ストレージの仮想化と Green IT への取り組み 2008/06/24 株式会社日立製作所 RAID システム事業部事業戦略室手塚敬一
Contents 1. 仮想化市場動向 2. ストレージ仮想化の製品への応用例 3. Green ITへの取り組み 4. 日立ストレージソリューション導入事例 5. まとめ
1 仮想化市場動向
仮想化とは サーバ仮想化 VMware Citrix Xen Server Microsoft Hyper-V Oracle VM ストレージ仮想化??? 3
ストレージ仮想化に求めるものとは? 数年前の Grid への期待と同じ? 4
2003-4 年当時の Grid の議論 Gridコンピューティングへの応用 ストレージでもGrid 技術を応用できないか? SC2003,SC2004ではスケーラブルな高性能ストレージGridのデモが印象的 (InfiniBand,10GbE) 5
ストレージ Grid の定義 http://searchstorage.techtarget.com/sdefinition/0,,sid5_gci1027907,0 0.html (Search Storage.com より引用 ) 1. 冗長性 2. 複数経路によるアクセス 3. 拡張性 6
NY の某ユーザでの Grid に関する 議論 サーバ ストレージの使用効率を高め たい ストレージの拡張性を高めたい 7
Gridへの要求は仮想化への要求と同等 Virtualization( 仮想化 ) 技術で企業のIT 投資の最適化を図れないか 仮想化トレンドが一気に加速 8
仮想化で解決できること リソース共有 利用率向上 IT 投資の最適化 9
2 ストレージ仮想化の製品への応用例
仮想化のアプローチ サーバ仮想化による方法 スイッチ仮想化による方法 ストレージ仮想化による方法 11
日立ストレージによる課題解決 ユーザの課題 導入コストの増大 管理 運用の複雑化 電力 空調コストの増大 仮想化 ソリューション ストレージ資産の有効活用 ストレージ管理 運用の簡易化 消費電力の低減 12
ストレージ資産の有効活用 ストレージリソース使用効率向上 既存ストレージ資産の有効活用ストレージ管理 運用の簡易化
ストレージリソース使用効率向上 業務アプリケーションに割り当てるボリューム容量の仮想化 (Hitachi Dynamic Provisioning) Hitachi USP V/USP VM 業務 A 業務 B 業務 C 仮想ボリューム プール 仮想ボリューム 各業務には仮想ボリュームを割り当て プール複数の仮想ボリューム間でプールの未使用領域を共有 ストレージ容量の使用効率を向上 14
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果 (1) 従来の課題 各サーバに実ボリュームを割当て 割当て済み未使用容量は別用途での利用不可 使用容量 30~ 40% 未割当て容量 割当て済みの未使用容量 ボリューム容量の仮想化 (Hitachi Dynamic Provisioning) がもたらす効果 各サーバに仮想ボリュームを割当て 別用途でも利用可能な未使用容量を最大化 未使用容量 実使用容量 使用容量 30~ 40% 未使用容量 15
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果 (2) 容量 プールとして 30TB を購入 使用量増加 ストレージ容量プールの容量が (Hitachi もうすぐ不足 Dynamic Provisioning 未使用 ) 5TB 未使用 20TB 未使用 プールの容量を拡大 (HDD 追加 ) 15TB 未使用 使用データ容量 10TB 使用 25TB 使用 25TB 使用 HDD HDD ストレージ容量 (Hitachi Dynamic HDDProvisioning 10TB使用 ) HDD 追加 時間 未使用容量の有効利用 ストレージ投資コストの最適化が可能 16
ストレージの仮想化 (Hitachi Universal Volume Manager) 複数の異機種ストレージを 日立ディスクアレイのリソースとして一元管理 Windows メインフレーム UNIX Linux シングルストレージイメージ Hitachi Universal Storage Platform V 共通ストレージプール SANRISE USP ~165/332TB 各種ストレージサービス ( アーカイブ, マイグレーション ) ストレージ管理の統合 ティアドストレージ 旧機種ミッドレンジニアライン ( ローコスト ) コピー / アーカイブ / マイグレーション 他ベンダ ストレージ管理 運用コストの大幅削減 17
