Nutanix Cloud Platformシリーズ コラム
公開日：2024年01月25日
本記事では、HCIの概要についてわかりやすく解説します。近年、多くの企業で仮想化インフラが採用されるなか、コストを抑えつつ導入・運用が容易なHCIをご検討中の企業さまも多いでしょう。メリットも詳しくご紹介していますのでぜひ参考にしてください。
目次
HCIとは、サーバー仮想化に必要なハードウェア・ソフトウェアがひとつのパッケージになった製品です。システム構成が非常にシンプルなため、導入が容易で取り扱いやすく拡張性に優れるという特徴があります。
ここでは、HCIの基礎となるサーバー仮想化についてご紹介するとともに、HCIの意義を詳しく解説していきます。
サーバー仮想化とは、「仮想化ソフトウェア」と呼ばれる専用のソフトウェアをインストールすることで、1台の物理サーバー上で複数の仮想サーバーを運用する仕組みです。
これまでサーバーを構築するにあたっては、利用用途にしたがって1台の物理サーバーにひとつのOSをインストールして運用するのが一般的でした。
しかし、サーバー仮想化により複数の仮想サーバーそれぞれにOSをインストールし別々に運用が可能となるため、実際には物理サーバーは1台しかないにもかかわらず複数台の物理サーバーを運用しているのと同じ環境を構築できます。
これにより、サーバーの台数を物理的に減らせるのをはじめ、環境を柔軟に拡張でき、またサーバーの管理運用に関する業務負荷を軽減できることから、多くの企業で導入が進んでいます。
HCI（ハイパーコンバージドインフラストラクチャ）とは、サーバー仮想化に必要な物理サーバー、ストレージ、ネットワーク、ソフトウェア（仮想化ソフトウェア、統合管理ツール）をひとつのパッケージにした製品です。
HCIでは、物理サーバーのストレージとソフトウェアを組み合わせて、SDS（Software Defined Storage）と呼ばれる技術を利用して共有ストレージを提供します。そのため、SANスイッチや外部の共有ストレージは不要です。
接続にはイーサネットを利用しますが、物理サーバーを増設しイーサネットで接続すれば、容易にシステム環境を拡張できます。このため、HCIの導入により柔軟なスケールアウトが可能となり、将来にわたって大規模なインフラ更改の必要がなくなります。
なお、従来のサーバー仮想化のシステム構成よりもシンプルで、必要となるハードウェアの数も減少しているため、システム環境の設計や構築に要する時間を短縮できるとともに、機器の設置に関する業務を効率化できます。
ここでは、サーバー仮想化におけるシステム構成の変遷（3Tier構成→CI→HCI）を辿りつつ、HCIが注目を集める背景について解説します。
従来のサーバー仮想化では、3Tierと呼ばれる構成が主流となっていました。3Tierとは、大量のCPUとメモリを搭載した「物理サーバー」、物理サーバーとストレージを接続する「SAN（Storage Area Network）スイッチ」、データを格納する「共有ストレージ」による3層構成のことで、いずれも仮想化基盤を構成するハードウェアです。
3Tierでは、サーバー仮想化により物理的なサーバー設置台数を削減できますが、一方で物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージを選定するとともに別々のツールで管理する必要があり、各ハードウェアおよび管理ツールに関する高度な理解が必要になりました。
また、環境を増設・拡張する場合には、物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージの設定を個別に変更する必要があり、期待されていたほどサーバー仮想化による柔軟な拡張が実現できなかったといえます。
3Tier構成の複雑さを改善するために生まれたのが、CI（コンバージドインフラ）です。CIは物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージの各ハードウェアをひとつのパッケージにした製品で、垂直統合型インフラシステムとも呼ばれます。各機器はメーカーで動作確認済のため、3Tier構成と比較すると動作検証の作業が不要で、システムの構築・設計をスムーズに行えるメリットがあります。
