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ユニファイド ネットワーキングによる 電力供給と冷却のコスト節約
ホワ イ ト ペーパー ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワーキン グによ る 電力供給 と 冷却のコ ス ト 節約 こ の ド キ ュ メ ン ト の内容 こ の ド キ ュ メ ン ト では、 シ ス コのあるお客様の電力供給および冷却のコ ス ト 比較の事例を紹 介 し ます。 こ のお客様のデー タ セ ン タ ーを拡張 し てサーバ 1,650 台を追加する にあた っ て、 LAN/SAN 分離設計 と 、 Cisco Nexus® 5000 シ リ ー ズ ス イ ッ チ に よ っ て サポ ー ト さ れ る Cisco® ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク 設計 と の間で コ ス ト の比較が行われま し た。 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー クの実装によ っ て、 電力供給 と 冷却のコ ス ト が 41% 削減 さ れ、 金額に換算す る と 年間 75,114 米 ド ルが節約 さ れる こ と にな り ま す。 ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク な ら ば、 必要なネ ッ ト ワー ク アダプ タ の数はわずか 3 分の 1 にな り 、 ア ク セス レ イ ヤ ス イ ッ チの数も少な く て済むので、 サーバ 172 台分のラ ッ ク スペースが解放 さ れます。 概要 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク が現実の も の と な っ た こ と で、 デー タ セ ン タ ー ネ ッ ト ワー ク 構築の選択肢の幅が大き く 広が り ま し た。 以前は、 処理する ト ラ フ ィ ッ ク の タ イ プに応 じ て、 LAN、 SAN、 プ ロ セス間通信 （IPC） メ カ ニズムな どのテ ク ノ ロ ジーを使用 する物理ネ ッ ト ワー ク を個別に用意 し なければな り ませんで し た。 今日では、 Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チによ っ て ラ ッ ク レ ベルでの I/O 統合が可能にな り 、 サーバ と ア ク セ ス レ イヤ と の間の LAN、 SAN、 および IPC の ト ラ フ ィ ッ ク をすべて同 じ リ ン ク 上で伝送で き る よ う にな り ま し た。 し かも 、 LAN と SAN の両方に同 じ ド ラ イバ ソ フ ト ウ ェ ア と 管理ソ フ ト ウ ェ ア を使用で き、 デー タ セ ン タ ーのベス ト プ ラ ク テ ィ ス を両方に適用で き ます。 こ の ド キ ュ メ ン ト では、 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク に よ る ア ク セス レ イ ヤでの電力供給お よび冷却の コ ス ト 削減効果を、LAN/SAN 分離設計でのコ ス ト と 比較 し ながら説明 し ます。 こ こ で取 り 上げる数値は、 あるお客様がデー タ セ ン タ ーを拡張 し てサーバを新たに 1,650 台導 入する ためにネ ッ ト ワー ク を設計 し た と きのも のです。 当初の設計は、 LAN および SAN へ の複数の接続のための イ ン タ ー フ ェ イ ス と ケー ブルを各サーバに取 り 付け る と い う も ので し た。 LAN/SAN 分離設計に代わる プ ラ ン と し てシ ス コ がユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク を提案 し たのを受けて、 ラ ッ ク レ ベルでの I/O 統合によ る電力供給および冷却のコ ス ト 削減効果が 計算 さ れま し た。 結果の数字は、 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク 採用の理由 と し て十分な説得力を持つ も ので し た。 • 統合ネ ッ ト ワー クのア ク セス レ イヤおよび SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤの電力 供給および冷却の コ ス ト を LAN/SAN 分離設計のコ ス ト と 比較する と 、41% の節約 と な り ます。 金額に換算する と 、 サーバ 1,650 台お よびサポー ト イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャの コ ス ト が年間 75,114 米 ド ル節約 さ れる こ と にな り ます。 • ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では、 必要なネ ッ ト ワー ク アダプ タ の数がわずか 3 分 の 1 にな るので、 資本支出 と 運用支出が節約 さ れる だけでな く 、 潜在的な障害点の 多 く が排除 さ れます。 • ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では、 ラ ッ ク レ ベルのケーブル配線 と ア ク セス ポー ト の数が 3 分の 1 で済むので、 相互接続の数がサーバあた り 9 本から 3 本に減少 し ます。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 1 of 11 ホワ イ ト ペーパー ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク では、 ネ ッ ト ワー ク イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャの消費電力が 60,216 W 減少 し ます。 サーバ 1 台あた り 500 W 必要 と する と 、 この節約量で追加のサーバ 120 台 （7.2% 増加） に給電で き る こ と にな り ます。 ほ と んどの組織は、 ネ ッ ト ワー ク 機器の増加よ り も コ ン ピ ュ ーテ ィ ン グ リ ソ ースの増加を望むはずです。 