【図解】HCI(Hyper-Converged Infrastructure)とは?わかりやすく解説

HCI(Hyper-Converged Infrastructure)とは、シンプルな構成でサーバーの仮想化を実現する製品の種類です。従来のサーバー仮想化は構成が複雑で、手が出せない企業も少なくありませんでした。そうした中で登場したHCIは、サーバー仮想化を今までより簡単に実現できる手段として注目を集めています。

それではHCIとは具体的にどのような技術で、これまでのサーバー仮想化と何が違うのでしょうか。この記事ではHCIとは何かといった概要から、従来のサーバー仮想化との違いについて解説しています。

ハイパーコンバージドインフラストラクチャ(HCI)とは

ハイパーコンバージドインフラストラクチャ(HCI)とは、サーバー仮想化を実現するのに必要な機能をオールインワンでまとめた製品です。これ1台でサーバー・ストレージ・ネットワーク・ソフトウェアすべての機能を担っています。HCIの製品を利用すれば、箱から取り出して1時間足らずで仮想化基盤を用意することも可能です。

従来の仮想化構成(3Tier型)は複雑だった

従来のサーバー仮想化では、複数台の物理サーバーの他にSAN(ストレージ専用ネットワーク)や共有ストレージが必要でした。この構成において、仮想サーバーのデータは物理サーバーのローカルディスクに保存されません。ストレージを分けた3層構成(3Tier型)にすることで、特定の物理サーバーに障害が発生しても、システムの稼働を続けられるようにしているのです。

しかし3Tier型の構成では、サーバー・SAN・共有ストレージを別々のシステムで管理しなくてはならず、その複雑さが問題でした。物理的な配線が複雑になるのはもちろん、各製品を適切に扱うためには、それぞれの分野に対する深い知識も必要です。

また環境を拡張する目的で機器を増設する際は、サーバー・SAN・共有ストレージ全ての機器を個別に設定変更しなくてはなりません。結果的にサーバー仮想化に期待していたような、「スピーディーに拡張できる」メリットを活かせないことも少なくありませんでした。

3Tier型の問題を改善する「コンバージドインフラ(CI)」も十分でなかった

3Tier型の複雑さを少しでも改善する目的で登場したのが「コンバージドインフラ(CI)」です。コンバージドインフラとは、サーバー仮想化に必要なサーバー・SAN・共有ストレージの各機器がパッケージングされた製品を指します。

コンバージドインフラに含まれる機器は互いに動作確認済なので、利用者は動作検証の必要がありません。その分の手間やコストをかけることなく、手軽に導入できるのがメリットです。

しかしサーバー・SAN・共有ストレージそれぞれ別々に管理運用しなくてはならない点は3Tier型と変わりません。コンバージドインフラで、構成の複雑さを解決できたわけではないのです。

HCIにより構成がシンプルに

ハイパーコンバージドインフラストラクチャ(HCI)は、より簡単にサーバー仮想化を実現するために開発されました。ハイパーコンバージドインフラストラクチャは名前の通り、コンバージドインフラ(CI)を一歩先にすすめた製品です。

HCIでは従来の仮想化構成やCIと違い、物理サーバーのローカルディスクに仮想データを保存します。その上で物理サーバーが搭載するSDS(Software Defined Storage)という技術で、物理サーバー間でストレージを共有します。SANや外部の共有ストレージは必要ありません。

簡単に言うとHCIでは1台の物理サーバーのなかに、サーバー仮想化に必要なサーバー・ネットワーク・ストレージの機能が含まれているのです。拡張が必要なときには、イーサネットによって追加の物理サーバーを接続することで実現できます。HCIを採用することでサーバー仮想化は、このようにシンプルな構成で実現できるようになりました。

HCIのメリット

従来のサーバー仮想化構成(3Tier型)とCI・HCIの主な違いを、以下の表にまとめています。

従来のサーバー仮想化構成(3Tier型) コンバージドインフラ(CI) ハイパーコンバージドインフラ(HCI)
構成
3Tier型
3Tier型
物理サーバーとイーサネットのみ
事前の動作検証済
×
構成のシンプルさ
×
×
運用管理のシンプルさ
×(複数の管理ツールが必要)
×(複数の管理ツールが必要)
拡張性
×
スモールスタート
×
×

この表の内容を基に、従来のサーバー仮想化構成と比べたHCIのメリットをみていきましょう。

オールインワンで初期導入が簡単で安い、スモールスタートもしやすい

HCIでは物理サーバー1台のなかに、サーバー仮想化に必要な機能が全て含まれています。そのため構成がシンプルであり、共有ストレージやSANに関する専門的な知識・スキルも必要ないことから導入が簡単です。システム全体でみるとコストも削減できるため、スモールスタートしやすいというメリットもあります。