ただし、環境を増設・拡張するにあたっては、3Tier構成と同様に物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージの各ハードウェアを個別に設定しなければならないという課題が残りました。
HCIは、CIよりもさらにシンプルな構成でサーバー仮想化を実現するシステムです。「物理サーバーのストレージ」と「ソフトウェア」を組み合わせたSDS（Software Defined Storage）と呼ばれる技術により、物理サーバー間で「共有ストレージ」を提供するため、SANスイッチや外部の共有ストレージがいりません。3TierやCIと比較するとハードウェアの構成が非常にシンプルなため、機器の設置や配線が簡単なのはもちろん、システム設計や構築も容易です。
さらに、物理サーバーを増設することで環境をスムーズに拡張でき、サーバー増設による処理能力・可用性の向上（スケールアウト）を進めやすいメリットがあります。
近年、企業を取り巻く環境が急速に変化するなかで、業務負荷を軽減しつつシステムの導入・拡張に柔軟に対応できるHCIが注目されています。
ここでは、HCIの搭載する主な機能をご紹介していきます。
HCIでは、データのサイズをもとに重複の判定を行い、同一と判定されたデータは重複して保存しません。また、ストレージへの書き込み時にデータを圧縮・最適化する機能も有しています。これらの機能により、ストレージの限られたリソースを有効に活用できます。
HCI製品にパッケージされているソフトウェアには、仮想化ソフトウェアも含まれているため、仮想マシンの追加や設定変更などもソフトウェア上でスムーズに管理可能です。
HCI製品では、複数のクラウドを含む環境を一元管理できる統合管理ソフトが提供されており、物理サーバー、ストレージ、ネットワークといった仮想化基盤の環境全体を簡単に把握できます。3Tier構成やCIのようなこれまでのシステム構成では、物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージ状態をそれぞれの別の管理画面から把握していたことから、HCIでは管理者の業務効率を大幅に改善しています。
HCIには、特定のサーバーが停止した場合に別のサーバー上で自動的にゲストOSが起動するHigh Availability（HA）機能が搭載されています。自然災害などの緊急時においてもシステムの可用性を高める、ディザスタ・リカバリ（Disaster Recovery）の面でも有効といえます。
ここからは、HCIを導入することによって得られるメリットについて解説していきます。
従来、保守期限切れなどによるシステムのリプレイス・準備には、時間とコストが掛かりすぎるという悩みを多くの企業が抱えていました。
HCIを導入すると、物理サーバーの増設だけでシステム環境の拡張ができ、柔軟なスケールアウトが可能です。このため、大規模なインフラ更改の必要がなく、ハードウェアのリプレイス工数を将来にわたって大きく削減できます。
HCIはシステム構成が非常にシンプルなことに加え、サーバー仮想化に必要なハードウェア・ソフトウェアがひとつのパッケージ製品として提供されており、短期間で迅速に導入することが可能です。環境変化が激しく、企業活動にもより一層スピード感が要求される現代において、柔軟にシステム環境を構築できる点はメリットといえるでしょう。
3Tier構成やCIのようなこれまでのサーバー仮想化のシステム構成では、物理サーバー・SANスイッチ・共有ストレージの情報をそれぞれ別の管理画面から把握していましたが、HCIではひとつの管理システムで一元管理が可能です。また、使用するハードウェアが減少し、シンプルな構成となっているため、管理者の業務効率化や業務負荷軽減が実現できます。
HCIでは、専門的な知識やスキルを持っていなくても、物理サーバーを増設することにより容易にシステム環境の拡張が可能です。このため、事業の成長に合わせてスケールアウト（ハードウェア増設によりシステム全体のパフォーマンスを上げる）を進めるのに役立ちます。
HCIは、多くのサービスでスモールスタートに対応しているため、最小構成で試験導入を行い、段階的に導入規模を増やしていくことも可能です。初期費用を抑えつつ、自社に合ったサービスか見極められる点は大きなメリットといえるでしょう。