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク への 移行の効果はエネルギー節約だけではあ り ません。 次に挙げる よ う な、 10 ギガ ビ ッ ト イ ー サネ ッ ト ネ ッ ト ワーキングの メ リ ッ ト も すべて手に入れる こ と がで き ます。 • ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト から 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト に移行する と 、帯域幅が 10 倍に増えます。 何本かのギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト 接続を 1 本の 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト リ ン ク で置き換え て も 、 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク な ら ば さ ら な る 拡張が可能です。 ビ ジネス を取 り 巻 く 情勢の急激な変化に合わせて成長 と 適応が可 能である こ と は、企業の競争優位性の維持に役立つ、大き な戦略的利点 と な り ます。 • ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワーキン グでは 「配線は一度だけ、 後は使 う だけ」 と い う モデ ルがサポー ト さ れます。 こ れは、 すべてのサーバに標準の 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサ ネ ッ ト 接続機能を装備 し てお き、 LAN、 SAN、 および IPC のプ ロ ト コ ルでの通信が 必要にな っ た と きは Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チ構成を通 し てその設定を 行 う と い う ものです。 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー クのための装備を持つサーバは、後 で用途を変更する と き も、 ラ ッ クの配線を し 直 し た り 、 新 し い I/O アダプ タ を取 り 付けた り する必要はあ り ません。 • ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク では障害点が減 り 、 保守が必要な要素の数も 減るので、 人的エ ラ ーが発生する可能性も低 く な り ます。 これらの要因はすべて、 信頼性 と ア ベ イ ラ ビ リ テ ィ の向上に寄与 し ます。 サーバ接続の要件 お客様は、 4RU （ラ ッ ク ユニ ッ ト ） サーバ 1,650 台をデー タ セ ン タ ーに導入する ためのコ ス ト を計算 し ま し た。 当初の計画では、 165 台のラ ッ ク に 10 台ずつサーバを収容 し 、 LAN と SAN への接続のためにエ ン ド オブ ローにギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト と フ ァ イバ チ ャ ネルのス イ ッ チ を配置する こ と にな っ ていま し た。 従来型の LAN/SAN アーキテ ク チ ャ を使用する と 、 次のよ う な目的のためにサーバ 1 台あた り 9 本のデー タ 接続が必要にな り ます （図 1）。 • 4 Gbps SAN 接続 2 本 ： フ ァ イバ チ ャ ネル ホス ト バス アダプ タ （HBA） 2 個を使 用 し ます。SAN はサーバあた り 1.3 Gbps の持続デー タ レー ト をサポー ト する必要 があ り ます。 • 実稼働ネ ッ ト ワー クへの 1 Gbps イ ーサネ ッ ト 接続 2 本 ： 2 枚の独立 し たネ ッ ト ワー ク イ ン タ ー フ ェ イ ス カ ー ド を使用 し ます。 こ のネ ッ ト ワー ク は最低で も 1.2 Gbps の持続 ト ラ フ ィ ッ ク をサポー ト する必要があ り ます。 • バ ッ ク ア ッ プ ネ ッ ト ワー クへの 1 Gbps イ ーサネ ッ ト 接続 2 本 ： NIC 2 枚を使用 し ます。 • VMware Service Console のための 1 Gbps イ ーサネ ッ ト 接続 1 本 ： 各サーバ上の VMware ESX Server ソ フ ト ウ ェ ア を管理す る ために使用 し ます。 こ の接続には、 サーバ内蔵の LOM （LAN-on-motherboard） ポー ト の 1 つを使用 し ます。 • VMkernel ポー ト 用の 1 Gbps イ ーサネ ッ ト 接続 1 本 • サーバの リ モー ト 管理のための 10/100 Mbps イ ーサネ ッ ト 接続 1 本 ： こ の接続は、 I/O が統合 さ れているかど う かにかかわら ず必要です。 し たがっ て、 こ のポー ト と 、 このポー ト をサポー ト する ス イ ッ チ イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャは、各ネ ッ ト ワー ク 設計 の電力供給および冷却の コ ス ト の計算から除外 さ れます。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 2 of 11 ホワ イ ト ペーパー 図1 従来型 LAN/SAN アーキテ ク チ ャ を使用する と サーバ 1 台につ き 9 本のデー タ ケーブル と 6 個 の独立 し た イ ン タ ー フ ェ イ スが必要 以下のセ ク シ ョ ン では、 LAN/SAN 分離設計をユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク アーキテ ク チ ャ と 詳 し く 比較 し て、 電力供給および冷却の コ ス ト の差を計算 し ます。 2 つのサーバ構成を単純 に比較す る だけで も、 結論は こ の時点ですでに明白です。 サーバのポー ト 数が少なければ、 必要なア ッ プ ス ト リ ーム ネ ッ ト ワー ク イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャ も少な く て済みます。 