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1 Lenovo System x シリーズ ファイルサーバー 移 行 時 の ハードウェア 選 定 のポイント 2015 年 6 月 作 成 1

2 目 次 1) 本 ガイドの 目 的 ) System x3550 M3 と x3550 M5 の 比 較 ポイント... 3 System x M5 について... 4 CPU コア 数 の 増 加... 4 仮 想 化 支 援 技 術 の 性 能 向 上... 4 メモリモジュールの 大 容 量 化... 5 低 消 費 電 力 化... 5 ストレージの 大 容 量 化 と 搭 載 可 能 数 の 増 加... 5 SSD の 低 コスト 化 と 高 信 頼 化 ) Windows Server 2012 R2 で 強 化 された SMB SMB のバージョン... 6 SMB 3.0 の 強 化 ポイント ) SMB 3.0 のファイル 転 送 速 度 のベンチマーク 比 較... 7 ベンチマークに 使 用 した 検 証 環 境... 8 使 用 したハードウェア... 8 使 用 したソフトウェア... 8 ネットワーク... 9 ファイル 転 送 速 度 ベンチマークの 検 証 方 法... 9 ファイル 転 送 速 度 ベンチマークのテスト 結 果... 9 結 果 の 考 察 まとめ:サーバーハードウェア 選 定 のポイント CPU メモリ ストレージ

3 1) 本 ガイドの 目 的 2015 年 7 月 にWindows Server 2003のサポート 停 止 (EOS:End Of Support)を 迎 えること もあり サーバーのリプレースを 検 討 しているユーザーも 多 いでしょう しかし 最 近 の サーバーハードウェアは 技 術 的 な 進 展 がめざましいため 何 がどのように 変 化 したの か どのような 点 を 考 慮 してサーバーを 選 択 すればよいか 迷 ってしまうことも 多 いので はないでしょうか 本 ガイドでは ファイルサーバーとしてのハードウェア 選 択 のポイントを System x3550 M3と 最 新 のサーバーであるSystem x3550 M5に 対 するベンチマークテストでの 比 較 な どを 交 えて 解 説 します 比 較 するハードウェアは 以 下 のものを 選 択 しました System x3550 M3 サイズ:1U CPU:Intel Xeon X5650( GHz/6コア12スレッド/12MB/95W) 2 メモリ:12GB ストレージ:146GB SAS HDD(15k RPM) 4 RAID 5 System x3550 M5 サイズ:1U CPU:Intel Xeon E v3( ghz/12コア24スレッド/30mb/135w) 2 メモリ:96GB ストレージ:600GB SAS HDD(15k RPM) 4 RAID 5 2) System x3550 M3 と x3550 M5 の 比 較 ポイント 両 サーバーを 比 較 して 最 新 のサーバーハードウェアの 特 長 を 解 説 します System x3550 M3は2010 年 4 月 に 販 売 が 開 始 されており Windows Server 2003 発 売 当 時 よりも 新 しいサーバーです それ 以 前 のサーバーでは その 差 が 更 に 顕 著 になって いると 考 えれば 良 いでしょう 3