HCIでは、SANスイッチと外部の共有ストレージが不要なため、機器の設置スペースの縮小が可能です。これにより、ラック数を大幅に削減でき、データセンター関連費用の削減につながるとともに、設置するハードウェア自体が大きく減少しているため、消費電力を抑えて電気料金の削減も実現可能です。
また、システム構成がシンプルなことから、管理者・担当者の操作習得までの時間を大幅に短縮でき、教育・習得コストの削減にもつながるでしょう。
自然災害などにより稼働中のサーバーに障害が発生した場合でも、仮想サーバーのシステムとデータをバックアップの仮想化環境に保存することで、損失を最小限に抑えながら迅速にバックアップデータから事業の復旧が可能です。
わが国では2011年に発生した東日本大震災において、復旧が遅れたことで多くの中小企業が事業を縮小せざるを得なかったことから、BCP（事業継続計画）が重視されるようになりました。
HCIは、ディザスタリカバリの構築につながり、BCPの推進に役立つと考えられます。
HCIの導入で多くのメリットを享受できる一方、デメリットも存在します。本章ではHCI導入によるデメリットについてご紹介します。
システム構成自体はシンプルなHCIですが、構成要素が多いため、機能追加・セキュリティ対策・バグ修正などにおける修正プログラムのパッチ適用を高頻度で行う必要があります。パッチの適用をしていないとサポートにも影響する恐れもあるため、管理者は日頃から修正プログラムのリリース状況に注意しましょう。
HCIで使用する物理サーバーでは、CPUやメモリに非常に高いスペックが要求されるとともに、ストレージの一定割合以上はHDD（ハードディスクドライブ）よりも高額なSSD（ソリッドステートドライブ）が必要です。また、HCIでは特に専用のソフトウェアの価格負担も大きくなる傾向があります。
高性能なハードウェア、高額な専用ソフトウェアを揃えなければならないため、導入初期費用を正確に把握して、コストメリットを慎重に試算する必要があります。
HCIの導入を検討する際の注意点について解説します。
HCIは製品によって推奨規模が異なり、物理サーバー1台もしくは2台から対応しているサービスもありますが、最小のシステム構成を物理サーバー3台と規定するサービスが多く、小規模での運用を予定している場合には注意が必要です。デメリットでご紹介したとおり、HCIで利用するハードウェアは高性能ゆえに高額であり、最小構成よりも少ない物理サーバーで運用する場合には十分なコストメリットが得られない可能性もあります。
HCIは、データの重複排除・圧縮・最適化や物理サーバー間のデータ同期などのタイミングでどうしても負荷（オーバーヘッド）が発生します。このため、航空宇宙向けの数学演算や高度な科学技術計算など、ハイパフォーマンスコンピューティング （HPC）環境を利用する場面では、物理サーバーのリソース使用の最大化、サーバー間の超低遅延などが要求されるため、HCIが適しているとはいえません。
高度な性能要件が求められるサーバーの場合には、HCIで対応できるか事前に確認が必要です。
HCIでは、物理サーバーのストレージにHDDではなくSSDの利用を要求されるのが一般的です。HDDと比較してSSDは高額になることから、大容量のデータを長期保存する用途には向いておらず、HCIとは別にストレージを用意する必要があるでしょう。
本記事では、HCI（ハイパーコンバージドインフラストラクチャ）の意義、機能、導入メリットとデメリット、導入時の注意点などについて解説しました。
HCIは、シンプルでコンパクトなシステム構成によりサーバー仮想化を実現できるため、短期間で導入可能、管理者の業務負荷軽減、データセンターのコスト削減などのメリットがあります。また、災害時には、仮想サーバーのバックアップデータから素早い復旧が可能になり、BCP対策にも役立ちます。さらに、物理サーバーを増設するだけでシステム環境の拡張が可能で、柔軟なスケールアウトができるため、HCI導入後は大規模なインフラ更改が不要となり、ハードウェアのリプレイスも容易になります。
本記事を参考に、急速な環境変化に柔軟に対応できるよう、自社に最適なHCIの導入をご検討ください。