ストレージ仮想化がもたらす効果 Hitachi Universal Volume Manager 複数の異機種ストレージを仮想的に統合 導入前 導入後 SAN 機種毎に必要なストレーシ 管理 運用 SAN 複数の異機種ストレーシ を一元管理 Hitachi USP V/VM 機種毎に異なるサポート機能 運用コスト低減 容量 機能などに課題ある既存資産 既存資産の有効活用 既存ストレージ資産の有効活用によりストレージ TCO の削減が可能 Hitachi USP V : Hitachi Universal Storage Platform V Hitachi USP VM: Hitachi Universal Storage Platform VM 18
既存ストレージ資産の有効活用と ストレージリソースの使用効率向上を両立 Hitachi Dynamic Provisioning + Hitachi Universal Volume Manager 連携 SAN 既存ストレージのボリューム容量も仮想化 Hitachi USP V/ Hitachi USP VM ボリューム容量の仮想化 既存ストレージのボリューム容量も仮想化 ストレージインフラ全体の容量使用効率を向上 Hitachi Dynamic Provisioning ストレージプール 既存ストレージ 19
ストレージ仮想化適用事例 - Step1 ストレージデバイスの仮想化 - ストレージ ( 計 141TB) を 開発部門データ 部門共有データ 個人 PC データに割当て使用中 設計開発サーバ ( 約 30 台 ) 従業員クライアント PC( 約 1000 台 /20 部門 ) ストレージデバイスの仮想化 (Universal Volume Manager) 設計データ 33TB... (95Vol). 部門共有個人 PC データ未割当てデータ ( 仮想 ) 容量 ( 仮想 ) 20TB 52TB 36TB (53Vol)( 約 1000Vol) トータル容量 141TB 37TB (26%) 53TB (38%) 51TB (36%) 未割当て容量 割当て済みの未使用容量 使用容量 外部ストレージ 既存ストレージ資産を有効活用 20
ストレージ仮想化適用事例 Step2 ボリューム容量の仮想化 - 設計開発サーバ ( 約 30 台 ) 従業員クライアント PC( 約 1000 台 /20 部門 ) トータル仮想容量 300TB. ボリューム容量の仮想化 (Hitachi Dynamic Provisioning). 設計データ.. 100TB ( 仮想 ) 部門共有データ 100TB ( 仮想 ) 141TB ( プール ) 個人 PC データ 100TB ( 仮想 ) テ ィスクト ライフ を順次追加していくことでサーバの設定変更無く使用可能 90TB (64%) 51TB (36%) トータル実容量 141TB 未使用容量 使用容量 外部ストレージ 未使用容量が 90TB に増加 サーバ, クライアントへの割り当て容量が 300TB に増加 ストレージインフラ全体の容量使用効率を向上 21
ストレージ資産の有効活用 ストレージ管理 運用の簡易化 ボリューム容量設計 性能設計不要化
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果 ( 容量管理 ) Hitachi Dynamic Provisioning 業務ごとのボリューム容量使用状況監視不要 全体のプールの容量のみの監視へ プールの容量は 使用量に応じて HDD 追加で実現可能 プールとして 30TB を購入 20TB 未使用 10TB 使用 使用量増加 プールの容量がもうすぐ不足 5TB 未使用 25TB 使用 プールの容量を拡大 (HDD 追加 ) 15TB 未使用 25TB 使用 HDD HDD HDD 10TB HDD 追加 ストレージ投資コスト ランニングコストの最適化が可能 23