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト は、 スループ ッ ト と 遅延の点でギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト よ り も 優れて お り 、パ フ ォ ーマ ン スの向上を今す ぐ実現で き る だけでな く 、将来の成長の余地も あ り ます。 使用する ケーブル、 ス イ ッ チ、 お よびアダプ タ の数が減る こ と は、 ネ ッ ト ワー ク の信頼性向 上につなが り 、 「配線は一度だけ、 後は使 う だけ」 方式で設定で き る よ う にな り ます。 従来型の LAN/SAN モデルには多 く のケーブル、 NIC、 および HBA が必要である こ と から 、 こ のモデルの コ ス ト と 複雑 さ がわか り ます。 1 台のサーバに 9 本のケーブルを取 り 付けて配 線 し なければな ら ないのです。 NIC と HBA の設定 と 、 対応する ア ッ プ ス ト リ ーム ス イ ッ チ のポー ト およびキ ャ パシ テ ィ のプ ロ ビ ジ ョ ニ ング も 必要です。 コ ンポーネ ン ト の消費電力は NIC 1 つあた り 3 W、HBA 1 つあた り 5 W と 小 さ く て も、導入 さ れるサーバの数 1,650 をか ける と 、 全体では 36.3 kW に も な り ます。 対照的に、10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト を基盤 と するユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク は、 各サーバの I/O に必要な量を上回るキ ャ パシ テ ィ を持つ一方で、 LAN と SAN の ト ラ フ ィ ッ ク を 1 本のネ ッ ト ワー ク リ ン ク上で伝送する こ と が可能です。 ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク と サーバ と は、 1 つの統合型ネ ッ ト ワー ク アダプ タ （CNA） に よ っ て接続 さ れます。 サーバ オペ レーテ ィ ング シ ス テムに対 し ては、こ の CNA が 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル HBA と 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト NIC の両方の役割を果たすので、 ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク の存在 をサーバ OS が意識す る こ と はあ り ません。 つ ま り 、 サーバ OS が使用す る イ ン タ ー フ ェ イ ス と 管理ソ フ ト ウ ェ アはそのま ま で、 両方の種類の ト ラ フ ィ ッ ク が CNA によ っ て集め ら れ、10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト リ ン ク 上で伝送 さ れます。シ ン グル ポー ト の CNA を 2 つ使用 し て冗長化 し た と し て も、 必要なケーブルはサーバ 1 台あた り わずか 3 本、 つま All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 3 of 11 ホワ イ ト ペーパー り ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ クのための 2 本 と 、サーバの リ モー ト 管理用の 1 本だけです （図 2） 。 現在の CNA の消費電力は前述の LAN や SAN 専用の コ ンポーネ ン ト を上回る も のの、 こ の分析に使用 し た第 2 世代 CNA の消費電力はわずか 5 W です （ メ ー カ ー提供のデー タ に よ る値）。 図2 LAN/SAN 分離設計の代わ り にユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク を使用する と 、 必要に な るのはサーバ 1 台につ き ケーブル 3 本 と CNA 2 個のみ LAN/SAN 分離アーキテ ク チ ャ 各サーバにおけ る I/O と ネ ッ ト ワーキ ン グの要件を満たすために、 従来は LAN と SAN を 別々に、 並列 さ せて構築する と い う 方法が取ら れていま し た。 それぞれのネ ッ ト ワー ク にア ク セス/アグ リ ゲーシ ョ ン/ コ ア レ イヤがあ り 、 各サーバの何本もの LAN と SAN のケーブル を処理するのに十分な数のポー ト と ア ッ プ ス ト リ ーム帯域幅が必要で し た。 SAN アーキテ ク チ ャ お客様が提案 し た SAN アーキテ ク チ ャ は、 各サーバ と デ ュ アル ポー ト フ ァ イバ チ ャ ネル ス ト レージ ア レ イ 5 セ ッ ト と の接続を、 2 つの独立 し た SAN を介 し て行 う と い う も のです （図 3）。 • 各サーバには、 1 対の 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル HBA を取 り 付けます。 ポー ト は それぞれ、 各 SAN のア ク セス レ イヤにある 6 台のサー ド パーテ ィ フ ァ イバ チ ャ ネル ス イ ッ チの 1 つに フ ァ イバ接続を介 し て接続 さ れます。 ポー ト の 1 つは SAN A のア ク セス レ イヤ ス イ ッ チ 6 台のいずれかに接続 さ れ、も う 1 つは SAN B のア ク セス レ イ ヤ ス イ ッ チ 6 台のいずれかに接続 さ れます。 • 12 台のア ク セス レ イヤ ス イ ッ チはそれぞれ、 55 本の 8 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル リ ン ク を介 し て SAN コ アに接続 さ れます。 • SAN コ アは 4 台のス イ ッ チで構成 さ れ、 2 台のス イ ッ チで 1 つの SAN をサポー ト し ます。 コ ア ス イ ッ チはそれぞれ、 80 本の 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル接続を介 し て 5 セ ッ ト のフ ァ イバ チ ャ ネル ス ト レージ ア レ イ に接続 さ れます。 ス ト レ ー ジ ネ ッ ト ワー ク がサポー ト す る 持続スルー プ ッ ト は、 サーバ ポー ト あ た り 平均 1.55 Gbps です。 