5つのデータセンターモデルを解説：設計、ユースケース、事例

データセンターとは、民間企業や政府がアプリケーションとデータを保存・共有するために使用する物理施設です。ほとんどのビジネスは、IT運用を最適に実行するためにデータセンターの信頼性とセキュリティに依存しています。

しかし、すべてのデータセンターが同じというわけではありません。その設計は、共有情報とアプリケーションの提供を可能にするストレージとコンピューティングリソースのネットワークに基づいています。

1940年代に開発された初期のデータセンター（ENIACなど）は、適切に機能するために大量の電力と特殊な環境を必要としました。高価で、主に軍事目的で使用されていました。

世界中のデータセンター数は1990年代に劇的に増加しました。インターネット上でのプレゼンスを確立するために、多くの組織がクロスオーバーバックアップなどの高度な機能を持つ「社内データセンター」と呼ばれる大規模施設を建設しました。

今日のデータセンターは大きく異なります：テクノロジーは従来の物理サーバーから、さまざまなレベルでアプリケーションとワークロードをサポートする仮想ネットワークへとシフトしました。

現在のインフラストラクチャでは、アプリケーションとデータが複数のデータセンターやプライベート/パブリッククラウド間で存在し、リンクできます。Webサイト/アプリがクラウドでホストされている場合、クラウドプロバイダーのデータセンターリソースを使用します。

データセンターの重要な構成要素

データセンターは、さまざまなタイプのサーバー、ストレージシステム、スイッチ、ルーター、アプリケーション配信コントローラーなど、多数の主要コンポーネントで構成されます。適切にインストールおよび実装されると、アプリケーションを駆動するコンピューティングリソース、ストレージインフラストラクチャ、ネットワークインフラストラクチャを提供します。

データセンターインフラストラクチャの基本標準

ANSI/TIA-942-Aは、データセンターインフラストラクチャで広く採用されている標準です。Uptime Institute標準で定義される4つのティアに準拠しています：

Tier I. 基本容量：電圧降下、スパイク、停電のための無停電電源装置を含みます。人為的エラーによる中断から保護しますが、予期せぬ停止や故障からは保護しません。

Tier II. 冗長容量：中断とメンテナンス機会に対するより良い安全性を提供します。電力と冷却の冗長容量コンポーネントをシャットダウンせずに取り外せます。

Tier III. 同時保守可能：クリティカルな環境にサービスを提供する冗長配電経路を容易にします。いかなる部分もIT運用に影響を与えずにシャットダウンして取り外せます。

Tier IV. 耐障害：ほぼすべてのタイプの故障からあらゆる生産能力を絶縁できます。システムは計画的/非計画的なイベントによる中断の影響を受けません。シングルポイントオブフェイルがゼロで、このレベルのデータセンターは最高の稼働率（99.995%）を保証します。

このテクノロジーをよりよく理解するために、さまざまなタイプのデータセンターとその目的を探ってみましょう。それぞれ独自のメリット、制限、要件を持っています。

5. コロケーションデータセンター

中国聯通、最大級の小売コロケーションデータセンターの一つ

事例： 香港の中国聯通グローバルセンターデータセンター
利用者： 中堅〜大規模企業

「コロ」とも呼ばれるコロケーションデータセンターは、企業が自社のサーバーやその他のネットワークデバイスを設置するためのラックスペースを貸し出す大規模施設です。自社データセンターを維持する十分なリソースがないが、それでもすべてのメリットを享受したい組織が利用する最も人気のあるサービスの一つです。

コロケーション施設は、サーバーのスペース、電力、冷却、物理的セキュリティを提供します。多様なネットワーク機器をさまざまな通信事業者やネットワークサービスプロバイダーに効率的に接続する責任があります。

広範な地理的足跡を持つ企業は、ハードウェアを複数の場所に配置できます。例えば、単一の組織が5〜6の異なるコロケーションデータセンターにサーバーを持つことがあります。

コロケーションデータセンターを利用するいくつかのメリット：

• 拡張性：会社のリーチが拡大すると、新しいサーバーやその他の重要な機器を施設に迅速に追加できます。
• ロケーションの選択：顧客に最も近いデータセンターの場所を選択できます。
• 予測可能で低コスト：自社施設を建設するよりも、コロケーションデータセンターをリースする方がはるかに安価です。予算に応じて四半期または年単位の契約を締結できます。
• 信頼性：コロケーションデータセンターは冗長性に関する高い仕様で設計されているため、非常に信頼性が高いです。
• 安心：技術スタッフが電力管理、機器設置、ケーブル配線、その他の技術プロセスなどの面倒なタスクを処理します。つまり、サーバーのメンテナンスを心配する必要がありません。