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果の検証 Hitachi Dynamic Provisioning & Oracle Automatic Storage Management により 仮想化による新しい Oracle ストレージ管理を実現 - 2008/3/25 日立 /Oracle ベストプラクティス公開 - 性能設計負荷の軽減 管理負荷の低減 24
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果の検証 ( 性能設計負荷の軽減 ) 2008/3/25 日立 /Oracle ベストプラクティス公開 Oracle ASM (*) 連携時 最適構成時と同等性能をストレージの性能設計 チューニング作業なしに実現 *:Oracle Automatic Storage Management> 100 94.1 ( 最適構成時性能を 100 とした場合 ) ストレージを意識した性能設計が必要 -HDD 配置 -RAID レベル - LU 配置 etc... ストレージの性能設計を不要化 - プール設定のみ 未適用時 ( 最適構成時 ) ホ リューム容量仮想化適用時 25
ボリューム容量の仮想化がもたらす効果の検証 ( 管理負荷の軽減 ) 2008/3/25 日立 /Oracle ベストプラクティス公開 Oracle ASM 連携時 複雑なボリューム容量設計を不要化しつつ OS&Oracle 管理作業ステップを半減 従来 ボリューム容量仮想化適用時 データファイルの空き容量不足にともなうディスク増設時作業 プールに空き容量がない場合 [Step1] ストレージへ HDD の追加設定作業 [Step1] ストレージへ HDD の追加設定作業 [Step2] OSからのディスクの認識作業 [Step2] プールに対する追加設定作業 [Step3] 権限, 所有者の変更作業 [Step4] ディスクグループへの追加作業 & ASM のリバランシング作業 OS からの認識 リブート LVM ASM 追加設定が不要 26
3 Green IT への取り組み
日立の省電力への取り組み 省電力への取組みを一層強化し 今後 5 年間でデータセンタの消費電力量を最大 50% 削減することを目標に掲げ 省電力化プロジェクトを推進しています 環境対応製品の開発強化 PJ IT 省電力化プラン データセンタ全体の省電力化 PJ CoolCenter50 今後 5 年間でデータセンタの消費電力量を最大 50% 削減 IT 製品の省電力技術開発 適用 運用レベル ( 仮想化による使用リソース最適化 ) 装置レベル (HDD の MAID 技術 テープライブラリ制御技術 ) 部品レベル (LSI の省電力化技術 ) 5 年間のCO2 排出量を33 万トン削減 ( 東京 23 区の1.2 倍の森林面積相当 ) 空調機 UPS 変圧器 28
ボリューム容量仮想化による省電力化 ボリューム容量の仮想化 (Hitachi Dynamic Provisioning) オンラインボリューム40TBを割当てる場合 ボリューム容量の仮想化未適用構成 ボリューム容量の仮想化適用構成 消費電力比率 ( 未適用構成を 1 とした場合 ) 割り当て容量 (40TB) データ 実ストレージ容量 導入容量 (40TB) 割り当て容量 (40TB) データ 実ストレージ容量 未導入容量 (10TB) 導入容量 (30TB) 0.87 割当て容量 導入容量 ( データ量非依存 ) 割当て容量 導入容量 ( データ量に応じて容量追加 ) 導入したストレージリソースは アクセス有無に関わらず電力を消費 未導入分は電力消費なし 未適用構成 ( 初期導入 40TB) に比べ消費電力を 13% 低減可能 29
大容量 HDD 利用による省電力化 (1) データの用途に応じた大容量 HDD 利用でデータ保管コスト ( インフラコスト 電力コスト...) を低減 SAN 日立ストレージ管理ソフトウェア D2D バックアップ 高性能 FC HDD 大容量 SATA HDD D2Dバックアップ 正 VOL 副 VOL データアーカイブ高性能 FC HDD 大容量 SATA HDD データアーカイブ D2D バックアップ先に SATA HDD を利用することでデータ保管コスト低減 アーカイブ先に SATA HDD を利用することでデータ保管コスト低減 日立ストレージ管理ソフトウェアで 業務サーバ側の設定変更なしに 大容量 HDD にデータ移動 30