そのためには、 フ ァ イバ チ ャ ネル ス イ ッ チ 16 台 と フ ァ イバ ケーブル合計 4,280 本が必要です。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 4 of 11 ホワ イ ト ペーパー 図3 提案 さ れた SAN 分離アーキテ ク チ ャ では 16 台のサー ド パーテ ィ ス イ ッ チ を ア ク セス レ イ ヤ と コ ア レ イ ヤで使用する LAN アーキテ ク チ ャ 提案 さ れた LAN アーキテ ク チ ャ は、 Cisco Catalyst® 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チ を使用 し て全 体をギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト 接続で結ぶ と い う ものです。各サーバに実稼働ネ ッ ト ワー ク 用 の NIC 2 枚 と バ ッ ク ア ッ プ ネ ッ ト ワー ク 用の NIC 2 枚を取 り 付け、サーバの VMkernel およ び VMware Service Console の接続には LOM 接続を使用 し ます。 独立 し たス ト レージ ネ ッ ト ワー ク と バ ッ ク ア ッ プ ネ ッ ト ワー ク をサポー ト する よ う に LAN を構築 し ます。 • 各サーバの実稼働 LAN 用 NIC 2 枚は、 ア ク セス レ イ ヤの Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チのペアの 1 つに接続 し ます。 • 各サーバの VMkernel お よび VMware Service Console のポー ト は、 ア ク セス レ イ ヤに接続 し ます。 • 各サーバのバ ッ ク ア ッ プ LAN 用 NIC 2 枚は、バ ッ ク ア ッ プ ネ ッ ト ワー ク ア ク セス レ イヤ ス イ ッ チのペアのそれぞれに接続 し ます。 • 実稼働ネ ッ ト ワー ク およびバ ッ ク ア ッ プ ネ ッ ト ワー クのア ク セス レ イヤはそれぞ れ、 相互接続 さ れた Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チのペア 8 組で構成 さ れ ます。 • 実稼働 LAN のアグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤのサポー ト には 1 対の Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チ を使用 し 、 ス イ ッ チ ど う し はピ ア と し て相互接続 し ます。 Cisco ACE （Application Control Engine） モ ジ ュ ールを こ れら のス イ ッ チに取 り 付けます。 これらのス イ ッ チは LAN コ アに直接接続 し ます。 • バ ッ ク ア ッ プ LAN のアグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤのサポー ト には、 1 対の Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チ を使用 し 、 こ れらのス イ ッ チはバ ッ ク ア ッ プ デバ イ スに接続 し ます。 • サーバの リ モー ト 管理用ポー ト は Cisco Catalyst 3750 シ リ ーズ ス イ ッ チに接続 し ます （図には示 さ れていません）。 ア ク セス レ イ ヤ と アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤで使用 さ れる Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チの総数は 34 と な り ます （ リ モー ト 管理用を除 く ）。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 5 of 11 ホワ イ ト ペーパー 図4 提案 さ れた LAN 分離アーキテ ク チ ャは並列する 2 つのネ ッ ト ワー ク （実稼働用 と バ ッ ク ア ッ プ 用） で構成 さ れる ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク アーキテ ク チ ャ こ れに代わる アーキテ ク チ ャ と し てシ ス コ が提案 し たのは、ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク を使用 し て、 サーバから ア ク セス レ イヤの Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ ま での LAN および SAN の ト ラ フ ィ ッ ク をすべて伝送する と い う ものです。 ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク でのフ ァ イバ チ ャ ネル ト ラ フ ィ ッ ク の伝送には、 FCoE （Fibre Channel over Ethernet） を 使用 し ます。 こ の単純明快で標準に基づ く テ ク ニ ッ ク によ っ て、 フ ァ イバ チ ャ ネルがイ ーサ ネ ッ ト の中に カ プ セル化 さ れま す。 LAN と SAN の ト ラ フ ィ ッ ク はど ち ら も Data Center Ethernet を介 し て伝送 さ れます。 Data Center Ethernet と は、 イ ーサネ ッ ト 標準を拡張 し て、 複数の ト ラ フ ィ ッ ク ス ト リ ーム を 同一の物理 リ ン ク 上で伝送で き る よ う にす る テ ク ノ ロ ジーです。 図5 シ ス コ が提案 し たユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク では Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ を使用 し て ラ ッ ク レ ベルで I/O を統合する こ と でサーバあた り 6 本のケーブルが不要にな り 、独立 し た SAN ア ク セス レ イ ヤ ス イ ッ チ も不要 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 6 of 11 ホワ イ ト ペーパー サーバ構成の単純化 ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク によ っ て、 各サーバの I/O 構成が単純にな り ます。 