ITpro EXPO 2014： Cisco UCS Invictaによるアプリケーション高速化とストレージサーバソリューションのご紹介

Cisco UCS Invicta による
アプリケーション高速化と
ストレージサーバソリューションの紹介
シスコシステムズ合同会社
ソリューションズシステムズエンジニアリング
シニアコンサルティングシステムズエンジニア
大平伸一
インテル® Xeon® プロセッサー搭載
Cisco Unified Computing System (UCS)
* Intel、インテル、Intel ロゴ、Xeon、Xeon Inside は、アメリカ合衆国およびその他の国における Intel Corporation の商標です。
* 本資料に記載の各社社名、製品名は、各社の商標または登録商標です。

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2
© 2013-2014 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.
•Cisco UCS イノベーション
•フラッシュの市場
•Cisco UCS ストレージ Invicta シリーズのご紹介
•Cisco UCS ストレージサーバ C3160/C3260 のご紹介
Agenda

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3
Cisco UCS イノベーション

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4
Cisco UCS による技術革新 - イノベーション: これまでに実現してきたもの
あらゆるタイプのアプリケーションに対して高い処理性能を提供
全体統合した設計
サービスプロファイル
Cisco UCS Manager
Unified Fabric
仮想化のIO
筐体に依存しない
シームレスな統合
Cisco UCS Central
俊敏かつ少ない運用作業で設定およびプロビジョニング処理
ロールベースの管理, 自動化処理、容易なインテグレーション
複数ドメインの中央集中管理, アラーム監視、
包括的な可視性を提供
シンプルなネットワークインフラ
アプリケーション毎に独立したセキュリティ, 拡張性の確保, 仮想化環境での性能向上
ブレードサーバ、ラックサーバの混在環境を１つのマネージャで管理
拡張メモリ機能
コスト効果の高い構成、性能の提供, 拡張性（M2シリーズまで）
Cisco UCS

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5
Cisco UCS による更なる進化: 新しいイノベーションの波
40Gb インターコネクション; より低いイーサネットレイテンシ; Internet上でのRDMA機能
より高性能な
ファブリック
仮想化での拡張性
Data Acceleration
次世代のDR実現
プログラム可能な
Fabric
UCSM
Storage Profile
VXLAN/NVGRE、NetFlowのサポート
可視性の高い処理性能
ファブリックと同様に、グローバルでリソースプール化でき容量の柔軟性があり、永続データを扱えるメモリ技術
“単一ツール、シングルインターフェース”による、
統合インフラの管理を実現
N-Way active-active データセンター環境かつ待機リソースを持たないリソース効率の実現
統合されたファブリックにおいて、ネットワークコントローラとポリシーエンジンでのQoS機能拡張
Cisco UCS

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6
Cisco UCS に関する市場動向 2014年第一四半期 X86 ブレードサーバ市場シェア（販売金額ベース）
1 Source: IDC Worldwide Quarterly Server Tracker, 2014Q1, May 2014, Vendor Revenue Share
0.0%
5.0%
10.0%
15.0%
20.0%
25.0%
30.0%
35.0%
40.0%
45.0%
Fujitsu
Cray Inc
Oracle
Others
SGI
IBM
Dell
HP
Cisco
UCS # 1 with 40%
北米全体
0.0%
5.0%
10.0%
15.0%
20.0%
25.0%
30.0%
35.0%
40.0%
45.0%
Sugon
Oracle
Others
Huawei
SGI
Fujitsu
NEC
Hitachi Ltd
Dell
IBM
Cisco
HP
UCS # 2 with 26.3 %
全世界
# 1 in USA (41%) 1
# 1 in North America (40%) 1
# 2 Worldwide (26.3%)1
UCSの成長を牽引するもの
33,000以上での利用顧客
15,500以上の顧客からのリピートオーダ
UCS は市場投入から５年で市場シャア
No.1を獲得
Cisco UCS

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フラッシュの市場

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…レポーティング作成時間をもっと短くしたい
…短いメンテナンス時間でアプリケーションを展開したい
…もっと多くのデータを短い時間で処理したい
…時間単位のトランザクション処理を増やせないか
…アプリケーションのパフォーマンスチューニングに費やす時間を減らしたい
… バッチ処理の時間を半分にしたい。もしくは短くできないか
お客様の課題
処理時間はビジネスに直結
…ブートストーム時の不安定なIO性能を
改善したい