大容量 HDD 利用による省電力化 (2) オンラインデータ 10TB のバックアップ / アーカイブ 項目 FC HDD 構成 大容量 SATA HDD 構成 消費電力比率 (FC HDD 構成を 1 とした場合 ) D2D ハ ックアッフ D2D バックアップ D2D バックアップ 0.73 10TB (FC) 10TB (FC) 10TB (FC) 10TB (SATA) テ ータアーカイフ データアーカイブ データアーカイブ 146GB HDD 300GB HDD 146GB HDD 750GB HDD 10TB (FC) 20TB(FC) 10TB (FC) 20TB (SATA) 0.79 アーカイブ領域 アーカイブ領域 用途に適した HDD 使用により消費電力を低減可能 31
省電力化の一つのアプローチ MAID 機能 MAID とは 安価な SATA(Serial ATA) ディスクを多数使用し かつ 使用していないドライブの電源をオフ状態にすることで電力消費を最適化したディスクアレイ技術である 実際にアクセスが行われてからドライブが起動されるため データのアクセス速度は犠牲になるが テープと通常のディスク ドライブの間を埋めるいわゆるニアライン ストレージとしての活用が期待されている より引用 32
MAID 機能による省電力化 長期間アクセスしない HDD 群をスピンダウン ( ドライブの回転停止 ) して電力削減を実現 データの価値 / 特性 / 運用に応じて利用可能 ストレージ管理ソフトウェアの指示により RAID グループ単位で制御可能 ストレージ管理ソフト (Storage Navigator Modular) による指示 RAID グループ単位でスピンダウン / スピンアップを制御 サーバ 1 常時稼働 2 定常時停止 利用時起動 例 : スピンダウン / スピンアップ時間の制御 スヒ ンアッフ 0 6 12 18 24 時間 スヒ ンタ ウンスヒ ンアッフ スヒ ンタ ウン 0 6 12 18 24 時間 スヒ ンタ ウン 0 6 12 18 24 時間 3 不使用 ( 停止 ) Hitachi Adaptable Modular Storage Hitachi Workgroup Modular Storage MAID; Massive Array of Idle Disks FC; Fibre Channel 33
MAID 機能による省電力効果試算 (1) オンラインデータ 10TB の筐体内バックアップ 項目 筐体内 D2D バックアップ FC HDD 構成 バックアップデータは全て高性能な FC HDD に保存 D2D ハ ックアッフ 大容量 SATA HDD 構成 バックアップデータは 1 世代は高性能 FC HDDに保存 2~3 世代は大容量 SATA HDDに保存 SATA HDDは データ更新のために 6 時間 / 日のみスピンアップ MAID 機能 D2D ハ ックアッフ SATA HDD 消費電力比率 (FC HDD 構成を 1 とした場合 ) 0.58 10TB (FC) 30TB (FC) Hitachi Adaptable Modular Storage 10TB (FC) 10TB (FC) +20TB(SATA) Hitachi Adaptable Modular Storage 筐体内 D2D バックアップにおいて消費電力を 42% 低減可能 34
MAID 機能による省電力効果試算 (2) オンラインデータ 10TB の遠隔バックアップ 項目 高性能遠隔バックアップ MAID 機能未適用構成 遠隔バックアップ MAID 機能適用構成 バックアップ先ストレージは データ更新のために 6 時間 / 日のみスピンアップ 遠隔バックアップ MAID 機能 消費電力比率 (MAID 機能未適用構成を 1 とした場合 ) 0.73 低コスト遠隔バックアップ 10TB (FC) 10TB (FC) Hitachi Adaptable Modular Storage 10TB (FC) 10TB (FC) Hitachi Adaptable Modular Storage バックアップ先ストレージは データ更新のために 6 時間 / 日のみスピンアップ MAID 機能遠隔バックアップ SATA HDD 0.35 10TB (FC) 10TB (SATA) Hitachi Adaptable Modular Storage 遠隔 D2D バックアップにおいて消費電力を 65% 低減可能 35
