Intel-Architecture (IA) Server: PRIMERGY
あ ら ま し
Abstract
“PRIMERGY”is the most cost-effective server produced by Fujitsu, with an Intel architecture
that allows the Windows Server family and Linux to run on it. This sophisticated Intel-architecture
(IA) server reliably meets a wide spectrum of market needs. In particular, the recent spread of
broadband networks has fueled demand for Intel-architecture servers that can flexibly cope with
rapid changes of demand. Fujitsu has therefore developed the blade server BX300, which completes
the platform required for the broadband network age and meets the multi-server requirements of
space saving, power saving, 24-hour operation, and increased operation and management efficiency.
This paper describes the full lineup of PRIMERGY servers, including the BX300.
PRIMERGYは富士通のサーバ製品の中で最もコストパフォーマンスに優れたサーバであ
る。Intelアーキテクチャを採用しWindows ServerファミリーとLinuxが動作するように設
計されている。最先端技術の導入により高性能・高信頼を実現し，幅広い市場要求に応え
ている。
近年，ブロードバンドネットワークの普及により，負荷の急激な変化に柔軟に対応できる
Intelアーキテクチャサーバが求められるようになった。富士通はこのため，ブレードサーバ
BX300を開発しブロードバンド時代のプラットフォームを完成させた。BX300は複数のサー
バを導入する上で省スペース，省電力，24時間運転，および運用管理の効率化に貢献する，
新時代のサーバである。
本稿では，BX300を含むPRIMERGYの全ラインナップを解説する。
本城康正（ほんじょう やすまさ） IAサーバ事業部第一開発部 所属 現在，IAサーバのシステム開発に 従事。 浜田王才（はまだ おうさい） IAサーバ事業部第二技術部 所属 現在，IAサーバのハードウェア開発 に従事。 武居正善（たけい まさよし） IAサーバ事業部第一開発部 所属 現在，IAサーバの開発に従事。ま え が き
インターネットの普及とともに，ネットワークを中心 としたビジネスが急速に拡大し続けている。ブロードバ ンドネットワークの普及によるサーバ需要の高まりは記 憶に新しい。このため，コストパフォーマンスに優れた Intelアーキテクチャサーバ（以下，IAサーバ）への期 待は大きく，大規模システムや基幹システムへの適用も 始まった。 PRIMERGYではTRIOLEコンセプトに基づき，ネッ トワークやストレージとの親和性の追及，豊富な品揃え とサービスの充実によりこれらの期待に応えている。 本稿ではまずPRIMERGYの全ラインナップを解説す る。さらにラインナップの中で最も革新的なサーバアー キテクチャを実現したブレードサーバBX300について 解説する。PRIMERGYのラインナップ
PRIMERGYはコストパフォーマンスの高い1wayエ ントリサーバからスケーラビリティを追求した4way以 上のモデルをラインナップとして持つ。PRIMERGYで は専用サーバとしてアプライアンスサーバをラインナッ プに加えることによりコアネットワークのインフラスト ラクチャを提供している（図-1）。 インターネットからのデータ処理要求の変動を推測す ることは一般に困難であるため，負荷の急激な変化に対 して柔軟に対処できるインフラストラクチャが求められ ている。PRIMERGYでは，その処理する負荷が分割で きない場合，スケールアップという方式が取られ，1∼ 4wayペディスタル（自立型）タイプと4way以上のラッ クマウントタイプによる単一サーバで対応する。一方， 処理する負荷が分割できる場合，スケールアウトという 方式が取られ，1∼2wayラックマウントタイプとブレー ドサーバによる複数サーバで対応する。 