データセンターとは? - クラウドデータセンターの説明

データセンターとは

データセンターは、コンピューティングマシンとそれに関連するハードウェア機器を保管する物理的な場所です。これには、サーバー、データストレージドライブ、ネットワーク機器など、IT システムが必要とするコンピューティングインフラストラクチャが含まれています。これは、企業のデジタルデータを保存する物理的な施設です。

データセンターが重要な理由

どの企業でも、ウェブアプリケーションの実行、顧客へのサービスの提供、製品の販売、またはアカウント、人事、および運用管理のための内部アプリケーションの実行のために、コンピューティング機器が必要です。ビジネスが成長し、IT の運用が増えるにつれて、必要な機器の規模と数量も指数関数的に増加します。複数の支店や場所に分散された機器は、メンテナンスが困難です。代わりに、企業はデータセンターを使用して、デバイスを中央の場所に配置し、費用対効果の高い方法で管理しています。オンプレミスで維持する代わりに、サードパーティーのデータセンターを使用することもできます。

データセンターには、次のようないくつかの利点があります。

バックアップ電源で、システム停止を管理
複数のマシンにわたるデータレプリケーションで、ディザスタリカバリを実行
温度管理設備で、設備寿命を延長
簡単にセキュリティ対策を実装し、データ保護法に準拠

コンピューティング
ストレージ
ネットワーク

また、データセンター機器には、電力システムなどのサポートインフラストラクチャが含まれており、主要な機器が効果的に機能するのに役立ちます。

コンピューティングインフラストラクチャ

コンピューティングリソースには、さまざまな内部メモリ、処理能力、およびその他の仕様を持ついくつかの種類のサーバーが含まれます。いくつかの例を以下に示します。

ラックサーバー

ラックサーバーは平らな長方形のデザインで、サーバーキャビネットのラックまたは棚に積み重ねることができます。キャビネットの特徴としては、メッシュドア、スライドシェルフや他のデータセンターリソース (ケーブルやファンなど) 用のスペースなどがあります。

ブレードサーバー

ブレードサーバーはモジュラーデバイスであり、複数のサーバーを小さな領域に積み重ねることができます。サーバー自体は物理的に薄く、通常はメモリ、CPU、統合ネットワークコントローラー、およびいくつかの内蔵ストレージドライブしかありません。複数のサーバーをシャーシと呼ばれるストレージユニットにスライドさせることができます。シャーシは、内部のサーバーが必要とするコンポーネントを容易に追加できるようにします。ブレードサーバーは、ラックサーバーよりも占有スペースが少なく、処理速度が速く、配線が最小限で済み、消費電力が少なくなります。

ストレージインフラストラクチャ

データセンターのストレージシステムには次の 2 つのタイプがあります。

ブロックストレージデバイス

ハードドライブやソリッドステートドライブなどのブロックストレージデバイスは、データをブロック単位で保存し、数テラバイトのデータ容量を提供します。ストレージエリアネットワーク(SAN) は、複数の内部ドライブを含み、大規模なブロックストレージシステムとして機能するストレージユニットです。

ファイルストレージデバイス

ネットワーク接続ストレージ (NAS) などのファイルストレージデバイスには、大量のファイルを保存できます。それらを使用して、画像および動画のアーカイブを作成できます。

ネットワークインフラストラクチャ

ケーブル、スイッチ、ルーター、ファイアウォールなどの多数のネットワークデバイスが、他のデータセンターコンポーネントを相互に接続したり、エンドユーザーの場所に接続したりします。システム全体で完璧なデータ移動と接続を行えます。

サポートインフラストラクチャ

データセンターには、次のコンポーネントも含まれています。

電源サブシステム
無停電電源装置 (UPS)
バックアップ発電機
換気および冷却装置
消火システム
建物のセキュリティシステム

これらのデータセンターコンポーネントは、データセンター設備を中断することなく使用できるように、主要な機器をサポートします。

データセンター設計の基準

データセンターの規模と複雑さが増し、機密情報や重要な情報が保存されるようになると、政府やその他の組織がデータセンターに規制を課しました。Telecommunications Industry Association (TIA) は、データセンター設計のすべての側面をカバーする次の 4 つのレベルまたは標準を確立しました。