4 System x M5 について System x M5 は 2014 年 9 月 11 日 国 内 発 表 された 最 新 の x86 サーバーです より 高 いセキュリティー 効 率 性 信 頼 性 が 特 徴 です CPU コア 数 の 増 加 CPUの 変 化 で 最 も 大 きいのが プロセッサあたりのコア 数 の 増 加 でしょう CPUコアはCPUの 主 な 機 能 である 演 算 処 理 を 行 う 部 分 ですが 以 前 は CPUは1プロ セッサあたり1コアだったため サーバーに 搭 載 されているプロセッサの 数 がコア 数 とな り そのままサーバーの 演 算 処 理 性 能 でした しかし プロセッサに 複 数 のコアを 実 装 する マルチコア 化 が 進 展 し サーバー1 台 あたりのCPU 性 能 が 大 幅 に 向 上 していま す System x3550 M3が 搭 載 しているIntel Xeon X5650では6コア System x3550 M5が 搭 載 しているIntel Xeon E v3では12コアとなっています どちらも1Uサイズ のサーバーですので 単 純 にCPU 処 理 性 能 が2 倍 になっていると 考 えてもいいですし 旧 型 のシングルコアプロセッサを 搭 載 したサーバーに 比 べれば 同 じ1Uサイズで10 倍 以 上 のCPU 性 能 差 があります CPUコア 数 が 増 加 したことにより Javaなどで 開 発 されたアプリケーションや 仮 想 マシン を 複 数 同 時 に 実 行 させることができるようになりました ファイルサーバーは 比 較 的 CPUを 使 用 しないので 1 台 で 複 数 の 役 割 を 持 たせることも 可 能 です そのために 次 に 説 明 する 仮 想 化 技 術 を 活 用 する 事 も 可 能 です 仮 想 化 支 援 技 術 の 性 能 向 上 CPUコア 数 の 増 加 により 1 台 のサーバーで 複 数 の 仮 想 マシンを 動 作 させる サーバ ー 仮 想 化 の 利 用 が 普 及 しましたが CPUに 搭 載 された 仮 想 化 支 援 技 術 の 性 能 が 向 上 したこともサーバー 仮 想 化 がより 利 用 しやすくなった 理 由 の 一 つとして 挙 げられま す サーバー 仮 想 化 では CPUやメモリ 各 種 I/Oを 仮 想 マシン 間 で 共 有 するため 仮 想 マシンの 実 行 の 切 り 替 えが 頻 繁 に 発 生 します これらの 切 り 替 えに 必 要 となる 処 理 を ハードウェア 的 に 実 行 するのが 仮 想 化 支 援 技 術 の 役 割 です 以 前 は 切 り 替 え 処 理 を ソフトウェア 的 に 実 行 していたため オーバーヘッドと 呼 ばれる 性 能 低 下 が 発 生 してい ましたが 仮 想 化 支 援 技 術 によりオーバーヘッドが 大 幅 に 軽 減 され 性 能 低 下 も 少 な 4

5 くなりました これにより 既 存 の 物 理 サーバーを 仮 想 マシンに 変 換 してサーバー 台 数 を 少 なくする 仮 想 化 統 合 も 行 いやすくなっています メモリモジュールの 大 容 量 化 1 枚 あたりのメモリモジュールが 大 容 量 化 することにより サーバー1 台 あたりに 搭 載 で きるメモリ 容 量 が 大 幅 に 増 加 しました メモリは アプリケーションや 仮 想 マシンの 実 行 に 必 要 となるのはもちろん ファイルサーバーの 場 合 にはストレージのキャッシュとして I/Oを 高 速 化 したり データベースのデータ 処 理 領 域 として 使 用 するなど システムの 高 速 化 に 大 きく 貢 献 します 低 消 費 電 力 化 CPUやメモリの 消 費 電 力 が 低 下 したこと 搭 載 している 電 源 の 変 換 効 率 が 良 くなったこ となどから サーバーの 消 費 電 力 が 低 下 しました 同 時 に 発 熱 量 も 低 下 しているため マシンルーム 内 の 空 調 に 必 要 となる 電 力 も 削 減 されることになります ストレージの 大 容 量 化 と 搭 載 可 能 数 の 増 加 ハードディスク1 台 あたりの 容 量 が 増 加 したことで サーバーに 搭 載 できるストレージ 容 量 が 大 幅 に 増 加 しました また 1Uサイズのサーバーに 搭 載 できるハードディスクの 数 がSystem x3550 M3では 標 準 で4 台 ( 最 大 8 台 )だったのに 対 して System x3550 M5で は 標 準 で8 台 ( 最 大 12 台 )と2Uサイズのサーバー 並 みに 増 加 しています そのため 大 容 量 のファイルサーバーの 構 築 も 容 易 になっています SSD の 低 コスト 化 と 高 信 頼 化 ハードディスクはサイズの 小 さいデータを 大 量 にやり 取 りする 処 理 は 苦 手 としています これはファイルサイズが 小 さいファイルサーバーの 処 理 性 能 に 影 響 します 不 揮 発 性 メモリであるフラッシュメモリを 利 用 したSSDを 活 用 すれば この 課 題 を 解 決 できます 以 前 は SSDはコストが 高 い 信 頼 性 が 低 いと 考 えられていましたが 現 在 ではコストは 大 幅 に 下 がり またエンタープライズレベルで 使 用 できる 信 頼 性 の 高 いSSDが 利 用 で きるようになりました System xではintel が 提 供 するデータセンターグレードの 高 信 頼 性 SSDが 選 択 できます SSDはハードディスクの 代 わりとして 高 速 なストレージとして 利 用 することもできますし System xが 搭 載 しているRAIDコントローラー ServerRAID では SSDキャッシュ 機 能 と 5