これらの幅広いラインナップはWindows Serverファ ミリーやLinuxで動作する。これらのOS上では多くの 優れたアプリケーションを利用できるため，ユーザが受 け る 利 益 は 大 き い 。 一 般 的 に ビ ジ ネ ス 分 野 で は Windows Serverフ ァミ リー を，科 学技 術分 野で は Linuxをそれぞれ採用する傾向がある。最近のLinuxの 急速な立ち上がりはIA-64（Intel Architecture-64 bit） との関係においても重要視している。ビジネス分野では 信頼度を上げるため，クラスタ技術を利用する場合があ る。また，科学技術分野では性能を上げるため，グリッ ラックマウントタイプ L100 （1way） L200 （2way） P200 P200 （ （2way2way）） P250 （2way） N400 （4way） R450 （4way） T850 （4way～） ブレードサーバ BX300 IA-64 N4000 アプライアンスサーバ ペディスタル（自立型）/ ラックマウント共有タイプ C150 （1way） C200 （2way） F200 （2way） F250 （2way） H250 （2way） H450 （4way） P200 （2way） 図-1 PRIMERGYラインナップ Fig.1-Lineup of PRIMERGY.ドコンピューティングやPCクラスタ技術を利用する場 合がある。 冗長技術などの大型サーバからの技術がIAサーバの 技術と調和することにより最先端技術を生み出し，ビジ ネス分野，科学技術分野，通信分野でIAサーバが急速 に普及している。ラインナップの特長として以下を有し ている。 （1） Intelアーキテクチャ 高性能で拡張性の高いインフラストラクチャを実現し ている。 （2） 高速フロントサイドバス（FSB） 400 MHz（最大3.2 Gバイト/秒）の高速フロントサイ ドバス（FSB）をサポートしている。マルチCPUにお けるプロセッサ性能を引き出し，優れたパフォーマンス を発揮できる。 （3） メモリの性能と信頼性の向上
業界標準の高性能DDR（Double Data Rate）DIMM （Dual Inline Memory Module）を採用している。
信頼性の向上のために次の機能をサポートしている。 ・訂正可能なエラーが一定期間内にしきい値に達したメ モリに対しスペア用メモリにデータを復元後，システ ムから切り離すことによりシステム動作を継続させる スペアメモリ機能。 ・2系統のメモリに同じデータを書き込むことで，片方 のメモリで不具合が生じても，他方のメモリから正し いデータの読出しを行うメモリミラーリング機能。 ・ECC（Error Checking and Correction）機能に加え
メモリ素子障害を自動訂正し，システム動作を継続さ せる機能。 ・DIMM上で特定の1ビットでエラーが頻発した場合に 同一DIMMの予備メモリビットに割り当て直す機能。 （4） 次世代業界標準I/Oバス“PCI-X”の採用 133 MHz 64ビット（最大1,066 Mバイト/秒）で動作 する“PCI-X”により，高速データアクセスを実現して いる。また，ホットプラグ対応“PCI-X”採用によりシ ステムの可用性を向上させている。 （5） ハードウェアの冗長化による信頼性の向上 ハードディスク・電源ユニット・ファンの冗長化によ り，これらのハードウェア故障によるシステムダウンを 防止している。ホットプラグ対応により，サーバ運用時 にも故障ユニットの交換が可能である。ファンの速度が 自動的に切り換わる「プロアクティブファン」機能によ り，低騒音化を実現している。ファン故障や周囲温度上 昇の場合には，ファンの回転数を上げサーバ内部温度を 低下させることによって信頼性を維持している。 （6） アレイコントローラ
上 位 機 種 は SCSI （ Small Computer Systems Interface）アレイコントローラにより，下位機種は IDE（Integrated Device Electronics）アレイコント ローラにより，ハードディスクのRAID（Redundant Arrays of Independent Disks）構成を可能にし，サー バの信頼度を向上させている。 （7） サーバ監視ソフトウェア“ServerView”による 安定稼働の支援 CPU・メモリ・ハードディスク・ファンの稼働状況， シャーシ内の温度，電圧の変化などのサーバ状態を把握 できる。万一トラブルが発生してもサーバ管理者へ通知 を行うとともに，早期原因の究明を支援するため，サー バ情報のロギングやレポーティング機能を提供している。 （8） クラスタシステムに対応 信頼性，拡張性の高いインフラストラクチャが要求さ れる業務に適用可能にするため，“SafeCLUSTER”， “Microsoft Cluster Server（MSCS）”に対応している。
