ハイパースケールデータセンター：コンピューティングの未来

公開: 2022-03-21

何十億もの人々と何百億ものデバイスがオンラインになっている今日ほど、コンピューターインフラストラクチャとデータセンターの必要性はかつてありませんでした。企業がこれまでになく迅速に事業を成長させることができるのは何ですか？ハイパースケールのデータセンター。

ハイパースケールデータセンターの定義は何ですか？

従来のデータセンターは、ビジネスに不可欠なデータとアプリケーションを収容する一元化された建物です。データを保存し、コンピューティングおよびネットワーキングのシステムと機器を利用して、ユーザーにリソースへのアクセスを提供します。

ハイパースケールデータセンターは通常のデータセンターよりも大幅に大きく、数百万台のサーバーと仮想マシンを保持できます。これらは、企業プロセスを簡素化および合理化する、応答性が高く、スケーラブルで、費用効果の高いインフラストラクチャを提供します。企業のデータストレージと使用要件が増大するにつれて、ハイパースケールデータセンターはますます重要になります。

建築

ハイパースケールデータセンターは、少なくとも10,000平方フィートのサイズで、超高速ファイバーネットワークで接続された5,000台を超えるサーバーをホストします。テキサス州フォートワースにあるFacebookの5番目のハイパースケールデータセンターは、合計250万平方フィートを超える5つの建物で構成されます。

ハイパースケールデータセンターは、より多くのコンポーネントを保持できるより大きなラックを備え、柔軟性を実現するために簡単に交換できる新しいサーバーアーキテクチャを採用しています。これにより、たとえばサーバーにさまざまな電源やハードドライブを搭載できるようになり、FacebookやGoogleなどのハイパースケールプロバイダーは、その要求を満たすためにスーパーコンピューターを作成する場合があります。

トラフィック

スケーリングは、トラフィックを受け入れ、処理し、ルーティングするためにハイパースケールデータセンターで使用されます。マシンの数を増やすための水平スケーリングと、すでに使用されているマシンの能力を向上させるための垂直スケーリングは、この例です。

オートメーション

ハイパースケールデータセンターにより、企業は継続的な自動化を通じて生産のすべての領域を制御できます。これには、トラフィックの多いWebサイトや、暗号化、ゲノムシーケンス、特殊な処理を必要とする3次元グラフィックスなどの複雑なワークロードの管理が含まれます。

ハイパースケールのサイズ

高まる需要に適応するコンピュータシステムの能力は、「ハイパースケール」と呼ばれます。コンピューターは、単一ノードまたはノードのグループのリソースに依存しています。処理能力、メモリ、ネットワークインフラストラクチャ、またはストレージリソースの増加は、多くの場合、コンピュータシステムのある側面を拡張した結果です。

スケーリングの目的は、安定したシステムを構築し続けることです。そのシステムがクラウド、ビッグデータ、分散ストレージ、またはこれら3つすべての組み合わせに基づいているかどうかにかかわらず、最近では一般的になっています。もちろん、「ハイパー」は「極端」または「過剰」を意味します。ハイパースケールは、単にスケーリングできるだけでなく、大規模かつ迅速にスケーリングできることです。

スケールアップは、既存のデバイスに電力を追加することを含む垂直的なアーキテクチャ戦略であるとよく考えられます。ただし、「スケールアウト」、つまりコンピューティング環境内のデバイスの総数を増やすなどの水平戦略を使用することは、容量を増やすためのもう1つの手法です。

企業は、データセンターをサポートする物理インフラストラクチャと配信システム、コンピューティングタスクをスケーリングする機能（全体的なパフォーマンスと企業の現状を前進させるための桁違い）、および財務力と収益源の3つの領域でハイパースケーリングに対処します。そのようなハイパースケールシステムを必要とする企業の

ハイパースケールの復活

私たちの世界がより技術的に進歩するにつれて、これらの需要を満たすための施設の必要性として、ストレージおよびコンピューティングサービスの需要が高まっています。

大規模なITインフラストラクチャは、2つの開発によって必要とされています。クラウドコンピューティングプラットフォームが2000年代後半に最初に普及したとき、それらはオンプレミスのITワークロードをクラウドに移行したい企業のデマンドアグリゲーターとして機能していました。ユーザーはリソースを提供し、クラウドプラットフォームを使用して迅速に成長することができます。これは、リモートでほぼ瞬時に実行できます。これらのサービスプロバイダーは、将来の需要を見積もり、それを満たすために「一括購入」する場合があります。

