバイザベンダーと汎用サーバのベンダーに依存してしまう高負荷でオフロードが必要なサービスがハードウェアを直接利用できない汎用サーバにはオフロード専用の ASIC はないこれらが仮想 ADC の拡張およびスループットに影響を及ぼす物理的 ADC アーキテクチャに関する検討メリット可用性セキュリティ拡張性説明物理 ADC のハードウェアの設計では高速なフェイルオーバーと信頼性を実現するためキャリアクラスの強化が施されている冗長コンポーネント ( 電源ファン RAID 内部ハードウェア監視システム) シリアルベースのフェイルオーバーにより連続稼働時間と MTBF( 平均故障間隔 ) において非常に優れた数値を達成しているこうした目的のハードウェアコンポーネントはコストがかかるため ADC ソフトウェアと統合できないほとんどの物理 ADC アプライアンスはセキュリティが強化されておりベンダーが独占所有権を持っている物理 ADC は他のベンダーのセキュリティ実装に依存せずセキュリティ実装が欠如していることもないハイパーバイザの場合既知の脆弱性あるいはおそらくは未知の脆弱性が存在するこのように仮想アプライアンスのセキュリティはハイパーバイザベンダーに依存してしまう物理 ADC のなかには高性能 L4 処理 SSL 圧縮といった機能向けに独自の高速ブリッジやオフロード ASIC を備えているものがあるこのおかげで多くのアプリケーション特に遅延の影響からサービス品質を守らなければならない高性能 / 高スループットのアプリケーションは物理 ADC がコスト効果の高い集約ポイントとなる Jun

9 管理デメリット迅速な展開障害の分離物理 ADC には特別な自動管理機能が備わっており物理デバイスに障害が発生した場合アクセス診断修正を行うことができるアプリケーション配信機能がデータセンター全体に分散されるのではなく単一のデバイスに集中されているため管理を簡単に行える説明物理的な製品の出荷ラッキングスタッキングケーブル配線に時間がかかりまた設置稼働のためのコストもかかるそのためアジャイル開発環境や品質保証の検証環境には適していないあるアプリケーションの問題で多数のアプリケーションのフロントエンドにある物理デバイスにトラブルが生じた場合冗長ユニットにフェイルオーバーするしかしそうなるとすべてのアプリケーションに影響が及ぶ物理 ADC と仮想 ADC を組み合わせることで不具合の分離と拡張の両方を同時に実現できる結論仮想ネットワークアプライアンスの利用は確実に正しい方向へ進んでおり仮想 ADC も例外ではありませんしかし重要なのはネットワークコンポーネントの仮想化はサーバの仮想化とは異なる技術的課題を伴うことこれらの課題のほぼすべてが事実上アーキテクチャ上の課題であるということを知っておくことです仮想 ADC は組織内においてテスト開発統合品質保証アプリケーション配信ポリシーのステージングなど多くの環境や用途に対して直接的なメリットをもたらしますその他ビジネスや顧客が依存しているネットワークなど仮想 ADC に適しているあるいは適していない可能性がある環境もあり考えられるアーキテクチャ上の問題を特定して対策を講じるまでは必ずしも仮想 ADC がふさわしいわけではありません多くの課題はさまざまな組織や業界全体で共有されますが個々のデータセンターに特有で特定のニーズアプリケーション現在採用しているアーキテクチャに基づいた課題も多くあります Jun

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