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Honeywell社
効率的なエンジニアリング・ネットワーク・インフラの構築
多くの企業は、生産性を下げ、製品開発サイクルを遅らす旧いエンジニアリング・ネットワークをまだ利用しています。こういった企業は、高い代価を払ったにもかかわらず、結局他社への優位性を低下させ、市場機会を失うことになります。ほとんどの企業は最新のシステムを選択しようとしますが、どこでスタートすべきかがなかなか判断できません。従来のシステムから最新のエンジニアリング・ネットワーク・インフラへの移行は、難しいのです。その上、システムの移行中も通常どおりビジネスを続行しなければなりません。一体どうすれば、システムの移行を完了できるのでしょうか。

最新のエンジニアリング・ネットワークとは

理想的なネットワークを定義してほしいと10人の専門家に依頼すれば、おそらく10通りの定義が返ってくるでしょう。ネットワークの定義は、主にテクノロジーの問題に関連しています。

ここではテクノロジーから始めずに、まず機能面から最新のエンジニアリング・ネットワークとはどういうものかを説明してみましょう。簡単に言うと、最新のエンジニアリング・ネットワークの目的は、複数のワークステーション・ユーザに対して、現在のアプリケーション・リリースやエンジニアリング・データへの高速アクセス機能を提供することであり、それによってワークステーション・ユーザは、彼ら自身の現環境の内外にいるエンジニアリング専門家と協力できるようになります。さらに、今日のネットワークは、データ・セキュリティ、ユーザ認証、バージョン管理、プリンタ・アクセス、電子メール、OS管理、アプリケーション・サポートといった様々な問題を処理する、多種多様なサービス機能をカバーしなければなりません。

テクノロジー面では、最新のエンジニアリング・ネットワークには、技術の最先端を行く、しかも成熟して安定したハードウェアとソフトウェアを組み込む必要があります。つまり、今日の環境でいえば、UNIXまたはMicrosoft® Windows の最新リリース(または最低限、1つ前のメジャー・リリース)が稼動するRISCアーキテクチャないしIntelアーキテクチャのワークステーションが必要です。多くの場合、UNIXとMicrosoft® Windows の両方、さらにはおそらく従来のオペレーティングシステムも稼動するRISCおよびIntelワークステーションから構成されていなければなりません。RISCにしろIntelにしろ、エンジニアリング・ワークステーションには高解像度のカラー・ディスプレイと高性能2D及び3Dグラフィックス・ボードが必要です。

ネットワーク・サービス面ですが、まず、イントラネットとインターネットへのアクセス機能は必須です。社内の通信や外部のベンダー、カスタマ、サプライヤとの通信を行う、電子メール・サービスも必要です。ネットワーク上のユーザは、共通のエンジニアリング・データを格納している中央データ・ストレージへの共有アクセス機能を持たなければなりません。また、データを偶然または故意の破損や損失から守る、定常的なメカニズムもなければなりません。その他、基本的な機能として、タイム・サービス(xntp)、分散ネーム・サービス(DNSまたはWINS)、分散認証方式(DCEまたはNIS)が必要です。

基本的な質問

単一ネットワークの要件は、環境とアプリケーションによって決まります。以下にあげる基本的質問に対する解答から、要件を導き出さねばなりません。

どれだけの規模の環境が必要か?
ユーザの総数とグループ分けによります。

必要な基本ネットワーク・サービスは何か。どこで必要か?
NFS、CIFS、NIS、DCE、DNS、SMTP、XNTP、NNTP、DHCP、WINS、bootpなどです。
Xウィンドウ、端末サーバ、ネットワーク・プリンタ、ネットワーク・データ・サーバに対するサポート機能も必要です。集中アーキテクチャと分散アーキテクチャを比較分析しなければなりません。