アーキテクチャとトポロジ
環境設計
電源および冷却システムと配電
配線システム、経路、および冗長性
安全と物理的なセキュリティ

同様に、Uptime Institute は、サイトのパフォーマンスを客観的に比較し、インフラストラクチャへの投資をビジネス目標に合わせるために 4 つのティアを確立しました。以下に、データセンターの 4 つのティアを示します。

ティア I

ティア I データセンターは基本的なキャパシティーレベルで、オフィス環境およびそれ以降の IT システムをサポートします。ティア I 施設の要件には次のようなものがあります。

停電および急増用の無停電電源装置 (UPS)
IT システムの物理領域
年中無休で稼働する専用冷却装置
バックアップ発電機

ティア I は、人的ミスによるサービスの中断から保護しますが、予期しない障害や停止からは保護されません。また、ティア I データセンターでは年間 29 時間のダウンタイムが予想されます。

ティア II

ティア II 施設では、メンテナンスと中断に対する安全性を高めるために、追加の冷却コンポーネントが提供されます。例えば、これらのデータセンターには次のものが必要です。

エンジン発電機
チラー
冷却ユニット
ポンプ

ティア II データセンターをシャットダウンせずにコンポーネントを削除することはできますが、予期しない障害がシステムに影響を与える可能性があります。ティア II データセンターでは、年間 22 時間のダウンタイムが予想されます。

ティア III

ティア III データセンターはデータの冗長性が高く、システムをシャットダウンせずに機器を保守または交換できます。また、年間のダウンタイムを 1.6 時間に限るようにするために、電源や冷却ユニットなどのサポートシステムに冗長性を取り込んでいます。

ティア IV

ティア IV データセンターには、計画されたイベントと計画外のイベントの両方による中断を回避するために、物理的に分離された複数のシステムが含まれています。それらは完全に冗長なシステムで完全に耐障害性があり、年間わずか 26 分のダウンタイムを保証できます。

データセンターサービスのタイプ

要件に応じて、さまざまな種類のデータセンターサービスから選択できます。

オンプレミスデータセンター

オンプレミスデータセンターは、その企業の機密データと重要なアプリケーションを保存する完全所有の企業データセンターです。データセンターをセットアップし、継続的な運用を管理し、機器を購入して維持します。

メリット:エンタープライズデータセンターでは、リスクを社内で管理できるため、セキュリティが強化されます。データセンターは要件に合わせてカスタマイズできます。

制約:独自のデータセンターを立ち上げ、継続的な人件費と運営費を管理するにはコストがかかります。また、1つのデータセンターだけでリスクの高い単一障害点になる可能性があるため、複数のデータセンターが必要です。

コロケーションデータセンター

コロケーション施設は、サーバー、ラック、およびその他のコンピューティングハードウェアを保存するスペースを借りることができる大規模なデータセンター施設です。コロケーションセンターは通常、冷却やネットワーク帯域幅などのセキュリティおよびサポートインフラストラクチャを提供します。

メリット:コロケーション施設は、継続的なメンテナンスコストを削減し、ハードウェアを収納するための固定月額費用を提供します。ハードウェアを地理的に分散して遅延を最小限に抑え、エンドユーザーに近づけることもできます。

制限事項：世界中のさまざまな地域を対象とするコロケーション施設を調達するのは難しい場合があります。拡大するにつれて、コストもすぐに増える可能性があります。

クラウドデータセンター

クラウドデータセンターでは、スペースとインフラストラクチャの両方をレンタルできます。クラウドプロバイダーは、完全なセキュリティとコンプライアンスを備えた大規模なデータセンターを維持しています。柔軟に使用および支払いが行えるさまざまなサービスを利用して、このインフラストラクチャにアクセスできます。

メリット:クラウドデータセンターは、ハードウェアへの投資とインフラストラクチャの継続的なメンテナンスコストの両方を削減します。これにより、使用オプション、リソース共有、可用性、および冗長性の面で柔軟性が高まります。