日立システムズでは、オンプレミスからハイブリッド・マルチクラウドまで、ITインフラの運用を劇的にシンプル化するHCIソリューション「Nutanix Cloud Platform」をご用意しています。
ハイブリッドクラウドの導入をご検討中の企業さまは、ぜひ以下のページをご覧いただくか、お問い合わせフォームよりご連絡ください。
このコラムを書いた人
日立システムズ
プロジェクトディレクター
公開日：2024年01月25日
本記事では、ハイブリッドクラウドの意義・活用事例についてわかりやすく解説します。さまざまなクラウドサービスが提供される中、IT環境の構築でお悩みの方も多いでしょう。メリットもご紹介していますので、導入をご検討中の方はぜひ参考にしてください。
目次
ハイブリッドクラウドとは、クラウドサービスや物理サーバーなどの異なるサーバーを複数組み合わせて構築するクラウドシステムです。
クラウドサービスと物理サーバーは、導入期間、導入コスト、セキュリティ面、拡張性などにおいて、それぞれメリットとデメリットを有しています。ハイブリッドクラウドでは、各サーバーの長所を組み合わせ適材適所で活用することで、自社に最適なシステム環境の構築を実現することが可能です。
ハイブリッドクラウドが注目を集める背景には、クラウドサービスと物理サーバーそれぞれのメリットを享受したいという企業側の要望があります。
これまでは、自社内に物理サーバーを設置し、自社でサーバー環境を構築・運用するシステムである「オンプレミス」が一般的でしたが、IT技術環境の発展により、短期間で導入可能かつ導入コストを抑えられるクラウドサービスに移行する企業が急速に増加しています。
一方で、機密性の高い情報の保管や既存の社内システムとの連携のために、引き続きオンプレミスを利用したいという企業の要望があるのも事実です。このため、用途に合わせてクラウドサービス・オンプレミスを使い分けることができるハイブリッドクラウドが注目されています。
ここでは、ハイブリッドクラウドのサーバー構成について、クラウドとオンプレミスに分けて解説していきます。
「クラウド」とは、クラウドベンダーが提供するサーバー・ストレージ・ネットワーク・アプリケーションなどのコンピュータリソースに、時間や場所にとらわれずネットワーク経由で自由にアクセスできるシステムです。「プライベートクラウド」と「パブリッククラウド」の大きく2つに分けられますので、それぞれご紹介します。
プライベートクラウド（ホステッド型）は、クラウドベンダーが提供するクラウドサーバーを自社で占有して利用するシステムです。ほかのユーザーから独立した占有環境のため、セキュリティ性、カスタマイズ性が高いメリットがありますが、この後ご紹介するパブリッククラウドと比較すると導入コストが高くなるというデメリットを持っています。
パブリッククラウドは、クラウドベンダーが提供するクラウドサーバーをほかのユーザーと共有して利用するシステムです。プライベートクラウドよりもコストを抑えつつ、短期間で導入が可能で、サーバーの管理業務をクラウドベンダーに任せられるため社内の業務負荷を軽減できるメリットがあります。
しかし、自社占有環境ではないため、プライベートクラウドと比べるとセキュリティ面で劣るとともに、カスタマイズも限定されます。
オンプレミスは、サーバーやストレージ、ネットワーク機器などのコンピュータリソースを自社内に設置し、サーバー環境を構築・運用するシステムで、プライベートクラウド（所有型）に分類されることもあります。
ハードウェアやソフトウェアを自由に選択できるためカスタマイズがしやすく、既存の社内システムともスムーズに連携できるメリットがあります。また、社内の物理サーバーにデータを保管するため、クラウドサービスを利用する場合よりも外部からの攻撃を受けにくく、セキュリティ面のメリットもあります。
しかし、システム構築に必要な機器類をすべて自社で用意する必要があり初期導入費用が高額になる点や、日々の運用を自社で行うため管理運用の手間が掛かるとともに、専門知識を有する人材の確保が必要な点などが課題として挙げられます。
ここでは、ハイブリッドクラウドとマルチクラウドの相違点について解説します。どちらも複数のクラウドサービスを活用して、システム環境を構築する点で共通しますが、それぞれ以下のような特徴があります。