6 つの NIC と HBA の代わ り に、2 つのシ ングル ポー ト CNA によ っ て Data Center Ethernet およびア ク セス レ イヤ ス イ ッ チへの FCoE がサポー ト さ れます。 サーバ 1 台あた り 合計 9 本のケーブルが必要だ っ たのが、 3 本だけにな り ま し た。 すべての I/O （ リ モー ト 管理を除 く ） は 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト リ ン ク上で伝送 さ れるので、 ス ピー ド がア ッ プする と 共 に、 将来の ト ラ フ ィ ッ ク 増加に も 対応で き ます。 I/O が統合 さ れたア ク セス レ イ ヤ ア ク セス レ イヤを構成するのは、55 台の Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ 2 セ ッ ト です。 こ れら のス イ ッ チによ っ て、LAN/SAN 分離設計の SAN ア ク セス レ イヤ全体 と Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チ 32 台が置き換え られます。 Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チによ っ て、 サーバ ど う し 、 およびサーバ と アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤが低遅延の 10 Gbps Data Center Ethernet 接続で結ばれます。 サーバからの FCoE ト ラ フ ィ ッ クは Nexus 5020 ス イ ッ チに送 られ、 ス イ ッ チ と SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤ と はネ イ テ ィ ブ フ ァ イバ チ ャ ネルで接続 さ れます。 フ ァ イ バ チ ャ ネル接続モデルを維持す る ために、 ス イ ッ チはペア と し て配置 し ます。 つま り 、 ア ク セス レ イヤ ス イ ッ チはそれぞれ、 2 つの SAN の う ち 1 つだけに接続 し ます。 各ス イ ッ チには 10 ギガ ビ ッ ト Data Center Ethernet および FCoE の固定ポー ト 40 個があ り 、 さ ら に フ ァ イバ チ ャ ネル接続のための拡張モ ジ ュ ール 2 個が取 り 付け ら れます。 拡張モ ジ ュ ールの 1 つによ っ て、Small Form-Factor Pluggable （SFP） コ ネ ク タ 経由の 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル リ ン ク 4 本が使用可能にな り ます。も う 1 つの拡張モ ジ ュ ールによ っ て、SFP コ ネ ク タ 経由の 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル リ ン ク 4 本 と 、 SFP+ コ ネ ク タ 経由の 10 Gbps イ ーサネ ッ ト リ ン ク 4 本が使用可能にな り ます。 ス イ ッ チの接続を ま と める と 、 次のよ う に な り ます。 • 各サーバは、直接接続 10 ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルを通 し て 2 台の Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チに接続 さ れます。こ の配線方式は低コ ス ト で、ト ラ ン シーバ と Twinax ケー ブルが一体化 さ れるので、 消費電力 と 遅延の両方が低下 し ます。 • 各ス イ ッ チは、10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト フ ァ イバ接続 2 本を通 し て 2 台のアグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤ ス イ ッ チに接続 さ れます。 こ の構成のオーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比は 7:5:1 と な っ てお り 、 ア ク セス レ イ ヤ と アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤの間 の持続 ト ラ フ ィ ッ ク はサーバ リ ン ク あた り 1.33 Gbps ま でサポー ト で き ます。 ス イ ッ チのポー ト の う ち、 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ポー ト 10 個は将来の拡張時 に利用で き る よ う に空けてお き ます。 • 各ス イ ッ チから SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤへの接続には 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル接続 12 本を使用 し ます。同 じ サーバに接続 さ れた 2 台のス イ ッ チはそれぞれ、 SAN A と SAN B のいずれかに接続 さ れます。ス イ ッ チのア ッ プ リ ン ク 12 本は、一 方の SAN のアグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤ ス イ ッ チ 4 台に分散 さ れます。こ の構成がサ ポー ト するオーバーサブ ス ク リ プ シ ョ ン比は 2:5:1 です。 また、 各サーバ リ ン ク と SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤ と の間の連続帯域幅は最大 1.6 Gbps です。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 7 of 11 ホワ イ ト ペーパー LAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤ LAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤは、2 台の Cisco Nexus 7000 シ リ ーズ ス イ ッ チで構成 さ れま す。 