6 して CacheCade を 備 えているので SSDを 大 容 量 のストレージキャッシュとして 利 用 することもできます 増 加 したストレージのスロットにキャッシュ 用 のSSDを 搭 載 すること もできるでしょう 3) Windows Server 2012 R2 で 強 化 された SMB 3.0 Windows Server 2012 R2では ファイルサーバーに 関 連 した 技 術 が 強 化 されています 強 化 されたポイントは 多 岐 に 渡 りますが 特 に 影 響 の 大 きい 強 化 である 通 信 プロトコル SMB 3.0ついて 解 説 します ファイル 共 有 を 実 現 するWindowsネットワークの 通 信 プロトコルはSMB(Server Message Block)ですが Windows Server 2012およびWindows 8からSMB 3.0がサポートされまし た SMB のバージョン これまでのSMBのバージョンの 変 遷 は 以 下 の 表 の 通 りです SMBのバージョン OSバージョン( 主 要 なもの) SMB 1.0 Windows 95/XP Windows NT/2000 Windows Server 2003 SMB 2.0 Windows Vista Windows Server 2008 SMB 2.1 Windows 7 Windows Server 2008 R2 SMB 3.0 Windows 8 Windows Server 2012 SMB 3.02 Windows 8.1 Windows Server 2012 R2 今 回 のベンチマーク 検 証 では 組 み 合 わせとしてSMB 3.02を 使 用 していますが SMB 3.02はマイナーバージョンアップなので 本 ガイドでは 両 者 を 合 わせてSMB 3.0として 解 説 しています SMB 3.0 の 強 化 ポイント SMB 3.0の 強 化 ポイントは 沢 山 ありますが ファイルサーバーとしての 利 用 で 影 響 する ポイントは 以 下 の 通 りです 6

7 パフォーマンスの 最 適 化 細 かいファイルの 転 送 が 多 いファイルサーバーにおけるパフォーマンスが 最 適 化 され ました SMB マルチチャネル 複 数 のネットワークインターフェースを 同 時 に 利 用 して 負 荷 分 散 を 行 ったり ファイル 転 送 の 帯 域 を 拡 げたりすることができます OSが 標 準 でネットワークインターフェース のチーミングをサポートしたので より 大 規 模 なファイルサーバーの 構 築 が 可 能 になり ました クラスタサポートの 強 化 複 数 のサーバーをクラスタ 化 して 堅 牢 かつ 大 規 模 なファイルサーバーを 構 築 できる ようになりました 障 害 発 生 時 にもクライアントからのファイルサーバーへのアクセスを 透 過 的 に 切 り 替 えられる SMB 透 過 フェールオーバー や クラスタを 構 成 するファイル サーバーが 同 一 のファイル 共 有 を 提 供 してクライアントに 対 する 負 荷 分 散 を 行 う SMB スケールアウト などがサポートされています SMB 暗 号 化 ファイルサーバーとクライアント 間 の 通 信 を 暗 号 化 し ファイル 転 送 を 不 正 な 通 信 傍 受 から 安 全 に 守 ります セキュリティーが 強 化 されたファイルサーバーを 実 現 します 4) SMB 3.0 のファイル 転 送 速 度 のベンチマーク 比 較 SMB 3.0の 強 化 されたポイントの1つとして パフォーマンスの 最 適 化 が 挙 げられます サイズの 大 きなファイルを 転 送 する 場 合 にボトルネックとなるのはネットワーク 帯 域 のた め SMBのバージョンの 違 いはあまり 影 響 しません 一 方 で サイズの 小 さいファイルを 大 量 に 転 送 する 場 合 には ファイル 転 送 プロトコル であるSMBの 処 理 が 細 かく 大 量 に 行 われるため SMB 3.0で 行 われたパフォーマンス の 最 適 化 がファイルサーバーの 性 能 に 影 響 すると 考 えられます 今 回 は SMB 3.0のパフォーマンス 最 適 化 の 効 果 を 確 認 するため サイズの 小 さいファ イルを 大 量 に 用 意 して 転 送 にかかる 時 間 を 計 測 して 検 証 を 行 いました 7