PRIMERGYでは各モデルへこれらの特長を市場に合 わせてバランス良く生かすことによって，高信頼・高性 能プラットフォームを実現した。また豊富なラインナッ プを取りそろえることに加え，“FUJITSU Windows Platform Center”，“FUJITSU IA Solution Center” によるコンサルティングサービスや動作検証を行うとと もに「カスタムメイドプラスサービス」，「クラスタシス テム構築支援サービス」，「リモートサービス」など様々 なサービスの充実を図った。
ブレードサーバBX300の特長
ブレードサーバとは，徹底してTCO（Total Cost of Ownership：コンピュータなどの導入や運用管理に必 要な全経費）削減，および高可用性を追求したブロード バンド時代のプラットフォームである。 BX300（図-2）はTRIOLEコンセプトの代表的な製品 であり，複数のサーバを導入する上で省スペース，省電 力，24時間運転，運用管理の効率化など，ユーザから の要望に応えた製品である。アーキテクチャは標準の IAサーバと100％互換のため，Windows Serverファミ リーやLinuxが動作し，従来のソフトウェアもそのまま 動作可能である。BX300のブレード構造を図-3に示す。 BX300はサーバブレード・スイッチブレード・マネージメントブレード・電源ユニットおよびファンから 構成されている。 BX300の特長を以下に示す。 （1） 高密度（省スペース）・省電力 高さ3U（約13 cm）のシャーシにサーバブレード20 枚を搭載可能とした。CPU数が20のとき高さでBX300 と1wayタイプ1Uサーバを比較すると実装効率で7倍以 上高密度化している（表-1）。 また，低消費電力部品の採用，およびファンなど従来 個別に実装していた部分を共通化して実装することによ り，1Uサーバ（L100）に比べ約1/3の低消費電力化を 実現した。 （2） 1 Gbps LAN 他社に先駆けネットワークをすべて1 Gbps LANで統 一した。シャーシに搭載しているスイッチブレードは サーバブレード10枚単位が2系統のネットワークに分か れて接続されるため，柔軟なネットワーク構成を構築す ることが可能である。 （3） 高信頼性 ECC機能付きメモリを採用しているため，1ビットエ ラーの検出・自動訂正し，多ビットエラーを検出できる。 サーバブレードにはサーバ用モデルの高信頼性2.5イ ンチハードディスクドライブを採用した。 （4） 高可用性 各ブレード，電源ユニット，およびファンは冗長設計 しており，万一の故障時も連続運転が可能である。さら にホットプラグにも対応しており，システムを止めるこ となく故障ブレード，電源ユニット，およびファンを交 換可能としている。 サーバブレードはRAIDコントローラによりハード ウ ェ ア RAID （ RAID1 ） に 対 応 し た 。 2 ス ロ ッ ト の DIMMはメモリ障害時，縮退運転が可能である。 サーバブレードは2系統のLANを持ち，フェイルオー バーに対応したソフトウェアによりLANの冗長化に対 応した。スイッチブレードのLANはスパニングツリー 機能(注1)（802.1D）を持ち，外部LANの冗長構成をとっ たネットワークに対応する。 （5） 保守 ブレードをシャーシに搭載すると同時にネットワーク 結線もされるミドルプレーンコネクタを採用した。この ため，サーバブレードとスイッチブレードの接続はケー ブルレスとなり，結線作業を不要とした。 前述の高可用性で述べたホットプラグ機能と連携し， 前面または後面からシャーシを引き出さずに各ブレード， 電源ユニット，およびファンを保守可能とした。 （6） 運用性 “SystemcastWizard Professional”や“ServerView” などを採用することにより，運用管理の効率的な環境を 実現した。 “SystemcastWizard Professional ”と は 複 数 の ブ (注1) フレームの無限ループによるネットワークダウンを回避する機 能。ループ状（冗長）に構成されたネットワークに流れるフ レームが無限にループするのを防止する。 高さ3U ハードディスクドライブ×2 CPU×1 DIMM×2 図-2 BX300のシャーシ（上）とサーバブレード（下） Fig.2-Chassis (upper) and server blade (lower) of BX300.