ハイブリッドクラウドは、複数のクラウドとオンプレミスを組み合わせてひとつのシステム環境を構築する仕組みです。
機密性が高いデータの保管にはセキュリティレベルの高いオンプレミスもしくはプライベートクラウドを利用する、機密性が低く大容量のデータの保管には拡張性の高いパブリッククラウドを利用するなど、それぞれのシステムの持つ強みを活かした使い分けができます。
複数のシステム環境を併用するため、これまでは運用管理が複雑になるという課題がありましたが、HCI（ハイパーコンバージドインフラストラクチャ）製品の登場により操作が簡易化され、管理者の業務負荷が大幅に改善されています。
なお、HCIについて解説した記事もありますので、詳しく知りたい場合は以下をご参考ください。
マルチクラウドは、複数のパブリッククラウドを組み合わせて自社に最適なシステム環境を構築する仕組みです。
パブリッククラウドには、インフラストラクチャを提供するIaaS（Infrastructure as a Service）、プラットフォームを提供するPaaS（Platform as a Service）、ソフトウェアを提供するSaaS（Software as a Service）などがありますが、同じサービスでもベンダーにより得意とする分野・料金体系が異なります。そのため、自社の利用目的ごとに最適なベンダーを選定し複数のサービスを併用することで、効果的な環境構築、コスト削減が実現できます。
ただし、各クラウドサービスは独立しているため、サービスごとのアカウント管理・セキュリティの個別設定など、運用管理が煩雑になる課題があります。
ハイブリッドクラウドでは、アプリケーションやデータをパブリッククラウドにおいたりオンプレミスにおいたりと、異なるサーバー間で柔軟に行き来できるのが特徴です。ここからは、ハイブリッドクラウドを導入するメリットについて解説していきます。
ハイブリッドクラウドは、オンプレミスとクラウドに分散してデータを保存・バックアップするため、データ喪失リスクを低減できます。
近年、自然災害などの被害を受けた場合に、早期に事業を復旧するための取り組みである「BCP（事業継続計画）対策」が注目されています。ハイブリッドクラウドの導入は、データ保護の観点からBCP対策にも役立つといえるでしょう。
時期により、リソースの利用状況が大きく変動する場合にも、ハイブリッドクラウドは有効です。
例えば、繁忙期にコンピュータリソースを多く利用する場合や、キャンペーンなどで一時的にWebサイトへのアクセス集中が予想される場合に、パブリッククラウドを活用すれば時期を限定してスペックを増設・拡張するのも可能です。
高い要求リソースに合わせてオンプレミスで環境を用意するとコスト負担も大きくなるため、パブリッククラウドを利用すれば、コスト削減につながります。
通常、開発・テスト環境を自社で構築する場合には、多くの時間と労力が掛かりますが、パブリッククラウドを利用すれば、仮想のCPU・メモリー、ストレージやソフトウェアなどのコンピュータリソースを自由に選択するだけで、費用を抑えつつ迅速に自社で必要な環境を構築できます。
なお、開発・テスト環境は、将来にわたり継続して利用するものではないため、当初目的を果たした環境はオンプレミスからクラウドへ随時移行するなどの活用ができるでしょう。
ハイブリッドクラウドでは、システム要件や目的に合わせて柔軟にシステム環境の構築が可能です。
例えば、特定のクラウドサービスだけでは要件を満たさない場合でも、別のクラウドサービスやオンプレミスを組み合わせることで幅広い要件に対応できます。また、既存の社内システムとの連携を重視する場合には完全カスタマイズ可能なオンプレミス、要求リソースの変動が大きくスペックの増設・拡張を行いたい場合には柔軟性のあるクラウドといった目的に合わせて柔軟な運用が可能です。
ハイブリッドクラウドにはデータ喪失リスクの低減、リソース変動やシステム要件・目的に合わせた柔軟な対応が可能になるといった大きなメリットがある一方、課題も存在します。本章で詳しく解説していきます。
