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Server and Infrastructure Engineering

PowerEdge R750xs/R650xsが仮想化に最適な理由
テックノート by
Rick Sellers
Todd Mottershead概要
デル・テクノロジーズは、最新の第3世
代インテル® Xeon® スケーラブル・プロ
セッサーの発表に合わせ、仮想化に最適化された、新たなPowerEdge
サーバーを2機種発表しました。
R650xsは1Uラック型サーバーで、最大10本のストレージドライブを搭載します。以下の選択肢の中から、最適な構成をご選択いただけます。

はじめに仮想化環境のサーバーハードウェアには、非常に多くのことが求められます。
最も明白なのはCPUサブシステムです。スペックの中でも、CPUコア数、クロック周波数、そしてハイパースレッディングのようなテクノロジーの有無はいずれも、何台の仮想マシンをホストするかを決める上で重要な役割を担います。
メモリ容量とメモリ性能も、同じく重要な検討事項になります。メモリがいかに速くデータをCPUサブシステムに届けられるかが、最適な仮想化パフォーマン
スを左右するためです。同様に大切な要素が、通信サブシステムです。アプリ
ケーションの求めるデータの入出力を担うことに加え、vSANなどのソフトウェアデファインド ストレージソリューションに最適なパフォーマンスを提供するからです。ストレージ容量とストレージパフォーマンスも、重要な役割を担い、それは所謂「SANブート」が活用される環境でも、例外ではありません。

- (10) 2.5” SAS/SATA- (10) 2.5” NVMe
- (4) 3.5” SAS/SATA

最新機種のPowerEdge R650xsとR750xsは、特に意識してこういったニーズを満たすべく、仮想化環境で各サブシステムが高いパフォーマンスを発揮するためのオプションと、最適な容量、最適な柔軟性とを融合しました。

R750xsは2Uラック型サーバーで、最大24本のストレージドライブを搭載します。以下の選択肢の中から、最適な構成をご選択いただけます。

最適化された製品設計︓CPUサブシステム- (16) 2.5” SAS/SATA- (16) 2.5” SAS/SATA + (8) NVMe
- (12) 3.5” SAS/SATA- (12) 3.5” SAS/SATA + (2) リア搭載
2.5” ドライブ
R650xsとR750xsはそれぞれ、TDP220Wまでの、最大32コアのCPUをサポートし、またvSANなどのソフトウェアデファインド ストレージのパフォーマンスを向上させるRDMAベースのネットワークインターフェースカードを利用できます。
両機種とも、64GB DIMM搭載時の最大メモリ容量は1TBとなります。

VMwareの現在のライセンス方式は、システムのプロセッサー数に基づきます。一方、同社の標準的な製品では、32コアが1ライセンスの上限となっている点も、もう一つの重要ポイントです。もちろん、それ以上のコア数の活用も可能ですが、その場合は追加のライセンス費用が生じます。また、一般的に仮想化ソリューションは大きな規模な導入が多いため、消費電力と冷却の効率も、重要な要件となってきます。
R650xsとR750xsは、こういった要素を複合的に網羅した製品設計となっています。まず、サポートするCPUで最もコアが多いのはインテル® Xeon®
Gold 6338です。このプロセッサーは、32コア（64スレッド）を持ち、最大TDPは205W、各CPUコアが2.00GHzのベース周波数で稼働し、ターボブーストがかかると周波数は最高3.20GHzまで上がります。

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Dell Technologies and other trademarks are trademarks of Dell Inc. or its subsidiaries

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先に述べた通り、電力と冷却の観点は非常に重要なポイントです。R650xsとR750xsは、どちらも最高でTDP220WクラスのCPUをサポートする設計となっています。TDP値を制限することで、Dellの開発エンジニアはこの2機種の設計にあたり、冷却ファンの回転速度と電力バジェットを抑制でき、それによるコスト削減に尽力できました。
R650xsとR750xsでは、8コア搭載のCPU(インテル® Xeon® Gold 6334、3.70GHz）から、32コア搭載のCPU（インテル® Xeon® Gold 6338、2.00GHz）まで、ならびにXeonのSilverクラスからGoldクラスまで、多岐に渡るプロセッサーの選択肢が提供されています。

最適化された製品設計︓メモリサブシステム
R650xsとR750xsでは、1つのCPUメモリチャネルにつき1枚のメモリDIMMが提供される設計です。また、最も最適なパフォーマンスは、完全にバランスの取れたメモリ構成のみで実現されます。「完全にバランスの取れた構成」とは、すなわち、全てのメモリチャネルに同じ枚数のメモリが搭載された構成です。第3世代インテルXeonスケーラブル・プロ
セッサーは8つのメモリチャネルを持ち、R650xsとR750xsではシステムあたり最大16枚のDIMMを搭載できます。プロ
セッサーとしては本来、1チャネルに2枚のDIMMを搭載できるのですが、Dellの行った調査によれば、仮想化では99%のお客様が、メモリ容量1TB未満でシステムを構成をすることがわかっています。R650xsとR750xsでは、16GB DIMM（×16枚なら256GB）、32GB DIMM（×16枚なら512GB）、64GB DIMM（×16枚なら1TB）が選択肢として提供されています。
多くの場合、メモリ容量の要件はGB/VM比率（仮想マシンあたりのメモリ容量）で決まります。このアプローチでお客様の多くが直面する課題が、コストです。大容量のDIMMは、容量の小さいDIMMに比べてコスト高です。しかし最近では、64GB DIMMの$/GB（GB容量単価）が、32GB DIMMに近づいてきています。これはつまり、かつての世代のサーバーではより多くのDIMMが必要とされたバランス（GB/VM比率）を、今はより少ない枚数のDIMMで実現できることを意味します。下記の表が示す通り、64GB DIMMを16枚のみ搭載したxsシリーズ（計1TB）
は、32コアCPU搭載システムながら、非常に説得力のあるGB/VM比率を実現できています。
Threads/2P (withCores/CPU Hyperthreading) Threads/VM
32128232128
43212883212816