こ れ ら のス イ ッ チ と 共に、 サー ビ ス モ ジ ュ ールを サポー ト す る ための Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズを使用 し ます。 こ のお客様のネ ッ ト ワー ク では、 Cisco ACE コ ン ト ロール モ ジ ュ ールが使用 さ れます。 SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤ SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤを構成するのは、 4 台の Cisco MDS 9513 マルチ レ イヤ デ ィ レ ク タ 2 セ ッ ト です。 デ ィ レ ク タ はそれぞれ、 ア ク セス レ イヤから の 4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル接続 165 本を受け取 り 、4 Gbps フ ァ イバ チ ャ ネル接続 40 本を介 し てお客様のス ト レー ジ シ ス テム 5 セ ッ ト に接続 し ます。 こ の構成全体では、 ス ト レ ージ デバイ スへの接続は 4 Gbps 接続 320 本、 1.28 テ ラ ビ ッ ト /秒 （Tbps） と な り ます。 ポ ッ ド 物理設計 ケーブル配線の ト レ ー ド オ フ を考慮する と 、 ア ク セス ス イ ッ チの位置は、 ギガ ビ ッ ト イ ー サネ ッ ト 環境で一般的な エ ン ド オ ブ ロ ー構成よ り も ト ッ プ オ ブ ラ ッ ク の方が好ま し い と い え ます。10GBASE-T ケーブルを使用すればエ ン ド オブ ロー構成で 10 ギガ ビ ッ ト 環境を構築 で き ますが、 Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チがサポー ト する光 と 銅の配線に比べる と 、 遅延 と 消費電力が大幅に増加 し ます。 Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チがサポー ト する直接接続 10 ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルの最大長は 7 m と な っ ている ため、 単一または複数ラ ッ ク 構成に おけるサーバ と ス イ ッ チ と の接続に最適です。 さ ら に長いケーブルが必要な場合、 た と えば ア ク セス レ イ ヤか ら アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤへの接続のために、 マルチ モー ド の短距離光 フ ァ イバがサポー ト さ れてお り 、 ケーブル長は最大 300 m と な っ ています。 直接接続 10 ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルの利点 と 、お客様のサーバ密度を考えた結果、ポ ッ ド ベー スのラ ッ ク 構成が選択 さ れま し た。 サーバ 10 台を収容 し た 48RU ラ ッ ク 3 個を並べ、 こ れ ら を ア ク セス レ イヤ ス イ ッ チ 2 台によ っ てサポー ト し ます （図 6）。 各サーバはポ ッ ド 内の 2 台のス イ ッ チのそれぞれに接続 さ れますが、 直接接続 10 ギガ ビ ッ ト 銅ケーブルの最大長 （7 m） の範囲内で接続が可能です。 各ポ ッ ド から 、 LAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤへの接続 には フ ァ イバ ケーブル リ ン ク 8 本、 SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イ ヤへの接続には フ ァ イバ チ ャ ネル接続 24 本を使用 し ます。 全部で 55 個のポ ッ ド に、 サーバ 1,650 台を収容 し ます。 Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チは、 サーバ ラ ッ ク に設置する よ う に設計 さ れた製品で す。 こ の製品の特徴は、 冷却の方向が前面から 背面 と な っ ている こ と です。 また、 交換可能 なモジ ュ ールはすべて、 フ ロ ン ト パネルから ア ク セスで き ます。 電源およびネ ッ ト ワー ク の 接続はすべてス イ ッ チの背面で行 う よ う にな っ てお り 、ポー ト は接続先であるサーバ ネ ッ ト ワー ク イ ン タ ー フ ェ イ スに隣接 し ています。 他の構成ではサーバに よ っ て占有 さ れる こ と のない ラ ッ ク スペースが ト ッ プオブ ラ ッ ク ス イ ッ チ構成では使用 さ れます。 こ の こ と は、 デー タ セ ン タ ーの フ ロ ア スペース節約につなが り ます。エ ン ド オブ ロー ス イ ッ チ機器を満載 し た ラ ッ ク を い く つ も 置 く 必要はな く な るから です。 こ のお客様の場合は、 ポ ッ ド 構成を採用する こ と で、 ア ク セス レ イ ヤ ス イ ッ チのス ペースだけで 480RU （ラ ッ ク 10 個分） が不要にな り ま し た （Cisco Catalyst 6500 シ リ ーズ ス イ ッ チ 32 台分）。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 8 of 11 ホワ イ ト ペーパー 図6 ポ ッ ド ベースのモデルでは ト ッ プオブ ラ ッ ク ス イ ッ チ を使用する こ と で エ ン ド オブ ロー モデ ルに比べて 480RU の節約にな る と 共に、 ケーブル配線のコ ス ト 、 遅延、 消費電力が抑え られる ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ クの電力供給および冷却の コ ス ト 削減 ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ クの電力供給および冷却の コ ス ト 削減効果を調べる ために、ア ク セ ス レ イヤおよび SAN アグ リ ゲーシ ョ ン レ イヤの機器について比較 し た と こ ろ、 計算上では 41% が削減 さ れる こ と がわか り ま し た。 