アプリケーションの要件は何か。それはどこに置かれるか。
ローカル・バイナリとリモート・バイナリの比較評価、リビジョンの管理と更新、パッチの頻度。

予測されるベンダー・システムのクラスおよびそのミックス状態はどうか?
ハイエンドおよびローエンドのX端末と共有リソースによります。

デスクトップ・ワークステーションの構成はどうなるか。
ディスク及びメモリ容量、グラフィックス・サブシステム、テクスチャ・メモリ、32bit/64bitOSの選択等、様々なアプローチを検討します。

数多くあるバリエーションの一部でさえ、1文では考察することはできないため、最新のエンジニアリング・ネットワークの模範的なサンプルを見てみましょう。

複合的エンジニアリング環境内の移行

1990年代の初期、HPのSpace and Strategic Systems事業部(フロリダ州クリアウオーター)では、エンジニアリング部門が成長したため、古くなったネットワーク構成では対処しきれないことに、気がつきました。管理作業はどんどん困難になり、時間を浪費するようになりました。その上、エンジニアはより高性能のデスクトップ環境を要求するようになりました。

エビオニクス(航空電子工学)サブシステムの設計とシミュレーションに使用されていた、もともとのワークステーション構成は、Apolloシリーズ400による数百のドメイン・システムをトークンリングLANで接続したものでした。数年の間に旧いイーサネットLANに何台かHP-UXシリーズ700ワークステーションが接続され、システムは強化されました(図1)。LAN全体で、ワークステーション、ファイル/計算サーバ、X端末、プリンタなど、200以上のノードがつながっていました。サードパーティ製のCAEアプリケーション・パッケージは、ほとんどネットワーク・ライセンス・サーバをベースにしていました。CAEアプリケーション・パッケージの約80%はECAD(ほとんどMentor Graphics製)で、20%はMCAD(SDRC製)でした。

図1 図1: 典型的なイーサネット・バックボーンは、Honeywell社の要件を満たすには不十分でした。つまり、複数のイーサネット・セグメントを完全に処理できず、大容量サーバのネックとなりました。高性能ワークステーションは利用可能な帯域幅を浪費しました。ルータはネットワーク・レイテンシー(待ち時間)を増大させ、ネットワーク・パフォーマンスを低下させました。
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以上のような旧いネットワーク構成でエンジニアリング部門の運営がうまくいっていたときは、ネットワークの問題に対処しさえすれば、明らかにエンジニアリングの生産性は向上し、開発サイクルは短縮可能でした。CIMD/CADシステムのスタッフ・エンジニア、Lee Dreger氏の指導のもと、エンジニアリング部門は、3年以内にApolloからUNIXへの移行を完了することを目標として、移行計画を進めようとしました。その結果、各移行目標の策定、既存インフラの問題点の認識、それに各問題点に対する行動計画などが進められました。

簡単に言うと、移行目標は次のとおりでした。
  • 計算のスループットと能力を高める
  • ログイン位置およびデータ位置の透過性を維持する
  • Apollo/DomainとUNIX間に基本的な相互運用性を提供する
  • システム管理の複雑さとサポート作業を軽減する
  • 大規模な環境へスケールアップするアーキテクチャを実装する

最初、Lee Dreger氏と彼のグループは、移行作業を成功させるために対処しなければならない重要な問題を特定しました。まず彼らは、すべてのシステムを同時に移行しないほうがいいだろうと考えました。移行過程で混在環境をサポートしなければならなくなるからです。ネットワーク構成も重要な問題でした。新しい高性能システムはイーサネット・ベースであるのに対して、Apolloシステムは12Mb/秒のトークンリングLANベースだったのです。さらに、問題を複雑にしたのは、エンジニアリング部門の既存のイーサネットが限界に達していたということです。ネットワーク管理をエンジニアリング部門で行うのか、IT部門で行うのかという問題もありました。UNIXとApollo/Domainとで異なるデータ・ストレージ・モデルが存在することも、重要な問題でした。小規模なプロジェクトやユーザ・データは部門全体が扱っていたのに対して、大規模プロジェクトはApolloファイル・サーバが管理していました。結局、試行錯誤する時間はなく、最初から最後まで専門家の知識が必要でした。すなわち、HPやMentor Graphicsなどの大手サプライヤと緊密に協力し、Honeywell社社内の他のUNIXサイトの助言も得ました。

