FUJITSU Server PRIMEQUEST 3000シリーズ 機能・アーキテクチャー

拡張性、可用性、 保守性、グリーンICTに配慮した機能とアーキテクチャーを徹底的に解説します。

機能・アーキテクチャー 一覧

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最新インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー

最新のインテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー では、 CPU間の通信にUPI(Ultra Path Interconnect)と呼ばれる高速システムバスを使用しています。 最新のインテル Xeon スケーラブル・プロセッサー にはUPIインターフェースとメモリコントローラ、 PCI Expressコントローラが内蔵されているため、CPU同士をUPIで接続することで、 スケールアップ構成が可能です。 UPIはCRC(Cyclic Redundancy Code)によりチェックされており、 エラー発生時にデータを再送したり、 固定故障時にバス幅の縮退や経路変更を行なう機能を備えています。
最新のXeon スケーラブル・プロセッサーは前世代のXeon E7 v4シリーズに比べ、 ミッションクリティカルな主要ワークロードで平均的なパフォーマンスが約1.65倍に向上し、 より大規模なシステムに対応可能となっています。
また、メモリの保護機能(SDDC+1/ADDC-MR、メモリミラーリング等)やシステムの診断・回復機能等のRAS機能が強化され、信頼性と可用性が向上しています。

大規模ミッションクリティカルシステムへの対応

  • UPIによるCPU間高速通信、10.4GT/sに向上、最大8ソケット(224コア)まで拡張可能
  • CPU直結のメモリチャネル数の増加とメモリ速度の向上によるメモリ帯域の向上、最大容量12TBに対応
  • PCIe3.0に対応したPCI ExpressコントローラをCPUに内蔵、レーン数の増加により帯域幅が向上
  • RAS機能を強化
    ‐ メモリミラーリング、SDDC+1/ADDDC-MR(*1
    ‐ MCA 2.0 Recovery(*2

UPI ネットワーク

UPIネットワークとは(*3

  • インテル Xeon スケーラブル・プロセッサーのCPU間高速インターフェース

UPIの高速性

  • 最大10.4GT/s(*4
  • バンド幅 41GB/s (1パス当り)

UPIの信頼性 (RAS機能)

  • CRC(*5)によるエラー検出 (バーストエラー含む) と再送
  • 転送幅の縮退、障害経路の迂回による耐故障性

参考


  • (*1)
    SDDC+1/ADDDC-MR
    SDDC:Single Device Data Correction(DIMM上のDRAM1個までのエラーを訂正)
    ADDDC:Advanced Double Device Data Correction(DIMM上のDRAM2個までのエラーを訂正)
    SDDC+1/ADDDC-MR:上記に加えてランダムな1bitのエラーを訂正
  • (*2)
    MCA:Machine Check Architecture
  • (*3)
    Ultra Path Interconnect
  • (*4)
    Giga Transfer per second
  • (*5)
    CRC (Cyclic Redundancy Check)
    連続する誤りを検出するための符号の一種。伝送路ノイズによる誤りの検出によく使われる
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ハードウェアの冗長化

ハードウェアを冗長構成にすることにより、構成要素の一部が故障しても 残りの構成要素で十分な処理機能を持ち、連続運転が可能となります。 PRIMEQUESTでは、ハードウェア構成のメモリ、CPU、I/O、伝送路、電源系など、 ほとんどの部分を冗長構成とし、メモリをはじめハードウェア故障時も、 ソフトウェアに影響を与えずに運転継続が可能となり、 高信頼、高可用性を図っています。

内部コンポーネントを徹底的に二重化・多重化

メモリをはじめハード故障時も、ソフトに影響を与えず運転継続 (システム停止回避)

  • メモリのミラーリング、CPU間パス・CPU-I/O間パスの多重化
  • 障害発生時、障害部位のみ切離して継続運転可能

※ メモリミラーを適用するパーティションでは、ソフトウェアから見たメモリ容量の倍の物理メモリ容量が必要

Memory Mirroring機能

メモリを二重化し、二重化したメモリ両方にデータを書き込みます。 片方のメモリで訂正不可能なエラーが発生した場合には、 もう一方のメモリのデータを使用します。 ECC(Error Check and Correction)では訂正不可能な複数ビットのエラーや DDDC(Double Device Data Correction)ではカバーしきれない メモリコントローラの故障からもデータを保護し、 システムの継続運転と安定した動作を実現します。
また、PRIMEQUESTはアドレス・レンジ・メモリミラーをサポートしています。BIOSやOSから指定したメモリ領域のみを二重化する事により、 ハイパーバイザ―や特定のVMを高信頼化する事ができます(OSによりサポート状況が異なります)。