省電力向け製品日立 Tape Modular Storage 概要 (1) 特長 日立高信頼ディスクコントローラによるテープライブラリ制御 レプリケーションボリュームやアクセス頻度の低いデータをSATAの延長として利用 Hitachi Disk Controller FC SATA 高信頼性 高可用性 高拡張性を確保 同時並行アクセスによる高性能 1ストリーム :200MB/s, 4ストリーム :800MB/s * 圧縮率 2:1 8ストリーム時は最大で, 1,200MB/sec LTO 低ビットコスト 大容量 低消費電力によるハイブリッドグリーンストレージ 36
省電力向け製品日立 Tape Modular Storage 概要 (2) 最大で20,000 巻のテープを管理する仮想ディスクライブラリ 8 テープライブラリ, 80 テープドライブ 最大容量 3,400TB/6,800TB* 業務サーバー ( 例 ; MS Exchange, MS-SQL, Oracle) (2) アプリケーション停止 (4) アプリケーション開始 TMS1000 (3) ペア分割 NetBackup ( マスターサーバー ) RAID Manager D2D 制御 (5) バックアップ (D2T copy) NetBackup ( メディアサーバー ) TR Manager(D2D, T2D 制御 ) NetBackup Management GUI P-Vol S-Vol Tape Storage Pool (1) 再同期 (D2D copy) 37
仮想ディスクライブラリによる消費電力低減 AMS1000 ( 当社ミッドレンジアレイ ) HDD 500GB(SATA), RAID5 総ディスク容量 190.4TB TMS1000 ( 日立仮想ディスクライブラリ ) HDD 500GB(SATA), RAID5 総ディスク + テープ容量 190.4TB 1 テープライブラリ + テープドライブx 8 + 1FC-SW AMS1000 and TMS1000, 消費電力比較 350 300 250 AMS1000 40% 削減可能 kwh/day 200 150 TMS1000 100 50 0 1 38
日立ストレージソリューションの TCO 試算例 TCO(Total Cost of Ownership) 比較 (3 年間の IT 予算に与えるインパクト トータル容量 866TB) $14,000-3 年間のコスト $(000) $12,000- $10,000- $8,000- $6,000- $4,000- $2,000- $12,115 $12,115 (14.5 億円 ) 約 -40% コスト削減 $7,395 (8.9 億円 ) $7,395 $0,000- 一般のストレージ製品 HITACHI Universal Storage Platform V TCO: ストレージ購入コスト ストレージソフトウェア購入コスト ストレージ管理コスト ストレージ運用コスト 通信コスト 電力 / 空調コストを含むトータルコスト Source: David Floyer, CTO, ITCentrix 39
4 日立最新ストレージソリューション導入事例
国内某製造業様 お客様の課題 導入前運用 本番データ バックアップデータ テストデータなどの全てのデータを要件 / 使用頻度に関係なくエンタプライズストレージに格納 お客様の課題 - 容量設計が困難なため ストレージ構成変更 容量追加を繰り返している - 必要以上に容量を割り当てたため データは格納されていないが 別用途への流用はできない領域が大量にある - 年々増加するユーザデータの保管コスト増大 41
国内某製造業様導入ストレージソリューション オンラインデータ => 内部ストレージ - 管理データ領域は通常ボリュームを使用 -DBテーブル領域には 仮想ボリューム4.5TBを割り当て ( 実記憶領域 3TBの1.5 倍 ) バックアップデータ => 外部ストレージ - 仮想ボリューム 4.5TB を割り当て ( 実記憶領域 3TB の 1.5 倍 ) 内部ストレーシ テーブル領域合計 4.5TB 業務サーバ SAN ホ リューム容量仮想化 フ ール (3TB) ハ ックアッフ ホ リューム容量仮想化 フ ール (3TB) テストデータ他 => 外部ストレージ - 仮想化した AMS のボリュームを使用 (8TB) Hitachi USP V 内部ストレーシ ミッドレンジストレージ Hitachi AMS ( 外部ストレージ ) ストレーシ テ ハ イス仮想化 Hitachi USP V:Hitachi Universal Storage Platform V Hitachi AMS:Hitachi Adaptable Modular Storage 42