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9
アプリケーション処理が、データをストレージ層からフラッシュメモリ層のより
サーバに近いとこで高速なデータアクセスを求めている
PCIe
Flash
SSD
HDD
CPU
キャッシュ
メモリ（DRAM）
サーバフラッシュ
ストレージアレイ
データ保護と性能、容量が要求されるドメイン
サーバ
データ保護かつ性能がより重視されるドメイン
メディア
コスト重視
新しい技術革新の層
高速ストレージ＆容量拡張性のある
データ持続メモリへ
Cisco UCSによる注目エリア
Cisco UCSは、コンピューティングファブリックを経由してサーバ側のフラッシュを連結させ,
Cisco UCS Managerのシンプルさにより、ユニークな機会として新しい層を実現

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国内の記憶媒体別ストレージ市場の売上額予測（2012年～2017年）
•I/O intensiveストレージの2013年の売上額は前年比75.4％増の112億1600万円。 2012年から2017年の年間平均成長率は 39.2%
•OLTPアプリケーションや仮想化などの高いI/O処理性能を求めるシステムの需要増加が、フラッシュストレージの売上増を後押し
•システムの設置面積縮小、低消費電力化、ハードウェア台数削減などの効果も見込まれる
出典：IDC Japan, 2014

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フラッシュストレージは高価？高性能&高効率により既存HDDインフラより低いTCOを実現
Parity Research
Wikibon
システムTCOで見れば大きく削減
消費電力、ファシリティコスト、運用管理の人的コストを劇的に削減
処理サーバを減らせることで、DBライセンスコスト劇的に削減
12TB相当のIOP当り単価で1$ (SAS HDDより安価 5$)

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Cisco UCS ストレージ Invicta シリーズ製品概要

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Cisco UCS Invicta シリーズ
最大1.200,000IOPS
最大9.6 GBps Bandwidth
最大144 TB Raw
Cisco UCS Invicta
アプライアンス
Cisco UCS Invicta スケーリングシステム
拡張性
モジュール化構造
アプリケーションの高速化
データの最適化
データのパラレル処理
チューニング不要
250,000 IOPS
最大1.2 GBps Bandwidth
最大24 TB Raw
6ノード構成時
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比較基準
従来のストレージ
Invicta
違い
容量
($ per GB)
4 – 6
15 - 20
3-4倍高い
パフォーマンス
($ per IO)
6 – 8
1 – 2
5-6倍安い
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リファレンスアーキテクチャ1,000台の仮想デスクトップ
3タイプのドライブと3タイプの RAID
1,000 台の仮想デスクトップは
以下の要件が必要:
約10TB のキャパシティ
約 80K バックエンド IOPS性能
41 15K HDDs
25 7.2K HDDs
3 Flash Drives
トータルIOPS性能: 114,950
トータルキャパシティ: 63.2 TB
従来のストレージの場合

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リファレンスアーキテクチャ1,000台の仮想デスクトップ
サンプルとして Cisco UCS Invicta における LUN ダイアグラム
Home Directory, XenApp & User Profiles
Snapshots
Infrastructure
Virtual Desktops
1,000台の仮想デスクトップに対する
データリダクションアプライアンス
12 TB Raw
トータル IOPS 性能: 180,000*
*50/50 read/write mix
Cisco Invictaの場合
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Cisco UCS Invicta アプライアンスモデル
•ストレージ容量は3/6/12/24TB で固定
•120GB, 240GB, 480GB, 960GB のMLCドライブを24 基搭載
•NW I/F ：10GbE x 2 (iSCSI), 8GB FC x2
•スケーリングシステムのディスクシェルフに転用可能
•Application AccelerationモデルとData Reductionモデル
Mode
Application Acceleration
Data Reduction
Throughput (GBps)
1.2
1.2
100% Read IOPS
220,000
250,000
Blended IOPS (50%read/50%write)
205,000
180,000
100% Write IOPS
200,000
120,000
Latency (Microseconds)
<100
<100
Size
2 RU
2 RU
Max Capacity (TB)
24 TB Raw
64 TB
Cisco UCS

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Cisco UCS Invicta スケーリングシステム
•SSR(Scaling System Router)とSSN(Scaling System Node)から構成
•ストレージ容量は144TBまで構成可能
•SSRとSSN間は高速ファブリックで接続
•サポートするNW I/Fはアプライアンスモデルと同様
•SSRは最大6台、SSNは最大30台まで今後拡張予定
•SSRはActive/Activeに対応
•SSNはApplication AccelerationモデルとData Reduction モデルの2種類が存在
Scaling System Routers
Scaling System Nodes
Cisco UCS