8 ベンチマークに 使 用 した 検 証 環 境 ベンチマークテストを 行 うにあたり 使 用 した 検 証 環 境 は 以 下 の 通 りです 使 用 したハードウェア サーバー System x3550 M3 CPU:Intel Xeon X5650( GHz/6コア12スレッド/12MB/95W) 2 メモリ:12GB RAIDコントローラー:ServeRAID-M5015 ストレージ:146GB SAS HDD(15k RPM) 4 RAID 5 System x3550 M5 CPU:Intel Xeon E v3( ghz/2コア4スレッド/3mb/15w) メモリ:4GB RAIDコントローラー:ServeRAID-M5210 ストレージ:600GB SAS HDD(15k RPM) 4 RAID 5 各 サーバーのハードウェアは ハードウェアレベルの 設 定 を 実 施 し 最 大 パフォーマン スで 動 作 するように 設 定 しています クライアント ThinkPad S1 Yoga CPU:Intel Core i5-4200u( ghz/6コア12スレッド/12mb/130w) 2 メモリ:12GB ストレージ:500GB SATA HDD(5400RPM) ネットワーク:USB 3.0 接 続 1Gbps ネットワークインターフェース 使 用 したソフトウェア サーバー System x3550 M3 Windows Server 2003 R2 SP2 x64 Edition(64ビット 版 ) 8

9 System x3550 M5 Windows Server 2012 R2(64ビット 版 ) クライアント Windows 8.1 Pro(64ビット 版 ) ネットワーク サーバーとクライアントは1Gbpsのネットワークで 接 続 されています ファイル 転 送 速 度 ベンチマークの 検 証 方 法 ベンチマークを 行 うための 転 送 用 ファイルとして 20KB(20,488バイト)サイズのファイ ル50,00 個 ( 合 計 977MB )をファイルサーバーの 共 有 フォルダ 内 に 作 成 しました コマンドプロンプトからxcopyコマンドを 使 って サーバーからクライアントにすべてのフ ァイルをコピーする 所 要 時 間 を 測 定 しました 測 定 は5 回 行 い 最 も 速 かった 場 合 と 最 も 遅 かった 場 合 を 除 いた 中 間 3 回 の 平 均 値 を 最 終 的 な 結 果 として 採 用 しています ファイル 転 送 速 度 ベンチマークのテスト 結 果 ベンチマークテストの 結 果 は 以 下 の 通 りです 0:10:00 0:09:37 0:09:00 0:08:00 所 要 時 間 0:07:00 0:06:00 0:05:00 0:04:00 0:06:23 0:03:00 0:02:00 0:01:00 0:00:00 x3550 M3(SMB 1.0) x3550 M5(SMB 3.0) 9

10 System x3550 M3(SMB 1.0) System x3550 M5(SMB 3.0) 1 0:07:37 0:04:29 2 0:08:31 0:05:17 3 0:09:09 0:06:48 4 0:11:11 0:07:03 5 0:11:19 0:07:32 3 回 平 均 0:09:37(+50%) 0:06:23 ( カッコ 内 は x3350 M5を1としたときの 所 要 時 間 増 加 率 ) 中 間 3 回 の 平 均 で System x3550 M3やSystem x3550 M5よりも50% 余 計 にファイル 転 送 に 時 間 がかかっています また System x3550 M3の 最 も 所 要 時 間 が 長 かった 回 は System x3550 M5の 最 も 所 要 時 間 が 短 かった 回 の 約 2.5 倍 の 時 間 がかかっています 結 果 の 考 察 今 回 のベンチマークでは SMB 3.0によるパフォーマンスの 最 適 化 が 確 認 できました 利 用 するユーザーが 多 いファイルサーバーの 場 合 通 信 プロトコルは 通 信 開 始 からフ ァイル 転 送 通 信 の 終 了 という 一 連 の 手 順 (プロトコル)を 繰 り 返 し 処 理 します 今 回 の ベンチマーク 比 較 では 両 者 が 転 送 しているファイルの 量 は 同 一 なので SMB 3.0では このような 基 本 的 な 手 順 のうち 通 信 の 開 始 と 終 了 の 処 理 に 最 適 化 が 図 られていると 考 えられます 今 回 はファイルサーバーとクライアントが1 対 1で 接 続 した 形 で 検 証 を 行 いましたが 多 数 のユーザーが 接 続 する 実 際 のファイルサーバーでは 同 時 並 行 で 大 量 のファイル アクセスが 行 われるため このような 通 信 プロトコルの 基 本 的 な 処 理 の 性 能 差 が ユー ザーの 使 用 感 に 影 響 してくると 考 えられます 10