移行戦略の作成

数多くの問題と格闘し、色々なトレードオフを検討した末、Lee Dreger氏と彼のチームは、移行戦略のベースとなる、基本的な決定をくだしました。まず、大規模で複雑な環境であることを認識し、データ・バイナリとアプリケーション・バイナリを集中化しよう、という決定です。集中化すれば、システムやデータの管理が容易になります。しかし、ネットワーク・サーバとデータ・サーバの設計が不適切なら、性能が犠牲になりかねませんでした。また、集中化はエンジニアリング環境で使われていた古いモデルを根本から変更するということでもありました。従来、データ・バイナリとアプリケーション・バイナリはエンジニアリング環境内に広く分散していたからです。

次は、ネットワークと主要サーバをクリティカルなリソースとして扱う、という決定でした。事後反応が起こるのを避けるために前もって対応しておいたほうがいいだろうと、Leeは考えました。これは基本的に、ネットワーク・インフラに十分な労力をかけて、思い通りの長所を必ず実現させ、満足のいく投資効果を得ようとしたのです。

計画の実現

Lee Dreger氏と彼のチームはApolloネットワーク環境を経験済みだったので、拡張制限など大規模ネットワークの数多くの問題を予測できました。

信頼性の高いサーバにサービスとデータを集中するという考え方は、ワークステーションの性能が重要になります。ネットワークを介したI/Oが急増すると性能が低下すると、一般的に考えられていました。従来のネットワークでは、そのとおりです。しかし彼らは、性能低下の可能性を予測し、新しいネットワークには充分な性能と帯域幅があると確信していました。

性能を最大化するために、Lee Dreger氏は、フラット・ネットワーク・トポロジー(IPサブネットがなく、したがってネットワークをスローダウンさせるルータがない)を選択しました。ネットワークのベースは、100 Mb/秒のFDDIデュアル・アタッチ・リング・バックボーンと、イーサネット・スイッチ(FDDI-to-Ethernet変換ブリッジ機能を有する)です(図2)。サーバは100 Mb/秒のFDDIネットワーク接続ボードを装備し、デスクトップは専用の10 Mb/秒(10BaseT)イーサネット接続ボードを搭載します。

図2 図2:このネットワークは、ハブ・ルーム間およびビル間で24対のマルチモード・ファイバーを使用します。ハブ・ルームとデスクトップの間ではカテゴリ5UTPケーブルが使用されます。3COM LanPlex 6012ハブはイーサネット・スイッチ、FDDI変換ブリッジおよびFDDI集信装置として動作します。
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ネットワーク性能にとって決定的なのは、イーサネットLANスイッチング・ハブです(図3)。このハブはロー・レイテンシー(待ち時間が少ない)で高性能のマルチポート・ブリッジです。それぞれプロトコルに依存しないMACレイヤ・ブリッジ(OSIレベル2)として動作します。通常、性能を上げるために共有メモリ・アーキテクチャを採用しています。このハブは衝突ドメイン(イーサネット・セグメント)を切り離します。変換ブリッジなどの機能を提供するハブもあります。カットスルー・スイッチを使うオプションもありました。しかし、カットスルー・スイッチは高速ですが、エラーは除去しません。
図3 図3:イーサネットLANスイッチング・ハブは、ネットワーク性能にとって重要なインテリジェント・スイッチング・マトリックスを提供します。
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以上のアーキテクチャにはいくつもの長所があります。まず、サーバとデスクトップとのネットワークI/Oは、ローカル・ディスクI/Oと同等です。次に、クライアントはすべてのサーバに対して同様にアクセスできます。さらに、高度な耐故障性があり、1台の装置が失われても、ネットワークの他の部分にはまったく影響を与えません。最後に、ファイバー・ベースのスター・トポロジーは、大規模ネットワークにスケールアップでき、ATM(非同期転送モード)レディ状態です。