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Cisco UCS Invicta スケーリングシステムアーキテクチャスケールアップ /スケールアウトに対応するコントロールプレーンの分離と分散
Scaling System Router
Scaling System Node
ホストとの接続
フラッシュメモリデバイス
ストレージ機能、役割
•ノードの管理
•ミラーリング
•レプリケーション
•スナップショット
•レポーティング
•ストライピング
•UCS-Director連携
•iSCSI/FCサポート
ストレージ機能、役割
•フラッシュ管理
•ボリューム管理
•RAID
•データ重複の排除
•簡素なプロビジョニング
•電力関連の障害時のデータ保護
インテル® Xeon® プロセッサー搭載 Cisco UCS

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Cisco UCS Invicta スケーリングシステムアーキテクチャ
Application Acceleration and Data Reduction Nodes
40Gイーサネット
ファブリック
Application Acceleration and Data Reduction Nodes
今後 ver5.0.2 以降
SSNが10台
現在 ver5.0.1
SSNが6台
Infiniband ネットワーク

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スケールアップ型
スケールアウト型
スケールアップ/アウト型
Cisco UCS Invicta はスケールアップとスケールアウトを両立
容量追加することで対応
ノードを追加することで対応
ルータ & ノードを追加
ストレージシステムに容量を追加
ネットワークプールに新たなストレージシステムを追加
ストレージシステムをルータネットワーク化されたインフラに追加
性能は一定（コントローラ依存
処理性能を向上させるため、データは分散されたノードに展開
ルータは、１つあるいは複数のストレージシステムを独立したプールとして構成
ストレージシステムとしてデータを分配させ、全体IOPS, 処理能力おおび容量を確保

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Cisco UCS Manager と Cisco Invicta による統合管理
Routers
Workload Acceleration & Data Reduction Nodes
Stateless UCS Servers with Virtualized Adapters
Fabric Interconnects
Switched Fabrics
OLTP
Analytics
Batch
Data Loads
パフォーマンスノード
Virtual Desktops
Email
データリダクションノード
Cisco UCS Managerに
よるラックサーバおよびブレードサーバの
統合管理
•現状は、Cisco Invicta の組み込み GUI よりストレージリソースを管理
•今後、Cisco UCS Managerからストレージリソースも統合管理し、ServiceProfileにも対応予定
Cisco UCS Central – Cisco UCS Manager - UCS Cisco Director
インテル® Xeon®
プロセッサー搭載
Cisco UCS

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Cisco Invicta OS により高速な書き込みを実現
1. データ保護
•電源停止に備えデータはまずバッファ上に保存。その後Block Translation Layer (BTL)に送られる
•
2. データの最適化 Block Translation Layer(BTL)にてデータブロックの集約、最適化を行い、その後 RAIDシステム、各フラッシュメディアに送られる
3. データの書き込み BTLによって最適化されたデータがRAIDを通じて各フラッシュメディアに均等に書き込まれる

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Cisco Invicta OS Read/Write 様々なワークロードに対応可能
411,000
200,000
170,000
421000
500000
400000
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
INVICTA (4 Nodes)
競合 A社(4 Nodes)
競合 B社(5 nodes)
IOPS
各社パフォーマンス比較
100% 4K Writes
100% 4K reads
WRITE/READ が対称
WRITE/READ が非対称

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25
Cisco Invicta のまとめ
Cisco UCS とのインテグレーション
1
スケールアップ/アウトアーキテクチャ
2
Cisco Invicta OS（BTL）
3
Cisco UCS

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Cisco UCS ストレージサーバ C3160/C3260 シリーズ

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シングル / ディアルソケット１サーバ当り２ソケット
4GB RAID Cache
基幹サーバクラスの機能搭載
モジュラーLOM x2 (mLOM)
複数の接続オプションを提供
最大1TBメモリ搭載可
１サーバ当たり512GB
Cisco 高密度ストレージサーバ
最大64 Drive Bays
60 LFF, plus 4 SFF
•240TB ストレージ容量をコンパクトな4U筐体で提供
•性能進化の早いサーバ技術、汎用ストレージOS技術を活用した高性能な処理と汎用的かつ経済的なストレージ
•シングル、デュアルコントローラによる信頼性確保
•データサイズ大きなデータ要件にたいする手軽なデータ蓄積や, メディアストリーミングや画像、リッチコンテンツ提供およびメールの一次蓄積などのデータ容量変化に素早く対応
•Cisco UCS 管理の特長を活かす Cisco UCS ドメインに統合されたシステム管理、リソースプール管理
エンタープライズ／幅広い業界に対応
高密度ストレージサーバ Cisco UCS C3160/C3260
Cisco UCS