サーバ ブレード×20 マネージメント ブレード×2 スイッチ ブレード×4 ミドルプレーン コネクタ×1 ファン（前面）×1 図-3 BX300のブレード構造 Fig.3-Blade structure of BX300. 表-1 実装効率比較 CPU数 高さ 装置構成 20 3U BX300×１台
レードに対しRAIDの構築，HD区画の作成，OSのイン ストールおよびIPアドレスの設定などを一括して行う ことを支援するデプロイメントソフトウェアである。 デプロイメントサーバ(注2)から，ディスクイメージを ターゲットのサーバブレードにリストアし，OSとアプ リケーションの環境をまとめて短時間で構築できる。各 サーバのコンピュータ名，IPアドレスなどの個別情報 もあらかじめ設定された情報に従って自動的に設定可能 である。 マルチキャスト配信を利用すれば，複数台のサーバブ レードが対象でも高速にリストアできる。例えば，約 1 GバイトのWindows OSをリストアするために要する 時間は，ブレードの枚数に依存せず約5分である。 “ServerView”とはグラフィカルにサーバの状態を 監視する管理ソフトウェアである。 図-4はBX300のServerView画面である。機能として， 予兆監視，リモート管理，再起動，通報，ロギング，ス ケジュール運転，サーバグループ管理などがある。 Windows ServerファミリーとLinuxに依存することな く，PRIMERGYが共通画面でツリー構造により表示可 能であるため，複数のBX300とほかのPRIMERGYを合 わせて容易に階層管理可能である。 (注2) 複数のサーバブレードを一元的に管理するサーバ。 （7） サーバブレード 一般的にハードディスクドライブの寿命を延ばすため には動作温度を下げる必要がある。 BX300のサーバブレードは図-5に示すように直接外部 から取り入れた最も冷たいエアーでハードディスクドラ イブを冷却する構造になっている。これにより2.5イン チのハードディスクの信頼性を高めている。 （8） スイッチブレード レイヤ2のワイヤドスピード構成のスイッチであり， サーバブレード接続用10ポート，外部接続用3ポートを 持つ。前述（4）項の高可用性で述べた機能以外にリン 図-4 BX300のServerView画面 Fig.4-BX300 on ServerView. サーバブレード スイッチブレード Airflow Airflow . . . ×10 . . . ×10 1 Gbp s LAN ミドルプレーン 図-5 BX300の冷却方式 Fig.5-Cooling method of BX300.
クアグリゲーション(注3)機能（802.3ad），優先制御， ポートミラーリング（ポートモニタリング(注4)），フロー 制御( 注 5)（802.3X），VLAN，SNMP( 注 6)によるネット ワーク管理（MIB(注7)），RMON(注8)（RFC2819）による 遠隔監視機能に対応した。 （9） マネージメントブレード 各ブレードの故障時にほかのブレードへ影響が出ない ようにするため，独立したブレードボードにしている。 専用コントローラの搭載により，電源・ファン・温度状 態と各ブレードの監視/制御（電源オン/オフ，リセット など）を可能とした。キーボード・ビデオ・マウスの切 替機能を装備したため，20台のサーバブレードが1台の (注3) 2台のスイッチ間の経路を複数化し，高速/高信頼なバックボーン との接続を実現する機能。複数の物理回線を束ね論理的な1本の リンクとして扱うことにより，冗長性の向上と帯域幅の拡大を 実現する。BX300は合計2 Gbps帯域の確保に対応した。 (注4) 障害時などに任意のポート上のデータを別のポートでモニタリ ングできる機能。特定のポートで送受信したフレームを指定し たポートにコピーして中継する。 (注5) トラヒック集中によるパケット廃棄を回避する機能。受信バッ ファがいっぱいになったときに，フレームを受信したポートか らの送信をストップする。 (注6) TCP/IPネットワーク管理の標準プロトコル。ネットワークの構 成や，ハブ，ルータなどのネットワーク機器に関しての管理情 報のやり取りに使用される。 (注7) ネットワーク機器を監視，制御するために使用される体系化し た管理情報項目群。 (注8) ネ ッ ト ワ ー ク 上 の ト ラ ヒ ッ ク 管 理 を 行 う た め の MIB （Management Information Base）。
コンソールで一元管理可能である。 また，システムCMOSコンフィグレーションのバッ クアップ/リストアにより，BIOS設定情報をマネージメ ントブレードに保存し，書き戻すことができるため， サーバブレードの交換作業が容易になった。
BX300の適用形態例