コロケーションデータセンターとコロケーションサーバーラックを混同する人がよくいます。これらの用語を交換可能に使用することがあります。しかし、これらは2つの異なるエンティティです。

コロケーションデータセンターとは、別の会社に施設全体を貸し出す会社を指し、コロケーションラックとは、データセンター内のラックスペースを複数の組織に貸し出す会社を指します。

4. マネージドデータセンター

事例： フルマネージドIBM Cloud Services
利用者： 中堅〜大規模企業

このタイプのデータセンターモデルは、サードパーティのサービスプロバイダーによって導入、管理、監視されます。マネージドサービスプラットフォームを通じて必要なすべての機能を提供します。

データセンターは完全管理または部分管理のいずれかです。前者では、すべての技術的詳細とバックエンドデータがデータセンタープロバイダーによって処理または管理されます。後者では、企業がある程度の管理権限をデータセンターの実装とサービスに保持できます。

一般的に、サービスプロバイダーはすべてのネットワークコンポーネントとサービスのメンテナンス、OSおよびその他のシステムレベルプログラムのアップグレード、破壊的イベント発生時のデータ/サービスの復元を実行します。

これらのマネージドサービスは、固定のデータセンターホスティングサイト、コロケーション施設、またはクラウドベースのデータセンターから調達できます。

例えば、IBMのデータセンターは、マネージドセキュリティサービス、マネージドネットワークサービス、マネージドモビリティおよび情報サービスなど、幅広いマネージドサービスをクライアントに直接提供しています。

3. エンタープライズデータセンター

オランダ・エムスハーフェンのGoogleデータセンター | 画像クレジット: Google

事例： ノースカロライナ州のFacebookフォレストシティデータセンター
利用者： 大規模企業

エンタープライズデータセンターは、単一企業のサポートを唯一の目的として設計されたプライベート施設です。顧客の利便性に応じて、オンプレミスまたはオフプレミスのサイトに配置できます。

例えば、カナダからWebサイトを運営していて、ターゲットオーディエンスが米国の学生である場合、ページロード時間を短縮するために米国にデータセンターを建設することを好むでしょう。

エンタープライズ施設は、その規模と容量よりも、所有権と目的によって定義されます。独自のネットワーク要件を持つ組織や、規模の経済を活用するのに十分な収益を上げている組織に適しています。

エンタープライズデータセンターは通常、キー機能を維持する目的で複数のデータセンターを含みます。これらのサブデータセンターはさらに3つのグループに分類できます：

• インターネットデータセンター：Webアプリケーションに不可欠なデバイスとサーバーをサポート。
• エクストラネット：エンタープライズデータセンターネットワーク内のB2Bトランザクションをサポート。通常、これらのサービスはプライベートWANリンクまたは安全なVPN接続経由でアクセスされます。
• イントラネット：エンタープライズデータセンター内でアプリケーションとデータを保持。このデータは研究開発、製造、マーケティング、その他のコアビジネス機能に使用されます。

このタイプのデータセンターの主なメリットは、帯域幅や電力使用量などの重要なパラメータを簡単に追跡し、監視ツールなどのソフトウェアを最新に保てることです。これにより、将来のニーズを見積もり、適切にスケーリングすることが容易になります。

しかし、これにはコストが伴います：エンタープライズデータセンター施設の開発には、多額の資本投資、労働力、機器のメンテナンス、時間の継続的な支出が必要です。

2. クラウドデータセンター

事例： Google、IBM、Amazon（AWS）、Microsoft（Azure）などが提供するクラウドサービス
利用者: あらゆる規模のほとんどの組織

クラウドデータセンターでは、実際のハードウェアはクラウド会社によって運用・管理され、多くの場合サードパーティのマネージドサービスプロバイダーの支援を受けます。クライアントは、クラウドサーバー上で実行される仮想インフラストラクチャ内でWebサイト/アプリケーションを実行し、データを管理できます。

データはクラウドサーバーにアップロードされるとすぐに、多数の場所に断片化され複製されます。予期せぬ事態が発生した場合、クラウドプロバイダーはあなたのバックアップのバックアップも確保します。