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28
Cisco UCS ストレージサーバ : C3160 / C3260
Cisco UCS ストレージサーバ (C3260)
–シングルあるいはデュアルサーバノード
–シャーシ内でのコントローラ冗長化、クラスタ構成
–ダイナミックなストレージ管理
–HDD/SSDを組み合わせたドライブ種類の混在可能
–Dedicated Chassis Manager Services
–UCS Manager統合管理に対応(単独管理も可能）
–時期：2015年春予定
* - System IO コントローラの入れ替えだけで、C3160からC3260へアップグレード可能。データ、サーバの入れ替え必要なし
Cisco UCS ストレージServer (C3160)
–シングルサーバノード
–4U 筐体サイズ, 240TB Storage
–デュアル CPU ソケット / Xeon E5 V2搭載
–単独管理（UCSM統合管理は非対応）
–4TB HDD サポートリリース時 (6TB 追加対応)
–C3260にアップグレード可能*
–時期：発売中
Cisco UCS

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UCS C3160
Cisco UCS C3000 サーバーファミリー適用例
サービスプロバイダ、企業、クラウド
オブジェクトストア
サービスプロバイダ
メディアストリーミング
&
コンテンツ配信
企業
Exchange
サービスプロバイダ、企業
Big Data
&
アナリティクス
市場規模 > $2B WW*
*Source: IDC
Cisco UCS

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Cisco UCS C3160 / C3260 : 特長
C3160/C3260 の特長
奥行きがサイズが最小クラス（32インチ未満）他社高密度サーバは 32インチを超えるもがほとんど
C3260は業界トップの高密度56スロット数
投資保護するアップグレードパス
C3160 から C3260 SIOC アップグレードのみ、シャーシ、ドライバ、サーバノードは共通
さらにデータマイグレーションが不要
UCSの特長を活かせる設計 C3260 はUCS Managerによりシームレスな統合管理が可能FIとダイレクト接続（シンプルな配線）, サーバノード同じようにプロファイルによる論理的管理、設定が可能
様々なストレージソフトウェアに対応
Cisco UCS C3160
Cisco UCS

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Cisco UCS C3x60 モジュラーアーキテクチャー
HDD ホットスワップ可能な 56個の4TB/6TB HDD
FAN
ホットスワップ可能な8個ファン
サーバーノード
拡張ディスク
ホットスワップ可能な
4個の4TB/6TB HDD
2つの120GB SSDs
OS/Boot専用
システム I/O コントローラ (SIOC)
Cisco mLOM Slot
パワーサプライ
4つのホットスワップ可能なPSU
Cisco UCS

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Colusa: サーバノード
•C3160 サーバノードは製品販売初期は固定構成
•メインサーバボードに RAIDコントローラを搭載した状態で構成
•CPU, メモリ, RAIDコントローラを含む
•Configurations aligned to それぞれの製品ポジションとストレージ処理に特化した構成
•C3260の提供時には構成を追加予定
製品販売時の構成
# CPU
CPU Type
(clock / cache)
ノード当りの最大コア数
メモリサイズ
RAID キャッシュ
製品ポジション
C3160
小サーバ構成 #1
2
Intel E5-2620v2
2.1Ghz / 15MB
12
128GB
1GB
データ収容/ シーケンシャルIO処理 ,コスト重視の構成
C3160
中サーバ構成 #2
2
Intel E5-2620v2
2.1Ghz / 15MB
12
256GB
4GB
幅広い用途としてメモリサイズを提供, より大きな RAIDキャッシュが必要な構成
C3160
大サーバ構成 #3
2
Intel E5-2660v2
2.2Ghz / 25MB
20
256GB
4GB
サーバ内のより高速なデータ処理
C3160
最大サーバ構成 #4
2
Intel E5-2695v2
2.4Ghz / 30MB
24
256GB
4GB
サーバシステム内での高性能なシステム処理 (dedupe, transcoding)
Colusa-1 サーバノード