金額に換算する と 1 年で 75,114 米 ド ル、 5 年間で は 375,575 米 ド ルに上 り ます。 こ の金額は、 ベン ダー提供のデー タ に基づいて計算 さ れた予 想消費電力 と 、 お客様の電力供給 コ ス ト （0.0712 米 ド ル/キロ ワ ッ ト 時間） か ら 計算 さ れた も のです。 こ の計算は、 分離型ネ ッ ト ワー ク と ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク の違い を計算する こ と に注目 し て行われた も のですが、 その結果は表 1 の と お り です。 • ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では、 各サーバの NIC 4 枚がすべて不要にな り ます。 NIC 1 枚あた り 3 W と し て、 全体で 19,800 W が節約 さ れます。 • ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では、 シ ングル ポー ト 、 シ ン グル ASIC （特定用途向け 集積回路）の第 2 世代統合型ネ ッ ト ワー ク アダプ タ がフ ァ イバ チ ャ ネル HBA の代 わ り に使用 さ れます。 アダプ タ 1 個あた り の消費電力が 5 W な ら ば （ メ ー カ ー提 供の数値）、 HBA を使用する場合 と 比べて も全体の消費電力は変わ り ません。 • 各サーバのア ッ プ ス ト リ ーム ネ ッ ト ワー ク ポー ト 6 個は不要にな る ため、 ポー ト あた り 9 W の節約 と な り ます。 不要にな るポー ト の内訳は、 個々の NIC のための ポー ト 4 個 と 、 内蔵ポー ト を使用 し ていたポー ト 2 個です。 こ の消費電力節約効果 は、 ア ク セス レ イ ヤでのギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト 接続のために使用 さ れる Cisco Catalyst 6500 シ リ ー ズ ス イ ッ チ に よ る も の で す。 こ の変更 に よ っ て、 全体 で 89,1400 W の節約にな り ます。 • 10 ギガ ビ ッ ト ア ッ プ ス ト リ ーム ポー ト （サーバ 1 台あた り 2 個） の消費電力は、 Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チの予想消費電力 480 W に含まれます。 こ のス イ ッ チの 分の 52,800 W がネ ッ ト ワー ク の消費電力に加算 さ れます。 • Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ を LAN と SAN の両方のア ク セス レ イヤ と し て使用す る こ と で、 SAN エ ッ ジ ス イ ッ チ 12 台が不要にな り ます。 こ れに加え て、 サー ド パーテ ィ の SAN コ ア設計から シ ス コの Cisco MDS 9513 マルチ レ イ ヤ デ ィ レ ク タ を使用する設計への変更によ っ て消費電力が変化する ため、さ ら に 4,116 W が節約 さ れます。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. This document is Cisco Public Information. Page 9 of 11 ホワ イ ト ペーパー 表 1. コ ンポーネ ン ト 単位での消費電力節約量を計算 し た結果、 年間では 78,308 米 ド ルの節約 と な る ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では不要にな る コ ン ポーネ ン ト 節約 さ れる電力 （W） サーバ 1 台あた り 4 枚の NIC （NIC 1 枚につ き 3 W） 19,800 サーバ 1 台あた り 6 個のギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ア ク セス レ イ ヤ ポー ト （ス イ ッ チ ポー ト あた り 9 W） （4 個は NIC 用、 2 個は LOM ネ ッ ト ワー ク接続用） 89,100 Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ 110 台分の消費電力を加算 （1 台あた り 480 W） -52,800 サー ド パーテ ィ SAN エ ッ ジ ス イ ッ チ 12 台が不要にな り 、SAN アグ リ ゲーシ ョ ン 4,116 レ イ ヤが Cisco MDS 9513 マルチ レ イ ヤ デ ィ レ ク タ で置き換え ら れる （計算結果 は正味節約量） 直接的電力節約量合計 60,216 電力供給および冷却の コ ス ト 削減 （PUE を 2.0 と する） 120,216 1 年あた り の kWH 1,054,984 kWH 1 年間の節約額 （0.0712 米 ド ル/kWH と する） 75,114 米 ド ル 冷却 コ ス ト や、 デー タ セ ン タ ーのその他の非効率性 を 考慮す る と 、 直接的 な 電力節約量 60,216 W よ り も さ ら に 大 き な 節約が可能 と い う こ と に な り ま す。 PUE （Power Usage Effectiveness） と は、 施設全体の消費電力 （電力 メ ー タ ーの計測値） を IT 機器の負荷で割っ て求めた比率です。施設全体の消費電力が IT 機器の消費電力を大き く 上回るのは、 デー タ セ ン タ ーの冷却や、 電力分配の無駄 （無停電電源装置における損失な ど） 、 照明、 および湿度 管理のための消費電力も 含まれるから です。 Green Grid の研究 「The Green Grid Data Center Power Efficiency Metrics: PUE and DCiE」 （http://www.thegreengrid.org/） によれば、 多 く のデー タ セ ン タ ーで PUE は 3.0 と な っ てお り 、 つま り IT 機器に 1 W の電力を届ける ために 3 W が必要です。 こ のホワ イ ト ペーパーで 言及 さ れてい る研究に よれば、 デー タ セ ン タ ー設計が適切な ら ば PUE 2.0 の達成は可能で す。 