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“DBに使えるブレード”こと「BL870c」の高信頼性を掘り下げる

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“DBに使えるブレード”こと「BL870c」の高信頼性を掘り下げる
HPが今回リリースしたブレードサーバー「HP Integrity BL870c Server Blade」は、ひとことで言えば「データベース・サーバーにも使えるブレード」だ。ブレードとしての高度な管理性、設置スペースの効率性、低コスト性を備えつつも、ミッドレンジ・サーバーであるHP Integrity rx6600と同等のパフォーマンスと高信頼性を提供。最新のインテル® Itanium® プロセッサー「Montvale」を最大で4個、合計8コアを搭載するほか、ダブルチップスペアリングによるメモリ保護をはじめ、APR、Data Poisoningといった高可用性機能をサポートする。本特集では、このBL870cが備える高信頼性の実力を掘り下げてみたい 。
“DBに使えるブレード”こと「BL870c」の高信頼性を掘り下げる
ミッドレンジ・サーバーをブレードに集約した「BL870c」
Data Poisoningのメカニズム
2008年2月
テクニカルライター 吉川和巳
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ミッドレンジ・サーバーをブレードに集約した「BL870c」

HPが今回リリースしたブレードサーバー「HP Integrity BL870c Server Blade(以下、BL870c)」は、ひとことで言えば「データベース・サーバーにも使えるブレード」だ。ブレードとしての高度な管理性、設置スペースの効率性、低コスト性を備えつつも、ミッドレンジ・サーバーであるHP Integrity rx6600と同等のパフォーマンスと高信頼性を提供する製品である。

例えば設置スペースで比較すると、19インチラック搭載時のrx6600が7Uを占有するのに対し、HP BladeSystem c3000エンクロージャーにBL870cを2枚搭載した場合のサイズは4Uとなる。設置スペースは実に1/3以下となる計算だ。またもちろん、HP BladeSystem c-Classの特徴である運用管理の自動化や統合化のメリットを享受できる。

HP Integrity BL870c Server Blade
図1:HP Integrity BL870c Server Blade

こうした優れた管理性の一方で、BL870cはパフォーマンスと高信頼性の面でも少しも妥協していない設計となっている。例えばパフォーマンス面では、rx6600と同じHPのチップセットzx2を搭載し、最新のインテル® Itanium® プロセッサー「Montvale」を最大で4個、合計8コアを搭載可能。また高信頼性の面では、rx6600と同様にHP独自のメモリ保護アーキテクチャーである「ダブルチップスペアリング」を備えるほか、Montvale以降でサポートされるAPR、Data Poisoningといったインテル® Itanium® プロセッサーならではの高可用性機能をサポートし、ミッションクリティカル用途のニーズにフルに応える内容だ。そこで以下では、このBL870cが備える高信頼性の実力を掘り下げてみたい。

ダブルチップスペアリングとメモリ・ミラー

メモリ・モジュールの障害からシステムを保護する手段として、ミッションクリティカル用途のサーバー製品では、一般的に「メモリ・ミラー」と呼ばれる手法が用いられる。つまり、メモリ・システム全体を2重化することで、いずれかのメモリ・モジュールで複数のエラーが発生した場合でも、2重化されたミラー側のモジュールによりサーバーが継続運用できる仕組みである。しかしこのメモリ・ミラーには、「搭載したメモリ・モジュールの1/2の容量と帯域しか使えなくなる」、「ミラー側でも複数のエラーが発生した場合は、システムダウンが避けられない」といったデメリットがあり、かならずしも最良のソリューションとは言えない面があった。

この2つのデメリットを一挙に解決したのが、HPの特許技術であるダブルチップスペアリングである。ダブルチップスペアリングは、ECCによるデータ保護を大幅に拡大し、メモリ・システム全体の保護を行う。従来の「ECC付きメモリ・モジュール」では、例えば8個のDRAMチップに対して1個のECCビット用DRAMチップを搭載し、「64ビットのデータ+8ビットのECCビット」で誤り訂正する仕組みになっている。これに対しダブルチップスペアリングでは、HPが開発したASICにより、このECCの仕組みをメモリ・モジュール4枚の範囲に拡大して適用する。つまり、「256ビットのデータ+32ビットのECCビット」という構成である。これにより、搭載したメモリ・モジュールの容量と帯域をフルに使いつつ、メモリ・ミラーを上回る信頼性を提供可能となった。

BL870cでは、このダブルチップスペアリングの卓越した可用性を備えるメモリ・システムによって、最大で96GBのメモリを搭載できる。大量のメモリを消費し、同時に高い可用性も要求されるデータベース・サーバーや仮想化といった用途にふさわしい仕様となっている。

ダブルチップスペアリングのアドバンテージ
図2:ダブルチップスペアリングのアドバンテージ

インテル® Itanium® プロセッサーならではの高信頼機能「APR」

BL870cの高信頼性を支えるもうひとつの要因は、Montvale以降で利用可能となったインテルの「APR(Automated Process Recovery)」技術である。

ItaniumやXeonといった最近のプロセッサーでは、プロセッサー・チップ面積の多くの部分を占めるキャッシュ・メモリ部分については、ECCによるメモリ保護がなされている。そのため、自然放射線などによるビット反転などがキャッシュ部分で発生したとしても、それがすぐにシステムダウンを引き起こすことはない。しかしキャッシュ以外の部分、例えばレジスタやTLB、制御ロジックといった部分はパリティ保護しかなされておらず、パリティエラーの発生はすぐさまシステムダウンに直結する。

APRによるCPUエラーのリカバリ対象(OS correctedおよびOS recoverable)
図3:APRによるCPUエラーのリカバリ対象(OS correctedおよびOS recoverable)

BL870cがサポートするAPRでは、プロセッサーとOSが連携することで、こうしたキャッシュ以外のパリティエラーが発生した場合でもできるだけシステムダウンを免れるメカニズムが働く。

例えば、プロセッサーのレジスタ上でパリティエラーがした場合、レジスタの内容が破損しているためプロセッサー単体では継続した動作が不可能となる。そこでプロセッサーは、ファームウェアであるPAL(Processor Abstraction Layer)およびSAL(System Abstraction Layer)を通じて、レジスタ・データの破損をOSに通知する。これを受けたOS側では、破損したレジスタ内容がもしユーザ・モードのデータであれば、当該のユーザ・プロセスを終了してシステム全体は継続運用する。一方、もしカーネル・モードのデータであれば、ログを記録してシステム全体を停止するという仕組みだ。こうしたプロセッサーとOS間の連携による高信頼性機能は、インテル® Itanium® プロセッサーを搭載するIntegrityサーバーならではの特徴であり、x86ベースのXeon搭載サーバーでは利用できないものだ。なお、BL870cでのAPRは、HP-UX 11i v3 2007年9月度版より対応が可能である。

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