AWS がデータセンターを管理する方法

AWS にはリージョンという概念が存在します。これは、データセンターが集積されている世界中の物理的ロケーションのことです。また、論理的データセンターの各グループは、アベイラビリティゾーン (AZ) と呼ばれています。各 AWS リージョンは、1 つの地理的エリアにある、複数の、それぞれが隔離され物理的にも分離された AZ によって構成されています。各 AZ は 1 つ以上の物理データセンターで構成され、各 AZ は、場所、電力、および水の供給に関して他の AZ から完全に分離されるように設計されています。

リージョンを 1 つのデータセンターとして定義することが多い他のクラウドプロバイダーとは異なり、すべての AWS リージョンの複数の AZ 設計では、信頼性、スケーラビリティ、可能な限り低いレイテンシーなどの利点がさらにもたらされます。以下に例を示します。

AZ により、アプリケーションをパーティション分割して高可用性を実現できます。アプリケーションが AZ 間で分割されている場合、企業は停電、落雷、竜巻、地震などの問題からより安全に隔離され保護されます。

AWS リージョン内の AZ は、AZ 間に高スループットかつ低レイテンシーのネットワーキングを提供する、完全に冗長性を持つ専用メトロファイバー上に構築された、高帯域幅、低レイテンシーのネットワーキングで相互接続されています。

AZ 間のトラフィックは暗号化されます。AZ 間の同期レプリケーションを実行するのに十分なネットワークパフォーマンスを備えています。

さらに、AWS はデータセンターのセキュリティを 4 つのレイヤーまたはレベルで提供します。

境界レイヤー

境界セキュリティ対策により、以下を使用して物理機器のアクセス制御が可能になります。

セキュリティガード
フェンシング
セキュリティフィード
侵入検知技術
エントリーコントロールとモニタリング

インフラストラクチャレイヤー

インフラストラクチャ層のセキュリティは、機器を損傷や過熱から保護します。これには、次のような措置が含まれます。

世界クラスの冷却システムと消火設備
バックアップ電源設備
定期的な機械のメンテナンスと診断
水、電力、電気通信、およびインターネット接続のバックアップ

データレイヤー

データレイヤーセキュリティは、データ自体を不正アクセスや損失から保護します。このレイヤーの典型的な措置には以下があります。

データセンターにおける脅威および電子侵入検知システム
サーバールームアクセスポイントの電子制御装置
年間を通じて 2,600 以上の要件の外部監査

環境レイヤー

環境層は、持続可能性をサポートする環境管理対策に特化しています。以下はその措置の一部です。

洪水、火災、その他の自然災害を自動的に検出するセンサーと対応機器
自然災害による混乱を回避および軽減する方法を概説した運用プロセスガイド

100% 再生可能エネルギーと環境規模の経済

AWS ハイブリッドクラウドサービス

AWS ハイブリッドクラウドサービスは、オンプレミスとクラウドのデータセンターの両方で一貫した AWS エクスペリエンスを提供します。コンピューティング、ネットワーク、ストレージ、セキュリティ、アイデンティティ、データ統合、管理、モニタリング、オペレーションなど、幅広いサービスから選択して、お客様固有の要件やユースケースを満たすハイブリッドアーキテクチャを構築できます。例えば、次のサービスの使用を決定することもあるかもしれません。

AWS Outposts は完全マネージド型のサービスで、実質的にすべてのデータセンター、コロケーションスペース、またはオンプレミス施設に同じ AWS インフラストラクチャ、サービス、およびツールを提供し、一貫したハイブリッドエクスペリエンスを実現します。
AWS Direct Connect は、ネットワークを AWS に直接接続し、パブリックインターネットをバイパスすることでパフォーマンスを向上させます。このような接続は、世界中の 100 以上の場所で行われ、速度は 50 Mbps から始まり、最大 100 Gbps まで拡張されます。
AWS Snow Family デバイスは、エッジと AWS の間でデータを収集して処理するため、アプリは最も過酷な条件でも動作します。
AWS Wavelength は、アプリケーションの応答時間を短縮するために、5G ネットワークのエッジに AWS のコンピューティングサービスとストレージサービスを組み込んでいます。

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データセンターとは何ですか?