参考

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フレキシブルI/Oと パーティショニング機能

多彩なパーティション構成が可能

フレキシブルI/O

フレキシブルI/Oとは、搭載場所に左右されず、任意のSBとIOユニットを組み合わせて 物理パーティションを構成できる機能のことです。 フレキシブルI/Oは、PCIeネットワークによりSBとIOユニット(IOU)間のPCI Expressの結線を 自由に変更する事を可能とします。 SB、IOユニットの増減に対してシステムから見えるPCIバスツリー構造を一定に保つことで、 リソース変更および故障時の縮退に柔軟に対応できます。 この機能によりSBの代替を用意することが可能になり、Reserved SB機能が実現できます。

パーティショニング機能

パーティショニング機能とは、筐体内のハードウェア資源を複数のシステムに分割し、 分割した単位で独立したシステムを稼働させる機能です。 パーティショニング機能はハードウェアによる分割なのでシステム同士の障害隔離性に優れ、 用途や規模、求められる信頼性が異なる多数のシステムを、 PRIMEQUESTの高処理能力を最大限に活かしながら効率良く搭載することができます。 パーティショニング機能には、以下の特長があります。

  • 同一筐体内に複数の業務を構築でき、柔軟なシステム運用が可能になります。
  • 任意の分割されたシステムの障害を、他の分割されたシステムに影響を与えないよう ハードウェアによって保護しています。

ハードウェア資源の有効活用

業務ごとの特性に応じて、ハードウェア資源 (CPU、メモリ、I/O) を最適化し、余分な資源を削減

  • パーティションA: -
  • パーティションB: CPU/メモリ資源を多く割当て
  • パーティションC: I/O資源を多く割当て

※ SBとIOユニットが一体または固定的に接続されたサーバの場合、無駄な資源 (CPU/メモリ過多、I/O過多) が発生

ワークロード調整

日中/夜間、平日/休日、通常期/繁忙期など、業務の負荷変動に合わせて、 柔軟にハードウェア構成を柔軟に変更 (要リブート)して余分なサーバを削減
[仮想化ソフト・ミドルウェアを必要とせず、ハードウェア機能として実現]

参考

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Reserved SB機能

Reserved SB機能とは、あらかじめ筐体内に予備のシステムボード(SB)を実装しておき、 万が一、本番運用中のシステムボードに障害が発生した場合でも、 故障したシステムボードを自律的に切り離し、予備のシステムボードを 短時間(リブート)で組み込んで、システムボードを交換することができる機能です。 PRIMEQUEST 3000シリーズは、全モデルでReserved SB機能をサポートしています。 Reserved SB機能を利用すると、システムボード上でハードウェア障害が発生したとき、 以下のような利点があります。

  • システムボード資源の減少がなく、早期復旧が可能
  • システムボード1個のパーティションで、システムボードが故障(SB縮退)しても復旧可能

また、運用中(開発系)のパーティション内のSBも予備のSBとして指定できます。 この機能を使用すると、予備のSBをより有効に活用できます。

※ 予備のSBは開発・検証用途などに利用することが可能(障害時はshutdownされます)

SB障害時の早期システム復旧

予備のシステムボードを用意しておくことで、万が一、運用中のシステムボードに障害が発生した場合でも、 予備のシステムボードに切り替えることで、短時間で当該業務を復旧。 信頼性要件のレベルによってはクラスタ代替として利用可能。

クラスタ構成時も待機サーバの復旧時間を短縮

PRIMEQUESTの信頼性+クラスタ構成+Reserved SB機能

ハード交換を待たずに障害サーバの復旧が可能

  1. SB障害
  2. クラスタによるフェールオーバ
  3. Reserved SB機能による障害サーバのSB切替
  4. 待機サーバの復旧
  5. SBの交換

※ 予備のSBは開発・検証用途などに利用することが可能(障害時はshutdownされます)