一部のクラウドサービス企業はカスタマイズされたクラウドを提供し、クライアントに独自のクラウド環境への単独アクセス、いわゆるプライベートクラウドを提供します。一方、パブリッククラウドプロバイダーは、インターネット経由でリソースを一般に提供します。Amazon Web Services、Microsoft Azureは最も人気のあるパブリッククラウドプレーヤーの一部です。

クラウドサービスには、オンプレミスデータセンターに対するいくつかの利点があります。クラウドでは、企業は使用するハードウェアリソースの量だけを支払います。定期的なサーバーアップデート、セキュリティ、冷却コストなどを心配する必要がありません。これらの価格は月額サブスクリプション料金体系に含まれています。

1. エッジデータセンター

まだ開発段階

エッジデータセンターは、サービスを提供する人口の近くに位置するより小規模な施設です。そのサイズと接続性が特徴で、組織がコンテンツとサービスを最小限のレイテンシでローカルユーザーに提供できるようにします。

これらはエッジコンピューティングアーキテクチャにおいて重要な役割を果たし、データストレージと計算を必要とされる場所に近づけます。研究によると、エッジデータセンターはIoT（モノのインターネット）と自律走行車をサポートし、追加の処理能力を提供し、顧客体験を向上させます。

IoTと自律走行車によって収集されるデータの大部分はローカルで処理されますが、一部はデータセンターに送り返されます。エッジ施設は、さまざまな他のデータセンターやより大きな中央データセンターに接続されています。

フル稼働中のエンタープライズデータセンターと比較して、複数の小規模なエッジデータセンターは重いトラフィック負荷をより効率的に分散できます。高需要コンテンツをキャッシュし、ユーザーのリクエストとサーバーの応答の間の遅延を最小限に抑えます。さらに、トラフィック負荷の分散はネットワーク信頼性も向上させます。

地域ネットワークパフォーマンスを向上させたり、ローカル市場に参入しようとしている組織にとって、これらの施設は非常に貴重です。

市場

現在、エンタープライズワークロードのほぼ70%が企業データセンターで実行され、コロケーションデータセンターが20%、約9%がクラウドでホストされています。

Global Market Insightsによると、エッジデータセンター市場規模は2019年に55億ドルでした。2020〜2026年にかけてCAGR 23%で成長すると予測されています。高性能計算リソースへの需要の高まりが、サービスプロバイダーに低レイテンシと信頼性の高い接続のためのエッジロケーションでのデータセンターホスティングを促しています。

よくある質問

ソフトウェア定義データセンター（SDDC）とは？

ソフトウェア定義データセンター（SDDC）とは、インフラストラクチャのすべての要素（CPU、ストレージ、ネットワーキング、セキュリティを含む）が仮想化され、サービスとして提供されるデータストレージ施設です。

SDDCは、サーバー仮想化における長年の進歩の結果です。抽象化、プーリング、自動化などの仮想化の概念をすべてのリソースとサービスに拡張し、コスト削減、拡張性の向上、ビジネスアジリティの強化を実現します。

従来のデータセンターと同様に、SDDCはオンプレミス、マネージドサービスプロバイダー、パブリック、プライベート、ハイブリッドクラウドに設置できます。

データセンター運用とは？

データセンター運用は広範な用語で、以下の4つの主要なプロセスと運用を含みます：

• ネットワークリソースのインストールとメンテナンス
• データセンター内でのポリシーと手順の作成、施行、監視
• データセンターセキュリティを確保するためのツールと技術
• 電力と冷却を管理する監視システム

多くのビジネスがクラウドコンピューティングソリューションへの移行を開始したため、データセンター運用の自動化はこれまで以上に重要になっています。目標は、パフォーマンス、コスト効率、拡張性のためにプロセスとシステムを最適化することです。

グリーンデータセンターとは？

グリーンデータセンターとは、エネルギー効率の高いテクノロジーで稼働するデータストレージ、管理、普及施設です。エネルギー効率を最大化し、環境影響を最小限に抑えるように設計されています。

データセンターの電力効率を測定するために最も使用される2つのパラメータは：

• 電力使用効率（PUE）
• 炭素使用効率（CUE）

両方とも、ITとデータセンターのエネルギー効率とエコデザインの改善に取り組む主要な業界団体であるThe Green Gridによって開発されました。

これらの施設はさまざまな業界で注目を集めており、多くの企業がグリーンデータセンターソリューションの導入に目を向けています。MarketandMarketsのレポートによると、グリーンデータセンター市場規模は2026年までに1400億ドルに達すると推定されています。