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Superdome 2を徹底解剖

ミッションクリティカル・システムを第2世代へと導くその実像とは?

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Superdome 2を徹底解剖
2010年4月27日、日本ヒューレット・パッカードは、今後の新しい時代を担うインフラとして生まれ変わったHPの第2世代フラグシップ・プラットフォーム、「HP Integrity Superdome 2(以下、Superdome 2)」を発表した。数千人規模のエンジニアを投入し6年という歳月を費やして完成させたフルモデルチェンジのSuperdome 2とは一体どのような製品なのか?次の10年を支える技術を結集させ実現した「ブレード時代の新しいSuperdome 2」の実像に迫ってみたい。
2010年5月
テクニカルライター
吉川 和巳

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「ブレード+ミッションクリティカル」を実現したSuperdome 2

初代HP 9000 Superdome(以下、旧Superdome)は基幹業務を支えるサーバーとして15年前に開発され10年前にリリースされた。それ以来、旧SuperdomeはIntegrityファミリーとして搭載するプロセッサーを変えてもアーキテクチャを変更することなく、HPのフラグシップ・プラットフォームとして世界中のデータセンターの基幹業務で稼働し続けている。その旧Superdomeに、敢えてHPはフルモデルチェンジという選択を取り、数千人規模のエンジニアを投入し6年という歳月を費やし、Superdome 2を完成させた。その経緯について、日本ヒューレット・パッカードのプラットフォーム・スペシャリストの白井 泰博氏(以下白井氏)は次のように話す。「旧Superdomeを導入されたお客様からの貴重なフィードバックをもとに新規にエンクロージャーから開発し、且つ今後10年〜15年性能向上を続けていけるシステム・アーキテクチャの研究に取り組んだ結果、誕生したのがSuperdome 2なのです。」
発表会にてベールを脱いだHP Integrity Superdome 2
図1:発表会にてベールを脱いだHP Integrity Superdome 2

Superdome 2の外観でまず気づく点は、旧Superdomeに比べて細身になり、標準的な19インチラックと同じ幅のサイズになっていることだ。これについて白井氏は次のように説明する。「旧Superdomeは10年間キャビネットの変更なしでプロセッサー、メモリ、そしてI/Oの交換で性能向上を目指すという将来性と拡張性を考慮し、19インチラックではなくひとまわり大きい専用キャビネットにしました。この設計は投資保護という点ではご理解頂けたのですが、設置場所をSuperdome用に準備して頂かなければなりません。また旧Superdomeは日本では一般的でない200V三相交流という電源仕様のため配線も準備して頂かなければなりませんでした。Superdome 2ではこれらの問題を解消するため、19インチラックと単相200Vを採用しながらも投資保護を考慮した設計にしています。」

旧Superdomeの問題を解消しながら評価された点は変更しない、この部分だけでもHPはユーザ側からのフィードバックを無視することなくSuperdome 2が開発されたと言えるだろう。

コンソールが接続されてない状態でも管理が可能なタッチパネル

19インチラックとなったSuperdome 2の外観から見ていこう。まず、目にするのはドアの部分に取り付けられた管理用の美しいタッチパネルだ。これはコンソールが接続されていない状態でもSuperdome 2内部の各コンポーネントやパーティションについて動作状況の監視や管理を簡単に行えるようになっている。
Superdome 2のタッチパネル画面
図2:Superdome 2のタッチパネル画面

ブレードサーバーの優れた柔軟性と管理性を兼ね備えたSuperdome 2

日本ヒューレット・パッカード株式会社 白井 泰博
白井 泰博
日本ヒューレット・パッカード株式会社

エンタープライズストレージ・サーバー・ネットワーク事業統括
ESSプリセールス統括本部
エンタープライズストレージ・サーバー技術第二本部
ビジネスクリティカルシステム技術第一部
プラットフォーム・スペシャリスト
Superdome 2はブレードベースのミッションクリティカル・システムという呼び方もできる。旧Superdomeのセルボード・アーキテクチャの拡張性と信頼性に加え、ブレードサーバーの優れた柔軟性と管理性を兼ね備えたアーキテクチャとなっており、実際、Superdome 2内部で採用されている板給電バックプレーン、高効率パワーサプライ、そして高速冷却ファンはHP BladeSystem c7000エンクロージャーと共通部品が採用されている。これらのブレードサーバーの部品でミッションクリティカルコンピューティングが構築できるのかと疑う人もいるだろうが、白井氏は次のように語る。「c7000エンクロージャーはSuperdome 2と共通部品になります。開発当初はc7000とSuperdome 2のエンクロージャーは別々のチームで取り組んでいたのですが、これらの製品に対するお客様からのフィードバックは高機能、高信頼性という共通課題が求められていました。別々の製品でありがながら向かう目標は同じであることから開発チームは集結し、c7000でもSuperdome 2でも採用できるエンクロージャーを完成させたわけです。」

さらにこうしたSuperdome 2をブレード化にしたメリットについて白井氏は次のように説明する。「ブレードと共通のエンクロージャーにした一番の利点はI/Oです。I/Oは物理的なケーブリングなしでエンクロージャー内部スイッチと接続することができるようになりました。仮想化機能『HPバーチャルコネクト』もSuperdome 2でサポートしますので、ブレードサーバー同様にGUIから簡単操作で構成変更ができる“ワイヤーワンス”環境の実現もできます。」