構成がシンプルなので運用負担が軽減

従来のサーバー仮想化構成では、物理サーバー・SAN・共有ストレージそれぞれ別々の管理ツールを利用しなければなりません。一方、HCIでは1つの管理ツールで運用可能です。サーバー仮想化を実現する機器の種類や数も減ります。これによって、運用やメンテナンスの負担が軽減するわけです。

省スペース化によるデータセンター費用の削減が可能

HCIにすることによって、サーバー仮想化に必要な共有ストレージやSANが不要となります。そのため省スペース化が実現され、データセンターに収容する際も必要なラック数を減らすことが可能です。その結果、データセンター費用が抑えられます。

拡張性が向上する

従来のサーバー仮想化構成では、構成が複雑であることにより仮想環境を拡張する負担も大きくなっていました。たとえば物理サーバーの拡張だけが必要な場合でも、ストレージやSANの設定もそれぞれ変更しなくてはなりません。たいしてHCIでは、新たな物理サーバーを追加するだけで容易かつ迅速に環境の拡張を実現できます。

HCIのデメリット

従来のサーバー仮想化構成と比べメリットの多いHCIですが、一方でデメリットもないわけではありません。ここでは、HCIの主なデメリットをみていきましょう。

リソース効率が落ちる

従来のサーバー仮想化構成では、サーバー・SAN・ストレージいずれかの拡張を行う場合、必要な部分だけ追加できます。たとえばストレージが足りないのであれば、ストレージだけ追加すればよいわけです。

一方、HCIでは全ての機能が物理サーバーに詰まっているため、ストレージだけ拡張が必要な場合も物理サーバーを追加しなくてはなりません。このとき、物理サーバーのスペックは必要ないのに追加されているわけです。このように従来のサーバー仮想化構成と比較して、必要なリソースだけ柔軟に追加できない点は否めません。

従来の仮想化構成より性能の高いサーバー機が必要となる

HCIでは従来のサーバー仮想化構成が行ってきたSANの役割を、サーバー内のソフトウェアによって実現する必要があります。そのため処理能力を維持するには、従来の仮想化構成と比べて、高い処理能力を持つサーバー機を用意しなくてはなりません。全体としてみればHCIの方がコストは安いものの、サーバー機に限っては余計にコストがかかるのがデメリットと言えます。

HCIを代表するふたつの製品

HCI市場の大部分を占めている製品が、NutanixとvSANです。ここでは、それぞれの特徴について簡単に紹介します。

Nutanix

NutanixはSDS機能を搭載し、HCIを実現するアプライアンス製品です。ハイパーバイザーはVMwareのvSphereの他、MicrosoftのHyper-V、さらにNutanix独自のAcropolis Hypervisor(AHV)(無償)に対応しています。AHVを利用すれば、常に最新の状態でNutanixを利用可能です。

またNutanixのコア・テクノロジーであるAcropolisは、独自のADFS(分散ファイルシステム)によって構成されており、高いIOパフォーマンスを実現します。くわえて、圧縮・重複排除、高速なスナップショット等、仮想化基盤に求められるストレージ機能を提供します。

その他、Nutanixで注目すべきなのは、専用の管理ツール「Prism」です。Prismにより、仮想化インフラをはじめパブリッククラウド・アプリケーション等、あらゆる管理操作をワンクリックで行うことができます。

vSAN(VMWare)

vSANはVMWare社が提供するHCIで、ハイパーバイザー(Sphere)のカーネルに組み込まれています。vSANではVMWareユーザーにとってはおなじみの管理ツール「vCenter」によって、サーバーやストレージを管理することが可能です。

またvSANでは物理サーバーが内蔵するHDD・SDDをネットワーク経由で1つに束ね、プール可して利用します。その上でSSDをキャッシュディスクとして利用することにより、高いパフォーマンスを実現します。

vSANは、Nutanix等のHCIアプライアンスと比較して、安価に導入できるのも注目すべきメリットです。

まとめ

HCIによって、物理サーバーのみのシンプルな構成で仮想化環境を構築することができます。仮想化基盤の構築にあたって、SANや外部の共有ストレージは必要ありません。そのため従来と比べ簡単かつ低コストでサーバー仮想化を実現可能です。

カゴヤでも「HCIサービス」として、NutanixとvSANを提供しています。HCIまでは必要ないという場合、仮想化基盤向けのプライベートクラウドパッケージの提供も行っています。興味のある方は公式サイトにて詳細を確認ください。

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