11 まとめ:サーバーハードウェア 選 定 のポイント 本 レポートのまとめとして これからサーバーハードウェアを 選 定 するためのポイントを まとめて 解 説 します CPU ファイルサーバーは たとえばネットワークの 処 理 をネットワークインターフェースに 行 わせる オフロード 機 能 などを 活 用 できるため CPUの 処 理 負 荷 は 比 較 的 少 なくても 済 みます ファイルサーバー 専 用 で 稼 働 させるならば CPUコア 数 の 少 ないプロセッサ を 選 択 してもよいでしょう メモリ メモリモジュールあたりのメモリ 容 量 が 大 きくなっていますが Intel Xeon E v3でメモリ 性 能 を 最 大 に 発 揮 させるには4 枚 単 位 で 増 設 する 必 要 があります もちろん 4 枚 単 位 ではなく メモリ1 枚 からでも 動 作 します 必 要 となるメモリ 容 量 や 今 後 メモリ 増 設 が 必 要 になるかなどを 考 慮 して 搭 載 するメモリモジュールの 容 量 と 枚 数 を 検 討 し ます ファイルサーバーはメモリをそれほど 消 費 しませんが 余 ったメモリはキャッシュバッフ ァとして 利 用 してストレージI/Oの 負 荷 を 軽 減 する 効 果 があります 性 能 改 善 の 必 要 が ある 場 合 には メモリの 使 用 状 況 を 確 認 して 必 要 に 応 じてメモリを 増 設 することができ るようにしておくとよいでしょう ファイルサーバー 以 外 の 機 能 を 実 行 する 場 合 には それらの 機 能 の 分 のメモリも 搭 載 します ストレージ 搭 載 可 能 なハードディスクの 数 が 増 えたため 台 数 や 容 量 の 制 限 に 悩 む 必 要 が 無 く なりました ハードディスク 毎 の 容 量 と 台 数 のバランスを 取 りながらRAIDを 構 成 できるで しょう ファイルサーバーでは 容 量 を 重 視 してRAID 5 構 成 が 多 いですが RAID 5では2 台 の ハードディスクに 障 害 が 発 生 するとデータが 失 われてしまいます より 信 頼 性 の 高 い RAID 6 構 成 にすれば 2 台 のハードディスクに 障 害 が 発 生 してもデータは 失 われませ ん RAID 6 構 成 はその 分 ハードディスクが 多 く 必 要 となりますが System x3550 M5で 11

12 は 標 準 でハードディスクが8 台 搭 載 できるので より 耐 障 害 性 の 高 いストレージを 構 成 することができます 性 能 を 向 上 させるには 以 前 はRAID 1+0の 構 成 を 取 る 必 要 がありましたが SSDキャッ シュを 利 用 する 方 法 も 選 択 できます SSDキャッシュは 読 み 取 り 専 用 より 読 み 書 きキャ ッシュとして 構 成 した 方 が 効 果 があります しかし キャッシュに 利 用 しているSSDに 障 害 が 発 生 するとデータが 失 われてしまう 可 能 性 があるので SSDを2 台 搭 載 してRAID 1 構 成 にしておくと 耐 障 害 性 が 高 まります SSDキャッシュは 後 から 追 加 することもできる ので スロットを2つ 余 らせておいて 性 能 が 必 要 になった 時 に 追 加 しても 良 いでしょう 12