ハイブリッドクラウドでは、オンプレミス・プライベートクラウド・パブリッククラウドを組み合わせてシステム環境を構築しますが、利用するクラウドごとに使用ツールや求められるスキルが異なるため、導入にあたっては高度な専門スキルを持つ人材の確保が必要です。また、導入後も安定した運用を行っていくために、管理者・担当者の継続的な教育・習得コストの発生を考慮する必要があります。
ハイブリッドクラウドは、異なるシステム体系のクラウドを併用するため、サービスやサーバーの組み合わせにより管理が複雑になるリスクがあります。日々の運用管理が複雑になるほど教育・習得コストの上昇につながるため、事前にベンダーと十分に調整を行い、システム部門の業務負荷をできるだけ軽減できるような組み合わせを検討する必要があります。
ハイブリッドクラウドには、データやシステムの「サイロ化」のリスクがあります。「サイロ化」とは、業務やシステムがほかの業務やシステムから独立することで、情報の連携が取れていない状態をいいます。
オンプレミス・クラウドの併用によりそれぞれの環境でデータが蓄積されていきますが、情報がサイロ化してしまうことで、会社全体としてみた場合に情報の共有・活用がうまくできないリスクがあるため注意が必要です。オンプレミス・クラウドを問わず、システム全体をトータルして管理できる人材が必要ともいえるでしょう。
ハイブリッドクラウドでは、複数のクラウドサービスを組み合わせて使用するため、導入メリットの試算が難しいという課題があります。
ITシステムやツールを単体で導入する場合には、導入前と導入後を単純に比較することで導入による効果を容易に算出可能です。
しかし、複数のクラウドベンダーを利用し、かつオンプレミスも併用するハイブリッドクラウドでは単体での導入メリットを試算するのは困難なため、システム全体での効果を慎重に判断する必要があります。
ここでは、ハイブリッドクラウドの具体的な活用事例を4つご紹介します。
データの機密性に着目して、公式サイトなどのWebサーバーはパブリッククラウドを利用、機密性の高いデータはオンプレミスを利用といった運用ができます。この場合、リソース要求の変動に合わせてシステム環境の増設・拡張が容易なパブリッククラウドのメリットを活かせるとともに、重要なデータの保管にはよりセキュリティレベルの高いオンプレミスの特徴も活かすことができます。
アプリケーションは、パブリッククラウドで提供されるSaaSのサービスを利用、データはセキュリティ面を考慮しオンプレミス、もしくはプライベートクラウドに保管という運用も考えられます。SaaSは、クラウドベンダーから提供されている常に最新のアプリケーションを利用でき、またインターネット環境があればネットワーク経由でどこからでも利用できるため、近年のリモートワークの普及を受けて多くの企業で導入が進んでいます。
ハイブリッドクラウドでは、オンプレミスの環境からスムーズにクラウド環境への移行が可能です。パブリッククラウドをストレージとして活用し、オンプレミス上に保存しているアプリケーションやデータを移行すれば、業務の中断を最小限に抑えられます。
海外展開している企業では、拠点を置く国ごとに準拠すべき法律、求められるセキュリティレベルが異なりますが、拠点ごとにデータセンターを設けるのは現実的ではありません。この場合、法律・セキュリティ要件を満たす拠点でパブリッククラウド上にデータを保管すれば、どの国からも同じアプリケーションを使用してデータにアクセス可能です。
本記事では、ハイブリッドクラウドの意義、サーバー構成、導入メリット、活用事例などについて解説しました。
ハイブリッドクラウドは、パブリッククラウドやオンプレミスのような異なるサーバー間で柔軟に行き来できるのが特徴で、自社の目的に合わせて組み合わせることで、データ喪失リスクの低減、リソース変動への柔軟な対応、コスト削減、業務負荷の軽減、BCP対策などさまざまなメリットを享受できます。
本記事を参考に、ぜひハイブリッドクラウドを活用した最適なサーバー環境の構築を進めてみてください。
日立システムズでは、オンプレミスからハイブリッド・マルチクラウドまで、ITインフラの運用を劇的にシンプル化するHCIソリューション「Nutanix Cloud Platform」をご用意しています。
ハイブリッドクラウドの導入をご検討中の企業さまは、ぜひ以下のページをご覧いただくか、お問い合わせフォームよりご連絡ください。
このコラムを書いた人
日立システムズ
プロジェクトディレクター