国内某製造業様日立ストレージソリューション導入効果 ストレージ構成変更 容量追加を極小化 - 業務毎の複雑なボリューム容量設計不要化 - 業務を停止することなくボリューム容量追加可能 ストレージ容量の使用効率向上 - 空き領域を複数の業務間で共有可能 - 電力 空調などのランニングコスト低減 増加し続けるユーザデータを 最適なコストで保管 - データの要件に適したストレージでデータ保管 - 要件の異なるストレージを一元管理 43
海外の事例 Hitachi Dynamic Provisioning の導入例 ユナイテッド航空 : 世界最大手の航空会社の一つ 06( 会計 ) 年度の収益は 200 億ト ル 一日のフライト数は3,600 500TBのHDSエンタープライズストレージを保有 ビジネス要件 : コスト削減のための継続的な取り組み ストレージ購入 スタッフ効率の向上 アプリケーションの可用性向上および, SLA/ ビジネス要件を満たすレベルを超えること ソリューション : Dynamic Provisioning によるストレージ使用効率の向上と, それに伴うストレージの追加購入量の削減 ストレージプロビジョニングに要する時間と労力の削減 ストレージ性能の維持 / 向上 44
海外の事例 Hitachi Dynamic Provisioningの導入例 日立は新しい革新技術によって, エンタープライズストレージ市場をリードし続けている Hitachi Dynamic Provisioning 導入は, 極めてハイレベルな性能と拡張性を備えた, 初のエンタープライズクラスソリューションを市場にもたらした この新しい Hitachi Universal Storage Platform V は, 企業のストレージ保有総コストを下げる事によって, ストレージ経済の様相を変化させ続けるだろう 日立が提供する仮想化と Hitachi Dynamic Provisioning の組み合わせによって, 企業は TCO を削減し, ストレージ経済を改善することが可能になる Gary Pilafas 氏 ( ユナイテッド航空マネージングディレクタ ) 45
5 まとめ
まとめ お客様ニーズに応える日立ストレージソリューション お客様ニーズ ホ リューム容量の仮想化 ストレーシ テ ハ イスの仮想化 大容量 HDD MAID 装置導入コスト低減 ( 使用効率向上 ) ( 既存資産活用 ) ( ヒ ットコスト低減 ) 管理 運用コスト低減 ( 容量設計不要化 ) ( 統合管理 ) 電力 空調コスト低減 : 効果大 各種仮想化機能の組み合わせで ストレージ運用の効率化が可能 47
日立ストレージハードウェアラインアップ 48
情報インフラ基盤を提供する企業として日立は ITを通し お客様のビジネス価値向上 と TCO 削減 地球環境問題解決 に取り組んでいます Hitachi Universal Storage Platform V は (*) 年間約 53t CO 2 削減 独自仮想化技術の進化により さらなるシステム効率改善に努めます *: 同等性能 容量構成時での従来機種 (Hitachi 9900V) との比較 CO2 排出係数として 0.4166kg-CO 2 /kwh を使用 49
他社商品名 商標等の引用に関する表示 Microsoft は 米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標です Windows は 米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標です HP は 米国 Hewlett-Packard Company の会社名です HP-UX は 米国 Hewlett-Packard Company のオペレーティングシステムの名称です Linux は Linus Torvalds の米国およびその他の国における登録商標あるいは商標です UNIX は X/Open Company Limited が独占的にライセンスしている米国ならびに他の国における登録商標です その他記載の会社名 製品名は それぞれの会社の商標もしくは登録商標です 50