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サーバ管理専用ユニット MMB

PRIMEQUESTには装置全体を管理するMMB(サーバ管理専用ユニット)が搭載されています。 MMBは専用のCPUやメモリを持ち、MMBファームウェアが動作しています。 MMBファームウェアはWebユーザインターフェイスを提供しており、 接続したPCなどからPRIMEQUEST管理操作を可能にします。 PRIMEQUEST筐体とパーティションごとのリモート操作が可能となり、 複数業務が稼動するPRIMEQUESTを効率的に管理することができます。
PRIMEQUESTはMMB Web-UI画面による操作が基本となっており、 ハードウェアの状態監視や構成情報表示、エラー情報表示、パーティション管理、 ネットワーク管理、電源制御などの運用管理機能を備えています。
また、PRIMEQUESTでハードウェア故障などのイベントを検出すると、 運用管理ソフトウェアへのSNMP Trap通知やシステム管理者へのメール通知を設定することができ、 常に画面を監視していなくても異常を知ることができます。

主な機能

  • メインラインスイッチ電源投入後のシステム全体またはパーティションの電源投入と切断
  • ファンや電源系ユニット、SB、IOユニットなどの全コンポーネントおよびコンポーンネント内のCPU、メモリ、HDDなどユニットの構成表示と故障や異常の監視
  • 各パーティションのハードウェアの一元管理・監視、構成変更
  • Webサーバを内蔵しており、リモートPCのWebブラウザ (GUI) から簡単操作
  • ログ採取・表示、イベントの通報(E-mail通知、SNMP Trap)

ServerView Agentless Service

ハード監視のためのAgentソフトウェアを導入せずに、MMBで統一したハードウェア監視を実現

  • サーバにAgentを導入するコスト/Agentの運用、保守管理コストの低減
  • ホスト上の監視プロセスによるパフォーマンス低下の回避
  • 業務用ネットワークの負荷とセキュリティ問題を回避

主な監視項目

  • システムボード上のCPU/DIMMとその他のLSI
  • アレイコントローラカード、内蔵ストレージ
  • IOUおよびPCIボックスに搭載したPCIカード
  • 筐体/ユニット各部の温度/電圧、ファンの回転数

高セキュリティ

  1. 独自プロトコルで内蔵管理LAN通信を行い、標準プロトコル前提のアタックを阻止し、パーティション間の汚染伝搬を防止
  2. サーバ管理インターフェース(Web Server、SNMP)をMMBに封印し、セキュリティホールの温床をブラックボックス化
  3. 特定のパーティションの操作のみ許可されたユーザ定義を追加。パーティションに対する誤操作や悪意を持った操作を防止

リモートコンソール(Video redirection)

管理LAN経由でMMBへ接続したリモートPCのWebブラウザで、OSコンソール機能もサポート
(BIOS、ブルースクリーン表示等のOS保守も可能)

  • 各パーティションのハードウェア制御とOS制御をPC1台に集約
  • OSコンソール (ディスプレイ装置) の物理的制約 (接続距離・設置場所) から解放
  • バーチャルメディア機能により、リモートPCの光学ドライブなどをPRIMEQUESTのパーティションから利用可能

参考

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システム統合管理 ServerView Suite

ServerView Operations Managerによるハードウェア監視

ServerView Operations Manager(本体添付ソフトウェア)は、PRIMEQUEST 3000シリーズに標準添付のハードウェア監視ソフトウェアです。近年のサーバは、ハードディスクや電源ユニットなどが冗長化構成となっており、故障してもシステム停止にならず、故障を見逃しやすい傾向にあります。ServerView Operations Managerは、ハードウェアエラーを監視し故障を確実に検出し、システム管理者にビジュアルな画面表示で通知することでシステムの安定運用を支援し、保守効率の向上が図れます。また、既存システム環境で使用されている他の運用管理ソフトウェアと連携し、一元管理することが可能です。

  • システム管理者に通知することでシステムの安定運用を支援します
  • 障害予兆の監視、確実な障害検出(メモリ、ハードディスク等)
  • 障害箇所を特定表示(CPU、システムボード等)
  • サーバ温度や電源変動等の状況監視
  • OSハング時も自動的に再起動可能
  • SNMP(*1)準拠のため、他社製運用管理ソフトウェアとも連携可能

ServerView Operations Managerによる既存のシステム管理環境との連携

統合運用管理されている既存のシステム環境 (UNIX含む) と連携し、一元管理可能

ServerView Installation Manager (SVIM)

ServerView Installation Manager(本体添付ソフトウェア)は、PRIMEQUEST 3000シリーズの初期導入、再構築を支援する「セットアップ支援ツール」です。 導入作業の簡素化、推奨ドライバ、セキュリティパッチの確実なインストールの実施を支援することで安定稼動を実現します。