Superdome 2のエンクロージャー(左)、バックプレーン(中央)、背面(右)
図3:Superdome 2のエンクロージャー(左)、バックプレーン(中央)、背面(右)

ブレードでありながら大規模なスケールアップ能力

Superdome 2のブレードはプロセッサーが2つ(8コア)、メモリスロットは32、メザニンスロットは3、そしてオンボードで4つのネットワークポートという構成になり、ブレードからのネットワークポートとファーバーチャネルはエンクロージャー内部でそれぞれのスイッチに接続される。1エンクロージャーにブレードは8枚搭載可能なので、1エンクロージャーで1パーティション構成の場合は64コア、256メモリスロット、24メザニンスロット、32ネットワークポートになる。

さらに、新開発のHP クロスバーファブリックが4つのエンクロージャーを接続し、最大32枚のブレード(256コア)で1台の巨大なスケールアップサーバーが構築可能となる。そして、クロスバーファブリック経由でブレードと接続されるI/O拡張モジュール「HP IOXエンクロージャー」を導入することで、最大は192PCIeスロットまで拡張可能できるのだ。「Superdome 2はミッションクリティカル・サーバーとしての大規模なスケールアップ能力とブレードサーバーの特徴である柔軟性と管理性を共存させることができました。」(白井氏)
クロスバーファブリックにより最大32枚のセルブレードを相互接続
図4:クロスバーファブリックにより最大32枚のセルブレードを相互接続

Xeonプロセッサーとは違う、Itaniumプロセッサーにこだわる理由

Superdome 2が搭載しているプロセッサーはインテル® Itanium® プロセッサー9300番台(開発コード名:Tukwila)だ。Itaniumプロセッサーは、ミッションクリティカルコンピューティングのプロセッサーとして商用UNIXであるHP-UXだけでなく、無停止型サーバーのHP NonStopサーバーでも採用されている。旧SuperdomeやSuperdome 2がXeonではなくItaniumプロセッサーを採用し続けているのはItaniumプロセッサーが信頼性重視のプロセッサーであるという理由だ。これについて白井氏は次のように説明する。「Itaniumプロセッサーは開発当初より多くのお客様からのフィードバックをもとに徹底的な信頼性の追求に取り組んだプロセッサーです。基幹業務は10年以上無停止で動作することは珍しくないので、Itaniumプロセッサーは長期間に渡る業務を想定した高負荷テストや年数を考慮した加速度耐久試験も行っています。これらの妥協のない取り組みによりリリースされるので、Itaniumプロセッサーはリリース後のステッピング変更はありません。一般的なプロセッサーであれば生産開始から製造終了までステッピングの変更が数回発生し、それに伴いマイクロコードのアップデートやシステムファームウェアのアップデートも発生します。しかし、Itaniumプロセッサーは完全な完成品としてリリースされているのでステッピングの変更の必要がないのです。」

ソフトエラー対策されたItaniumプロセッサー 9300番台

Superdome 2がPCサーバーと呼ばれる製品と一線を画しているのは、高信頼性、高品質、長期利用というItaniumプロセッサーを採用していることにもその特徴が見える。Itaniumプロセッサー 9300番台がメインフレームクラスのRAS(信頼性、可容性、保守性)と広告されていることについて白井氏は「プロセッサー内で発生するエラーの99.999%はソフトエラーと呼ばれるシングルビットエラーです。その対策は高信頼性プロセッサーと呼ばれるプロセッサーでもECCやパリティチェックによる保護なのですが、Superdome 2に搭載されるItaniumプロセッサー 9300番台はSE-hardenedという人工衛星で利用されている新技術でソフトエラー対策をしています。これはベンダーの自己満足ではなく、お客様からのフィードバックをもとに開発に取り組んだ結果になります。また9100番台までは物理的、電気的に壊れてしまうハードエラー対策にはファームウェアでハンドリングするマシン・チェック・アーキテクチャと呼ばれるエラーハンドリングを実装していました。9300番台からはコア部分だけでなくメモリコントローラやディレクトリキャッシュというシステムインターフェース部分がプロセッサーに内蔵され、これより新たにそのエラーハンドリングが追加され、アドバンスド・マシン・チェック・アーキテクチャ(アドバンスド MCA)という呼び名に変更されています。」

Itaniumプロセッサー 9300番台の非常に強力なエラー訂正機能

Itaniumプロセッサー 9300番台は、メモリコントローラを内蔵した事によりDIMMのエラーハンドリンクの新技術DDDC(Double Device Data Correction)を採用している。この機能は1つのDIMM上で2つのDRAMチップエラーでもシステムが停止することなくエラーハンドリングされるという非常に強力なエラー訂正機能である。この技術と同じ機能を提供する技術は旧Superdomeにも実装されていたが、それはHPが開発したsx2000チップセットに内蔵されるメモリコントローラで実現させていた。この機能もアドバンスド・マシン・チェック・アーキテクチャ(アドバンスドMCA)の機能の1つになる。

続いて、信頼性を向上させるために、HPが新たに開発したチップセットやファームウェアを解剖する。
DDDCによるメモリ保護
図5: DDDCによるメモリ保護

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