VM's perServer
6432168GB/VM
16GB
32GB
64GB
128GB

R650xsとR750xsのメモリスロットが32でなく16スロットであることには、他の利点もあります。まずは電力と冷却要件の緩和です。例えば、メモリスロット1つあたりの必要電力が5Wという想定では、DIMMスロットが半数の「xs」ラインの電力バジェットは、最大80W下がることになります。これによって必要となる冷却の量も変わってくるので、よりコスト効率のよい冷却ファンを採用したり、場合によってはエアバッフルその他、内部エアフローを整えるためのハードウェアも減らすことができ、その観点のコスト削減にもつながります。こういった違いの表れの一つとして、「xs」は最小600Wのパワーサプライを構成できる一方、「スタンダード」モデルは、最低でも800Wのパワーサプライを必要とするという点があります。もちろん、適切なパワーサプライの容量は、最終的な構成で決まりますが、多くのケースで、「xs」は、32 DIMMスロットを搭載したシステムよりも小さい容量のパワーサプライで稼働するでしょう。

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もう1つの利点はコストです。DIMMスロット1本あたりのコストは微々たるものかもしれませんが、1枚のDDR4メモリDIMMには288本のピンが入っています。すべてのメモリスロットはCPUに接続されていなければならないので、16 DIMMスロットのシステムでは、接続するピン数が4,608本（288×16＝4,608）も少なくなります。CPUへの接続数が減れば、マザーボード設計の複雑性が緩和されます。この規模での接続数の削減は、マザーボードの「層」の数が減ることを意味し、システムレベルのコストに大きなインパクトを生みます。

最適化された製品設計︓通信サブシステム
仮想化環境ではネットワークサブシステムも重要です。最新のR650xsとR750xsでは、ネットワーク選択肢を豊富に提供することでこのニーズに対応しています。両機種とも、OCP3.0コネクターが製品設計に統合済みです。このコネクターは、サーバーに10Gb/s NIC、25Gb/s NIC、40Gb/s NICそして100Gb/s NICなどのネットワークコントローラを組み込む際の、業界標準機構を提供します。お客様はこれに加え、さらにPCIeカードベースのNICをサーバーに追加して、さらにネットワーク能力を拡張することも可能です。
さらに、RDMA（Remote Direct Memory Access）を活用した新たなネットワーキングオプションが使える点も利点です。DellのE810-XXVはデュアルポートの25Gb/sコントローラーですが、VMware vSAN専用の特別なファームウェアが提供されています。このカードはvSANのためのネットワーク処理をオフロードできるため、前世代のテクノロジーと比べ、飛躍的なパフォーマンスの向上を実現します。第3者機関が最近行ったテストでは、RDMAベースのNICは、vSANにおいて前世代NICより最大1.9倍高いパフォーマンスを記録しています。（詳細はこちらから。）別の機種でのテストの結果ではありますが 、ここでの性能向上の大部分はこのNICが寄与しています。

最適化された製品設計︓ストレージサブシステム
R650xsとR750xsでは、下記の数種類のストレージオプションが選べます。
R650xsは最大10本の2.5” SAS/SATAデバイスまたは10本の2.5” NVMeデバイスをサポート▪ もしくは、4本の3.5” デバイスをサポートするタイプの選択も可o R750xsは最大16本の2.5” SAS/SATAデバイス、または16本のSAS/SATAと8本のNVMeデバイスの組み合わせをサポート▪ もしくは、12本の3.5”デバイスをサポートするタイプの選択も可▪ R750xsではさらに、3.5”デバイスをサポートするタイプの背面に2本の2.5”デバイスを追加可
o-BOSS（Boot Optimized Storage System）は、OSブートの専用デバイスとして2本のM.2ドライブを装備可能な、内蔵型のストレージデバイスです。
o 両機種とも、この冗長構成の可能なBOSSをサポートします。R750xsではさらに、ホットプラグ式のBOSSサポートされています。
- PERC 11 RAIDコントローラー
o ローカルストレージのパフォーマンスを最大化したいお客様向けに、R650xsとR750xsでは、最新のPERC H755コントローラー(RAID 0,1,10,5,6)とPERC H755N NVMeコントローラー(RAID0,1,10,5,6)がサポートされています。
o 第3者機関が最近行ったテストでは、H755N NVMe RAIDコントローラーは前世代テクノロジーと比べ、最大15倍のパフォーマンス向上が確認できています。詳細はこちらから。

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最適化された製品設計︓その他のサブシステム
以下のようなPowerEdgeの主要機能は、すべての機種で共通です。
- iDRAC 9およびOpenManage- OpenManage Integration for VMWare vCenter (OMIVV)の利用- PCIe 4.0スロット︓R650xsシリーズは最大3スロット、R750xsシリーズは最大8スロット- 3200MT/sメモリ- 標準的ラックに搭載可能な奥行寸法

結論
最新の業界標準テクノロジーの採用と、仮想化環境に理想的なコンフィギュレーションが可能な最新モデル、PowerEdge R650xsとR750xsを活用すれば、仮想化に最適化されたサーバー構築を体験できます。

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