さらに、SaaS、ストリーミング、ソーシャルメディアの急速な出現により、このセクターは前進しています。消費者の要求を満たすために、これら3種類のビジネスはすべて、大量のストレージ、コンピューティング、および帯域幅を必要とします。

エンタープライズデータセンターとハイパースケールデータセンター

データセンター、またはコンピュータシステムと、ストレージシステムや電気通信などの関連コンポーネントを収容する構造は、ほとんどのビジネスの中心です。これらの設定には、電源、環境変数、またはセキュリティシステムの障害が発生した場合の冗長性もあります。組織の規模とコンピューティング能力の規模によって、必要なデータセンターの規模と数が決まりますが、大規模企業の単一のデータセンターが小さな町と同じ量の電力を消費するのは通常のことです。また、企業がこれらのデータセンターの1つまたは2つだけを必要とすることも非常にまれです。

ビジネスデータセンターの円滑な運営を維持するには、多大な労力が必要です。均一なマシン動作を保証するためにデータセンターの環境を継続的に維持し、ダウンタイムを最小限に抑えながら一貫したパッチを可能にするパッチプランを設定し、あらゆるタイプの避けられない故障に対処するためにスクランブリングを行います。

中小企業をGoogleまたはIBMと比較対照します。 HDCの単一の包括的な定義はありませんが、HDCは従来のビジネスデータセンターよりも大幅に大きな施設であることを私たちは知っています。市場調査会社のInternationalDataCorporationによると、データセンターに5,000台を超えるサーバーがあり、10,000平方フィートを超える場合、「ハイパースケール」と見なされます。もちろん、これらはHDCの基準を満たすだけの場所です。一部のハイパースケールデータセンターには、数百万とは言わないまでも数十万のサーバーが収容されています。

しかし、IDCによると、これらのタイプの施設を区別するものは他にもあります。グリーンフィールドアプリケーション（制限のないプロジェクト）には、ハイパースケールデータセンターの均一なスケールアウトを可能にするアーキテクチャが必要です。それに加えて、次第に細分化され、高密度になり、エネルギー効率が高くなっている大規模なインフラストラクチャが追加されます。

これらのデータセンターに依存するハイパースケールビジネスには、ハイパースケール要件もあります。ほとんどの営利企業はテクノロジープロバイダーの既製の機器に依存しているかもしれませんが、ハイパースケール企業はコンピューティング環境の実質的にすべてのコンポーネントをカスタマイズする必要があります。巨大なサイズで特殊な機能を追加し、コンピューティングエクスペリエンスのすべての要素をカスタマイズし、すべての設定をいじくり回します。企業がこの規模でそれを実行できるよりも優れた方法はありません。これらの要求の費用は、誰がハイパースケールクラブに参加する資格があるかを決定するものです。

もちろん、ハイパースケールデータセンターを運営する組織にとって、価格設定は参入障壁になる可能性がありますが、それは問題ではありません。それが自動化です。

ハイパーデータセンターを構築する企業は、代わりに自動化、つまり「自己修復」に集中します。これは、避けられない障害や遅延が発生する環境を意味しますが、システムは非常によく制御および自動化されているため、適切に調整されます。。この自己修復の自動化は、優れたデータ効率を促進するため、非常に重要です。

どのようなタイプの人々がハイパースケールを使用していますか？

ハイパースケールプロバイダーは現在、2013年の3倍の大規模データセンターを所有および運営しています。どの企業がそのリストのトップになるかを推測することは難しくありません。

アマゾン、マイクロソフト、グーグル、IBMはすべて、世界のすべての主要エリアにハイパースケールデータセンターを持っており、フェイスブック、アップル、オラクル、アリババは中国のクラウドの巨人であり、それほど遅れをとっていません。

いつでも、これらのA-listersは70メガワット以上と数十万平方フィートを削減する可能性があります。

現在の要件は小さいが、一度に数メガワットを開発する機会を望んでいる企業が次に並んでいます。 Salesforce、SAP、Dropbox、Twitter、Uber、Lyftがそのメンバーです。

