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〜システム管理者のお悩み解決〜

はじめに:そもそもHP NonStopサーバーって何?

HP Integrity NonStop サーバー

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この連載では、システム管理者が抱える様々な悩みにこたえる形で HP NonStop サーバーの特徴をご紹介していきます。

HP NonStopサーバーにはさまざまなアドバンテージがあります。本連載ではそれらを1つ1つ紹介していきますが、その前に、そもそもHP NonStopサーバーとはどのようなものなのかをご説明しましょう。

教えてNonStop 〜システム管理者のお悩み解決〜はじめに
そもそもHP NonStopサーバーって何?
止まらないだけではない。システム全体を効率利用
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2010年3月
西村 めぐみ

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そもそもHP NonStopサーバーって何?

「HP NonStopサーバー」とは、24時間365日連続稼働の実現をコンセプトに設計されたハードウェアとOSおよびソフトウェア群です。停止しないことをハードウェアとソフトウェアの両面から追求しているシステムなので、始めから冗長構成の仕組みが備わり、一般的なクラスター構成のシステムのように単一システムを後から組み合わせたものではありません。また金融・流通などの"何があっても絶対に停止してはならない"というミッションクリティカルな業務において30年以上の実績があります。私たちの快適で便利な生活の一部を、陰でしっかり支えているシステムなのです。

近年では医療や情報通信の分野にも利用が広がっており、2009年3月には一般企業向けのエントリーモデルも発表されました。最新の環境では、UNIXライクなコマンド環境と、「Visual Studio .NET」やオープンソースの「Eclipse」といった標準的な開発環境、JavaやC/C++、SQLといった標準技術をサポートしています。システム価格も一般的なクラスター構成と同等レベルとなっており、導入しやすいラインナップとなっています。

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徹底した多重化でノンストップ

HP NonStopサーバーでは、ハードとソフトのすべてが多重化され、リソースの分離が徹底的に行われています。

"複数のCPUで動かすシステム"というと、CPUだけが複数になっているマルチプロセッサー環境や、ディスクを共有して処理するクラスター結合があります。しかし、HP NonStopサーバーはそのどちらとも異なります。

まず、HP NonStopサーバーのOS(NonStop OS)は、CPU毎に別個に動いています。メモリやディスク装置、ネットワークやディスク装置へのI/Oも、CPU毎に独立しています。これを MPP (Massively Parallel Processors) アーキテクチャーといいます。

このMPPと多重化されたコンポーネントによって、ハードウェアに障害が発生した場合にも、ほとんどの場合は何の影響もなく、システムは無停止で稼働し続けます。

また、それぞれが別個に動きながら連携しているので、ハードウェアの増設はもちろん、機器の交換や設定変更なども、システムを動かしている状態のままで実施することができます。

プロセッサーとI/Oはそれぞれ電気的に独立してServerNetというシステム内ネットワーク接続
I/Oはストレージ、ネットワーク、それぞれ別のコントローラーがコントロール
NonStop OSは、各プロセッサーごとに稼働するが、それぞれはメッセージング連携で、シングルシステムとして動作
最大4080論理CPUまでシングルシステムとして拡張可能
HP NonStopサーバーのMPPアーキテクチャー
図1:HP NonStopサーバーのMPPアーキテクチャー

このように、HP NonStopサーバーはCPU毎に独立して動作しているので、CPUを増やせばそのままパフォーマンスが向上します。これもまた大きな特徴の1つと言えるでしょう。拡張できるCPUの数は、最大4080個(8160コア)です。
※エントリーモデルNS2000は4コアまたは8コア。ソフトウェアは上位モデルへそのまま移行可能。

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個々のプロセスもノンストップ

ハードウェアもソフトウェアも多重化されているHP NonStopサーバーでは、プロセスももちろん二重化されています。この2つのプロセスはプライマリとバックアップとして、別々のCPUで実行されます。

プライマリプロセスを動かしているCPUにトラブルがあって異常終了してしまった場合、処理中だったプロセスは、一般的なクラスターのようにフェイルオーバー(スタンバイ機でのアプリケーション再起動)されるのではなく、バックアッププロセスにテイクオーバー(バックアッププロセスが稼働途中から処理を引き継ぎ)されます。HPの特許であるこの「プロセスペア技術」によって、HP NonStopサーバーでの処理は止まらず、データの整合性も守られています。

プロセスペア技術による基本ソフトウェアの無停止化


フェイルーバー(再起動)ではなく、テイクオーバー(処理継続)がコンセプト
NonStop OSや、基幹ミドルウェアは、すべてプロセスペアにて実装
ある一定間隔(チェックポイント毎に)Primary側のメモリ内容と実行箇所の情報が同期されるようになっている。
ソフトウェアによる無停止機能
  • 2CPUに、2プロセスがペアとして存在する
  • 実稼働するのは、Primaryプロセスのみ
  • Backupプロセスは継続に必要となる情報を保持
  • 論理的には、1プロセスとして扱える
  • Primaryプロセスの異常終了や、CPUダウンが起きると、自動的にBackupがPrimaryに昇格して、処理を続行する
  • データの整合性もトランザクション保護製品により、自動的に一貫性を保持
図2:ソフトウェアによる無停止機能

では、ここでHP NonStopサーバーが"止まらない"様子を動画でご覧ください。この動画は、HP NonStopサーバーが動いているときの様子を、4つのパートから見ているものです。


この映像は、プロセッサー障害を疑似的に発生させ、その動作を確認するものです。システムは OLTP のデータベーストランザクション処理を行っており、障害発生時の動作を表現したものです。
左上の画面は、ハードウェア障害を疑似的に発生させるため、処理中に1つのプロセッサーブレードを抜き去っている様子です。それに合わせて、右上の画面ではハードウェアモニターが映っていますが、プロセッサーブレードを抜き取った直後に色が変わり、障害発生が確認できます。

左下は、OLTPのトランザクション処理数をグラフでリアルタイムに表示しています。プロセッサーブレードを抜き去ったときに、わずかにトランザクション処理数が落ちますがすぐに回復している様子がわかります。これはプロセッサーに障害が発生した場合にも、システム全体としてはノンストップで運用を継続していることを示しています。

右下は、障害発生時のアプリケーションの動作を見ていただくために、数字を単純に足していくアプリケーションを動作させています。最初はCPU#0で処理していますが、CPU#0がダウンするとそのままCPU#1に処理が引き継がれている様子がわかるでしょう。通常のクラスターであればフェイルオーバーとなり、プロセスが再起動するためカウントがゼロにリセットされるところ、NonStop はプロセスペア技術により処理をそのまま引き継ぐため、カウントも続きから処理されます。
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