お客様の計算では PUE の値 と し て 2.0 が使用 さ れてい るので、 デー タ セ ン タ ーのオー バーヘ ッ ド がな く なれば、60,216 W と い う 節約量は 2 倍にな り ます。1 年間では 1 メ ガワ ッ ト 時間、 つま り 75,114 米 ド ルを超え る節約にな り ます。 電力供給および冷却以外の節約 こ の計算の目的は、 ア ク セス レ イ ヤにおいてユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク を採 用 し た結果の電力供給および冷却の コ ス ト 節約額を求める こ と で し たが、 2 つのモデルを比 較する と 、 その他に も 次のよ う な節約が可能である こ と が明ら かにな り ま し た。 • 全体的な資本 コ ス ト の節約額は計算 さ れていませんが、 サーバあた り 4 個のギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト アダプ タ の購入が不要にな る こ と で、 全体では 1,254,000 米 ド ルが節約 さ れます。 • Cisco Nexus 5020 ス イ ッ チ をサーバのラ ッ ク に収容する こ と で、 480RU が節約 さ れます。 また、 SAN エ ッ ジ ス イ ッ チが不要にな る ため、 210RU が節約 さ れます。 合計 690RU はサーバ 172 台分のスペースに相当 し 、 こ の空いたスペース を将来の 拡張に利用で き る よ う にな り ます。 • 直接的な電力節約の結果、 サーバを さ ら に 120 台追加で き る こ と にな り ます （1 台 あた り 500 W を消費）。 つま り 、 サーバのキ ャ パシ テ ィ を 7.2% 拡張で き ます。 All contents are Copyright © 1992-2009 Cisco Systems, Inc. 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Page 10 of 11 ホワ イ ト ペーパー ま とめ LAN/SAN 分離設計から ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク への移行は、 電力供給およ び冷却の コ ス ト 節約 と い う 効果を得ら れる戦略的な前進 と いえ ます。 ア プ リ ケーシ ョ ン を利 用者に届けるサーバへの給電のために、 デー タ セ ン タ ーのエネルギー予算を、 よ り 多 く 配分 で き る よ う にな るから です。 シ ス コ のあ る お客様の計算に よれば、 電力供給お よび冷却の コ ス ト が 41% 節約 さ れ、 年間 では 75,114 米 ド ルのコ ス ト 節約が可能にな り ます。サーバ数 10,000 のデー タ セ ン タ ーにユ ニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワー ク フ ァ ブ リ ッ ク を採用すれば、 年間 455,236 米 ド ルを節約で き、 地 域の電力料金率によ っ ては節約額は さ ら に大き く な り ます。 電力量の節約は、 数多 く の メ リ ッ ト の一つにすぎ ません。 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト か ら 10 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト ベースのユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク に移行すれば、 NIC の数を減 ら せる だけでな く 、 ネ ッ ト ワー ク を多用する ア プ リ ケーシ ョ ンのパフ ォ ーマ ン スが向上 し ま す。1 つの統合型ネ ッ ト ワー ク アダプ タ を使用 し てすべての I/O を行 う ユニ フ ァ イ ド フ ァ ブ リ ッ ク では、 「配線は一度だけ、 後は使 う だけ」 方式での展開が可能です。 つま り 、 すべて のサーバを ま っ た く 同 じ よ う に設定 し てお き、 FCoE な どの機能が必要にな っ た時点で、 そ の機能を有効にする こ と がで き ます。 こ の方式によ っ て、 イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャ が単純にな り 、 コ ス ト が削減 さ れ、 展開に要する時間も短縮 さ れます。 イ ン フ ラ ス ト ラ ク チ ャ が単純に なれば、 信頼性が高ま り ます。 アダ プ タ 、 ケーブル、 ス イ ッ チ ポー ト 、 ス イ ッ チ と い っ た、 メ ン テナン スが必要で、 故障の可能性も ある要素の数が減るから です。 電力供給および冷却における節約は、ユニ フ ァ イ ド ネ ッ ト ワーキング採用の理由 と し て強い 説得力 を持 っ て い ま す。 その他に も I/O の統合に よ る 多数の メ リ ッ ト を 持つ Cisco Nexus 5000 シ リ ーズは、 ビ ジネスの観点から も 理にかな っ た製品です。 関連情報 Cisco Nexus 5000 シ リ ーズ ス イ ッ チの詳細については、 http://www.cisco.com/jp/go/nexus5000/ を参照 し て く だ さ い。 ©2009 Cisco Systems, Inc. All rights reserved. Cisco、Cisco Systems、および Cisco Systems ロゴは、Cisco Systems, Inc. またはその関連会社の米国およびその他の一定の国における登録商標または商標です。 本書類またはウェブサイトに掲載されているその他の商標はそれぞれの権利者の財産です。 「パートナー」または「partner」という用語の使用は Cisco と他社との間のパートナーシップ関係を意味するものではありません。（0809R） この資料に記載された仕様は予告なく変更する場合があります。 シスコシステムズ合同会社 〒 107-6227 東京都港区赤坂 9-7-1 ミッドタウン・タワー http://www.cisco.com/jp お問い合わせ先：シスコ コンタクトセンター 0120-092-255（フリーコール、携帯・PHS 含む） 電話受付時間 : 平日 10:00 ～ 12:00、13:00 ～ 17:00 http://www.cisco.com/jp/go/contactcenter/ 09.04 お問い合せ先