BX300はスケールアウト方式による負荷分散の代表 的なサーバであり，とくに高密度実装にフォーカスした。 このためサーバの3階層モデル（フロントエンド，ミッ ドティア，バックエンド）のフロントエンド層での利用 やミッドティア層のアプリケーションサーバとして利用 されることを期待している。以下にBX300を用いた典 型的な適用形態例を示す。 （1） サービスプロバイダ適用形態例 図-6はサービスプロバイダにおいてBX300上でWeb サーバとアプリケーションサーバを想定した適用例であ る。24時間運転，省スペース，省電力，一括管理，一 括インストールなどの要望に応えることができる。 Webサーバがフロントエンド層に，アプリケーション サーバがミッドティア層にそれぞれ相当する。 各層で信頼性を向上させる構成方法が考えられる。フ ロントエンド層に対しては冗長・ポート非分離構成によ インターネット スイッチHub/ ＃1 ルータ/ ファイア ウォール ロード バランサ ブラウザ （ユーザ） Hub/ スイッチ ＃2 DB/ ファイルサーバ デプロイメントサーバ サービスプロバイダ BX300 スイッチ＃2 スタンバイ （a）冗長・ポート非分離構成 （b）冗長・ポート分離構成 アクティブ サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド スイッチ ブレード スイッチ＃1 スイッチ＃2 スイッチ ブレード サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド スイッチ ブレード スイッチ ブレード サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド スイッチ ブレード スイッチ ブレード サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド サー バブ レ ー ド スイッチ ブレード スイッチ ブレード スイッチ＃1 スイッチ＃1 Web/ アプリケーション サーバ 図-6 サービスプロバイダ適用例 Fig.6-Example for service provider.りBX300内外のLANを冗長化する方法である｛図-6 （a）｝。ミッドティア層に対しては冗長・ポート分離構 成をとることによりBX300内でクラスタを構築し2重化 する方法である｛図-6（b）｝。 （2） オフィス利用適用形態例 図-7はオフィス利用を想定した適用例である。ここで は従来複数のサーバで構成していた処理を，サーバブ レードごとに割り付けることで，1台のブレードサーバ に集約し，非常にコンパクトなシステムを構築すること ができる。 この適用例ではBX300内をDMZ構成(注9)とすることで ケーブリング，セキュリティ，運用管理などでTCO削 減を実現するものである。 インターネットからのWebサーバへのアクセスに対し てはファイアウォール#1を経由するため，アクセス制 御の保護が可能である。ファイアウォール#2によりイ ンターネットからのアクセスやWebサーバからのアクセ スが直接オフィス内へに流れることを防ぎ，同時に最小 限にするため，オフィス内のLANの安全性が向上する。 また，オフィス内からのアクセスもこれらのファイア (注9) ファイアウォールによって外部（インターネット）からも内部 （企業内イントラ）からも隔離された区域のこと。DeMilitarized Zone，非武装セグメントとも呼ばれる。 ウォールによりアクセスの制御が可能になる。 （3） HPC適用形態例
図-8はHPC（High Performance Computing）利用 を想定した適用例である。 近年PC（Personal Computer）クラスタと呼ばれる コストパフォーマンスに優れたHPC環境が注目を集め ている。例えば，業務分野では膨大なデータに対する検 索処理に，研究・開発分野では従来ベクトル機相当の計 算機能力を必要とした処理に，PCクラスタを適用する 事例が増えている。 本適用例はこのPCクラスタの1形態である。 図-9は，富士通が開発したPCクラスタ用BLAST(注10) “Hi-per BLAST”を使用した場合のPCクラスタの性能 比較を示している。比較に関しては実行時間，コスト， 電力を含めてもよいが，ここではHi-per BLASTにおけ る実行時間で比較している。ここで粗い計算パワーを周 波数×CPU数とすれば，P250は2.4 GHz×2CPUのた め 4.8 GHz と な り ， BX300 は 866 MHz × 20CPU （ 20 サーバブレード）のため17.3 GHzとなる。計算パワー
(注10) Basic Local Alignment Search Toolsの略。相同性検索と呼ばれ るツールの一つで，バイオインフォマティクス分野では使用頻 度が高い。アルゴリズムが高速で比較的短時間に検索を完了す ることができるが，検索対象となるデータベースが急速に増大 しており，さらなる高速化が望まれている。 インターネット Hub/スイッチ オフィス NAS★ BX300
★：Network Attached Storage
スイッチ ブレード スイッチ ブレード 非冗長・ポート分離構成 インターネット ユーザ はサーバブレード を示す。 ファイア ウォー ル # 1 ロー ド バ ラ ン サ メ ー ルサー バ スイッチ ブレード ファイア ウォー ル #2 Pro xy サーバ アプ リケ ー シ ョ ン サー バ スイッチ ブレード スイッチ We bサーバ We b サーバ ＤＮ Ｓ サ ー バ DN S サーバ メ ー ルサー バ 図-7 オフィス利用適用例 Fig.7-Example for office use.
は4倍程度BX300の方が大きい条件下で，実行時間は6 倍程度BX300の方が良いことが分かる。