あまりに多くの負担がサーバにかかったとき、サーバの構成と環境に特別の注意が払われました。Honeywell社ではHP 9000 Kクラスサーバが使用されました。データ・ストレージはすべて高可用性を備えたものが選択されました。計算サーバには、Kクラス・サーバが5台と、Cクラス・ワークステーションが3台使用されました。サーバとネットワーク切替え装置はすべて、UPS電源で稼動する空調ルームに配置されます。データ・サーバは、OS用のミラー・ディスクと、データ用のRAIDディスク・サブシステムから構成されるので、1台のディスクが故障しても、高可用性が保証されます。リダンダント・バイナリ・サーバは、ロード・バランシング(機器の負荷分散)と冗長性を保持するために使用されます。データ・サーバとアプリケーション・サーバは、ディスク・バッファ・キャッシング性能を最大化するために大容量RAMを搭載しています。ユーザ・ジョブやログインは、データ・サーバやバイナリ・サーバでは許可されないため、クライアントに対し信頼性が高く、予測可能なサービスが保証されます。

頻繁にアーキテクチャが変更されるため、Honeywell社は、ワークステーションへの投資をできるだけ少なくしようと決めました。そのため、中程度の構成を選択しましたが、データレスでアプリケーションレスのクライアントが使用する、高性能ワークステーションは選択しませんでした。高性能プロセッサには投資しましたが、ワークステーション内の外部ディスクの必要性をなくすことで、ワークステーションへの投資を最低限に抑えたのです。さらにHoneywell社は、大容量計算サーバをピーク要件のユーザが利用できるようにすることで、デスクトップ・システムで必要なメモリの量を減らしました。典型的なデスクトップ・システムは、導入当初は715/100でしたが、現在ではB180Lへ移行されています。

我々の本来の目標は、ネットワークの制御と管理を簡単にすることでした。アーキテクチャに固有のことですが、オペレーティングシステムの構成は全デスクトップ・システムを通じて変わることはありません。デスクトップの更新と大きな変更は、年4回の停止時に行われます。このとき、管理者は各デスクトップに最新のオペレーティングシステム・イメージをインストールします。これで、ユーザによってファイルシステムが破壊されることがなくなります。デスクトップ・システムの構築および再構築は、HP-UXのディスクレス・クラスタ機能をベースにした自前のプロセスを使い、ネットワークを介して並行的に実行されます。この自前のプロセスは、起動後は完全自動で、1時間に40から45のデスクトップ・システムをアップグレードします。このプロセスに代わるものが、Ignite-UXシステム・ソフトウェア配信ユーティリティです。バックアップ作業も、集中データ構成によって簡単になります。毎日のバックアップはOmnibackオートチェンジャおよびDATオートチェンジャを使って、データ・サーバ上で直接実行されます。バイナリ・サーバのバックアップは、月に一度、あるいは新しいソフトウェアがリリースされるたびに行われます。

要約

Honeywell社の経験からわかるとおり、最新のエンジニアリング・ネットワーク・インフラへすみやかに移行できるのです。移行にあたって重要なのは、組織のニーズの明確化、詳細な計画作成への取り組み、そしてサプライヤおよび社内ネットワーク専門家の経験の活用です。

「HPのようなサプライヤの支援を受けたことで、エンジニアリング部門の通常業務を妨げることなく、以前のApolloシステムから高性能UNIXネットワークへ移行することができました。最終的に、初期の目標のうち、ほとんどすべてを実現できました。つまり、ワークステーション性能の向上、Apollo/DomainシステムとUNIXシステム間の透過的な相互運用性、効率的な管理とサポート、将来の成長を可能にするインフラ構築などを達成できたのです」とLee Dreger氏は語りました。
本ページに記載されている情報は取材時におけるものであり閲覧される時点で、変更されている可能性があります。予めご了承下さい。  

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