サーバ入門１　サーバハードウェアの基礎知識

サーバサーバハードウェア

まず、サーバもPCも基本的に、同一のコンピュータアーキテクチャで構成されている。

サーバハードウェアの形状

サーバハードウェアは、設置場所や用途に合わせ3種類の形状がある。案件の予算や要件に合わせて、最適な形状を選定する。

種類	用途
タワー型	サーバラックがなく、かつラックを新規で設置できない場所へ設置する場合は、この形状を選ぶ。
ラックマウント型	データセンターやマシン室と呼ばれる場所にあるサーバラックへ設置する場合はこの形状を選ぶ。
ブレード型	ラックマウント型のシャーシ(箱)に、複数のサーバやスイッチを集約させた形状。内蔵された複数のスイッチやサーバをまとめて管理できる。ラックマウント型より、サーバの搭載の密度を上げられるため、たくさんのサーバを必要とするサービスに適した設計。

サーバラック

・・・ラックマウント型のサーバを収容する専用の棚「サーバラック」のこと。ラックマウント型のサーバサイズは規格で決まっている。(１U、２Uのようなユニット(U) 単位のサイズになっている。)
※ラックマウント型サーバを搭載したサーバラックは、ほとんどが「データセンター」という場所へ設置する。

データセンターに置く理由

防犯設備(物理的な破壊や侵入を防ぐため)
地震や停電対策設備
空調設備

CPU

・・・主に演算するための装置(パーツ)で、この装置がないとサーバ(コンピュータ)は動かない。

CPUにおいて基本的な処理性能を左右する要素

1.クロック周波数
※同じ周波数でも、世代が新しくなるほど、性能が向上する。
2.コア数
※コア数が多いほど、並列処理性能が向上するので、複数のクライアントへサービスを提供するサーバに適している。
3.キャッシュメモリ
※PCと異なり、利用者が1人だけではないサーバは利用者の数だけ異なるプログラムを実行する場合が多いので、サーバ用のCPUは、PCより大きなキャッシュメモリが搭載される。

メモリ

・・・メモリ(主記憶装置)はCPUのキャッシュメモリに収まらないデータを格納するための装置。データの読み書き速度はディスクより高速だが、CPU内蔵のキャッシュメモリより低速となる。サーバにおいて最も重要な要素は、データを格納できる容量の大きさである。

ディスク

・・・OSやアプリケーションプログラムデータなどを格納する装置。電源を切ってもデータは失われない反面、読み書き速度は1番低速。

ディスクの種類

ハードディスク(磁気でデータを記録)

・SATAハードディスク・・・PC用ディスク、1日8時間程度の稼働を想定。安くて大容量だが低速)
・SASハードディスク・・・サーバ用のディスク、365日24時間稼働を想定。SSDより安くSATAより高速

SSD(半導体でデータを記録)

・SSD(Solid State Drive)・・・ハードディスクよりかなり高価だが、圧倒的に高速

・・・RAIDコントローラーを使って、複数の物理ディスクをまるで1つのディスクのように扱い(論理ドライブと呼ぶ)、耐障害性や処理速度を向上させる技術。
・データが消えると影響が大きいサーバでは可溶性を高めるために利用する。
・RAIDにはレベルと呼ばれる数種類の構成パターンがあり、そのレベルに応じて論理ドライブの実容量、耐障害性、読み書き速度の特性が変化する。
・RAIDレベルは、構築するサーバの案件から重視するものを考え、設計時に限定する。1度決定したレベルを、サービス稼働時に変化するのは困難なので、設計には注意が必要。

RAIDレベル

RAID0

データを分散して並行処理することで高速化。
物理ディスクが増えるほど高速化する。
論理ドライブの容量が高い(1TB×2なら2TBの論理ドライブとなる)
物理ディスクが故障したら論理ドライブのデータは消失する。
データが消失してもいい要件出ない限りは一般的に利用しない。

RAID1

同じデータを各物理ディスクに書き込みすることで冗長性を確保している。
論理ドライブの容量は、物理ディスクの合計容量の半分になる。(1TB×2なら1TBとなる)
物理ディスクが1本故障しても、論理ドライブのデータは消失しない。

RAID5

RAID0同様に物理ディスクへデータを分散して書き込むが、同時にパリティ(データがおかしくなっても、何とかする的なデータ)も追加して書き込む。
書き込むデータが増えるのでやや遅くなる。
論理ドライブの容量は、物理ディスクの合計容量から1本分容量を引いたもの(1TB×4なら(1×4)-1=3(TB))となる。
物理ディスクが1本故障しても、パリティで消失したデータを復元できるので、論理ドライブのデータは消失しない。2本故障したらデータは消失する。
発展型のRAID6もある。

RAID10(1+0)

RAID1の論理ドライブ同士をRAID0で構成して高速化と冗長化の両立を実現している。
論理ドライブの容量は、物理ディスクの合計容量の半分になる(1TB×4なら(1×4)÷2＝2TB)
物理ディスクが1本故障しても論理ドライブのデータは消失しない。4本構成なら、条件によっては2本故障しても論理ドライブのデータは消失しない。
発展型のRAID50、60もある。

各RAIDレベルの表

レベル	容量あたりのコスト	論理ドライブの容量	最小ディスク数	故障しても大丈夫なディスク数	耐障害性	速度
0	◎	全ディスク合計	2	0	×	◎
1	△	ディスク1台分	２	1	〇	△
5	〇	全ディスク合計ー1台分	3	1	△	〇
6	△	全ディスク合計－2台分	4	2	◎	△
10	×	RAID論理ドライブの合計	4	構成による	〇	〇