OSのインストール支援

  • OSインストールに必用なパラメーターを事前設定
  • OS/APLのCD/DVD交換だけでセットアップ完了
  • RAID構築の自動化
  • 同一構成のパーティションを複数インストールする場合、設定を流用可能
  • OSやServicePackなど必要なファイルをネットワーク上の別サーバに格納し、ネットワーク経由でOSインストール可能

運用開始支援

  • 「富士通ドライバ自動適用ツール」で、最新ドライバをダウンロード/インストール
  • サーバ運用に有効な添付ソフトウェアのインストールをガイド
  • OSの「緊急」レベルのホットフィックス、セキュリティパッチを自動適用

参考


  • (*1)
    Simple Network Management Protocol。ネットワーク上に存在する管理対象の機器と、その管理を司る機器の間で、管理情報をやり取りするための通信プロトコル
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  • グリーンICT

グリーンICT

Green Policy Innovation スーパーグリーン製品

富士通スーパーグリーン製品

  • 各国の環境規制に適合(RoHS2指令ほか)
  • 各国の安全規格に準拠(UL/CSA/CBなど)
  • PRIMEQUESTにおける取り組みをさらに強化
    • 消費電力、風量の見える化
    • エコクーリング
    • 高効率電源の採用(80Plus Platinum電源の採用)
    • 消費電力の上限値設定
    • 低消費電力CPUのサポート(消費電力 -20~-30%の小コアCPU)
    • 推奨設置温度18~28℃に対応、40℃環境への対応(オプション)
    • SSD(Solid State Disk : SASディスクに比べ消費電力約50%低減)の拡充
    • 設置スペースを70%に小型化(*1
    • 消費電力性能比を約1.5倍に改善(*1
  • (*1)
    PRIMEQUEST 3800Eと従来モデルPRIMEQUEST 2800E3との同等構成時の比較

消費電力の見える化

PRIMEQUEST 3000シリーズは、装置が消費する電力量の監視を行います。 消費電力情報は、サーバ管理専用ユニット(MMB)のWeb-UI画面上で表示されます。
これにより、実際の使用電力に基づきエネルギー効率を最大化する設置計画を立てることができます。 また、センター全体での使用電力平準化によって、局所的な高温ポイントをなくし、 センター全体の冷却を効率化するなどの電力削減効果が期待できます。

  • 消費電力・吸気温度の監視、通知(MMB)

MMBでの消費電力監視

風量の見える化

PRIMEQUEST 3000シリーズは、システム内のファンの監視を行い、 サーバ管理専用ユニット(MMB)のWeb-UI画面に状態を表示します。 この画面にはサーバが排出する空気の量(風量)も表示されます。
これにより、データセンターやサーバルームの空調機が送り出さなければならない 風量を正確に把握できます。 実運用に沿った最適な空調設計が可能となることで、 データセンターの使用電力量の大部分を占める空調システムの電力削減に役立っています。

  • ファンの状態表示画面(MMB)

MMBでの風量表示

関連情報

エコクーリング

冷却ファン回転速度の最適制御

  • 冷却ファンの回転速度をリニアに変化させることで、ファンの回転数を最適化
  • 冷却グループ毎にファン回転数を制御、温度上昇部分に応じた冷却
  • 実際の部品温度によりファンの回転数を最適化、サーバ負荷に応じた冷却
  • ヒートパイプ付ヒートシンクの採用により低風速での冷却

  • ヒートシンク :
    CPUなど高発熱部品の放熱板。表面積を広げることで、より多くの冷却風を受ける
  • ヒートパイプ :
    CPUの発熱を効率良くヒートシンクへ誘導する (拡散させる) ための管

SB冷却気流の制御

SB内部の気流が効率良く冷却できるよう部品を配置

電源の高効率化

電源変換(AC-DC、DC-DC)の高効率化による消費電力の削減

効率のよい回路や部品を採用した高効率電源の採用

  • スイッチング回路の高周波数化および高効率電源回路の採用(高スイッチング周波数)
  • 低損失整流回路の採用(高効率ダイオード)
  • PRIMEQUEST 3000シリーズは、電源ユニットに対する認証制度 「80 PLUS」における 80 PLUS Platinumを取得した電源を採用

消費電力の上限値設定(Power Saving)

PRIMEQUEST 3000シリーズでは、システム全体の消費電力上限値を設定することができます。消費電力が事前に設定した制限値値に近づくと自動的にシステムの運転を調整し、設定した最大消費電力を超えないようにします。(*2

  • (*2)
    高効率電源ユニット(200V)使用時のみ対応

富士通の環境への取り組み

参考

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