ハイパースケールデータセンターの内部

ワシントン州の田舎の中心部にある小さな町であるクインシーには、マイクロソフト、ヤフー、デルなどの企業向けの多くのハイパースケールデータセンターがあります。この地域は、農民と同じ理由でこれらのビジネスにアピールしています。比較的涼しい天候、低い地価、そして十分なオープンスペースです。これらがどれほど巨大であるかを考えると、広く開かれた広がりは注目に値します。 MicrosoftのQuincyHDCは、世界中で45を超えるものの1つであり、24,000マイルのネットワークケーブルを備えています。より人間的なスケールの比較のために、それは地球または6つのアマゾン川の直径よりほんのわずかに小さいです。

Azureをサポートするもう1つのMicrosoftHDCはシンガポールにありますが、これは必ずしも主要都市ではありません。そのハイパースケールデータセンターには、ロンドンとパリを結ぶ215マイルの長さの歩道を建設するのに十分なコンクリートがあります。ハイパースケールデータセンターは、その規模と複雑さによって定義されます。テクノロジーの多くは自動化されているため、多くのHDCは、さまざまな専門分野にわたる大規模なフルタイムの労働力に依存している多くのビジネスデータセンターよりも少ない技術スペシャリストを採用しています。実際、これらのセンターのデータは製品であるため、ハイパースケール企業はHDCの技術者よりも多くのセキュリティ担当者を雇用している可能性があります。

ハイパースケールはコロケーションよりも優れていますか？

前述のように、主要なデータセンターユーザーはすべてビルドアンドリース方式を使用しています。時間、コスト、将来の需要など、多くの変数がこれに影響を与えます。これらのコロケーションプロバイダーは、開発部門としての役割から、要件に合わせた設計、パワードシェルの提供、ユーザーが内部機器の供給を可能にすることまで、ハイパースケール企業の追求においてより独創的になっています。

コロケーションサービスは、一般的に小規模ですが、それでも大規模な企業で使用されます。これらのビジネスは、通常、長期的な拡張計画がありますが、標準的なコロケーションクライアントのように動作します。

最大容量の5つのハイパースケールデータセンター

2021年の時点で、600を超えるハイパースケールデータセンターがあります。 5つの最大のハイパースケールデータセンターとそれらが提供する地域を、10,000平方フィートに5,000台のサーバーがあるハイパースケールデータセンターの従来の定義と比較します。

内モンゴル情報センターは、人々が自国に関する情報を入手できる場所です。

1,070万平方フィートが建物の総面積です。
ChinaTelecomが所有するフフホトの6つのデータセンターの1つである内モンゴル情報ハブは最大です。

Hohhot Data Centerは、中国のHohhotにあります。

合計770万平方フィート
2番目に大きいデータセンターはチャイナモバイルのフフホトデータセンターで、同様にフフホトのインフォメーションハブにあります。

シタデルのキャンパス

合計720万平方フィート
多国籍テクノロジー企業Switchが所有し、ネバダ州北部にあるCitadel Campusは、世界最大のデータセンターです。最大650メガワットの再生可能エネルギーが電力（MW）に使用されます。シリコンバレーの遅延は4.5ミリ秒（ミリ秒）、シリコンビーチの遅延は9ミリ秒、ラスベガスの遅延は7ミリ秒です。

廊坊、中国を拠点とするRange International Information Hub

660万平方フィートが総面積です。
Range International Information Hubは、IBMと共同で構築され、中国の廊坊市の北京と天津の間にある第4世代のスーパーデータセンターです。

ネバダ州ラスベガス：SuperNAPを切り替える

330万平方フィートが物件の総面積です。
Switchは、ラスベガスを拠点とするSuperNAPも所有しています。 SuperNAPでは最大531MWのグリーンエネルギーが使用されます。

将来のハイパースケール

ハイパースケール企業は引き続き環境を支配し、設計、場所、価格設定に全面的に影響を与えています。特定の企業が変わる可能性があるとしても、デジタル化、IoT、およびデータ生成の根本的な傾向は、今後もより多くのデータセンターの需要を刺激し続けるでしょう。そして、ハイパースケールはこれらのかなりの部分を占めるでしょう。