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•C3160 SIOC は、ネットワークI/O用に１つのシングル Cシリーズ mLOM アダプタスロットに対応：
•C3260は、VIC技術(ASIC)をベースにしたオンボード組み込みのSIOC （C3160と実装方式が異なる）
System IO Controller (SIOC)
Cisco mLOM Adapter Card
トータルポート数（システム当り）
ネットワー帯域
スループット
SIOC 管理
クアッド 1 Gigabit RJ45
8 (4 per card)
8Gbs/s
Up to ~880MB/sec
Standalone (pass through Cisco IMC)
デュアル 10 Gigabit SFP+
4 (2 per card)
40Gb/s
Up to ~4.75GB/sec
Standalone, (pass through Cisco IMC)
デュアル 10 Gigabit 10GBASE-T
4 (2 per card)
40Gb/s
Up to ~4.75GB/sec
Standalone, (pass through Cisco IMC)
•システム IOコントローラ(SIOC)はC3xxxシリーズの心臓部にあたり、システムサービス, CMC（マネージメントコントロール）と network I/Oに対応します
• 3160 SIOC をアップグレードすることによりC3160 から C3260に変更可能
•最大２つSIOC構成が可能
IO コントローラ
トータルポート数（システム当り）
ネットワー帯域
スループット
SIOC 管理
Quad 10 Gigabit SFP+
“Cruz SIOC”
8 (4 ports per SIOC)
80Gbs/s
Up to 9GB/sec
Standalone / UCS Managed (SIOC CMC)
Colusa-1 SIOC

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ディスク拡張モジュール（Disk Expander Module）
システム
最大
ドライブ数
ディスク容量
ノード
disk expanderを利用したC3160 / C3260 構成
60
最大 240TB （4TB ドライブ利用時）
•高密度なストレージサーバを構成 “4Uサイズでデータ用に60スロット”
•合計62 ドライブ (60+ブート用 2つSSD)
•C3260でもサポート。ただし、２つ目のサーバノードを搭載する場合は、取り除く必要あり
•上記以外のHDDや SSD種類は非サポート（リリース時）
•C3160では、２つ目のサーバノードスロットに搭載可能
•追加で 4TB ドライブx４個、16TBストレージが追加可能
•RAIDコントローラが付属
•オプション追加モジュール；ドライブ搭載数拡張
Colusa-1 Disk Expander

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ドライブ / ストレージ管理
ドライブオプション
C3160
C3260（予定）
最大容量(max)
240TB / 4TB ドライブ
224-360TB / 4-6TB ドライブ
総ドライブスロット
62 (60 LFF + 2 SFF)
60 (56 LFF + 4 SFF)
LFF HDD ドライブ数 / 容量
Up to 60 / 4TB NL-SAS
56 / up to 6TB NL-SAS
SSD Main ドライブ数/ 容量
Optional シングル row 200GB*
Multiple SSD options
OSブート、ミラードライブ (SFF)
2x 120GB eMLC SSD
4x 480GB eMLC SSD
補足:
* SSDドライブオプションは後日対応
（製品仕様詳細は変更になる可能性があります）
•共通のストレージ機能:
•Full MegaRAID support (RAID 0/1/10/5/50/6/60)
•最大4GB RAIDキャッシュに対して SuperCap によるキャッシュバックアップ
•JBOD “pass through” モード
•SSDは OS ブート / ミラー専用として利用
•全ドライブはホットスワップ対応（グローバルホットスペア）
•C3160 : 全ドライブは、シングルサーバノードに割当て
•C3260 : ドライブは管理者により制御でき、各ノードにダイレクトに割当可能
C3160 全ドライブはサーバに割当
C3160 Drives
C3260
サーバノード毎の要件に応じて、管理者が動的に割当可能
サーバ１にドライブを割当
サーバ２にドライブを割当
C3260 Drives

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36
•C3160はCephのオブジェクトストアやブロックベースでの Cephの展開に最適です。
•高いスループットの為に最適化されています。
•電力効率も最適化
•ペタバイトのローカルストレージを、標準的な19インチラックで実現
•投資保護と管理コストの削減
Ceph ストレージノードとしての Cisco UCS C3160
FS
FS
FS
FS
Filesystem: btrfs, xfs, ext4
Enterprise HDD w/SSD for Journals
Ceph Object Storage Daemon
FS
OSD
OSD
OSD
OSD
OSD
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Cisco UCS C3160 – Ideal For Exchange 2013
• 大きなメールボックスの配置が可能 (10+ GB メールボックス)
• JBOD ストレージ配置モデル
• 最大60の大容量でコスト効率のいいドライブ
• ディスク毎の複数データベース
• オートリシード
• 読み書きアクセラレーションのキャッシュアシスト
• ベアメタルサーバーとしての配置をサポート
• データセンターHAやサイト回復のため、Database Availability
Group で運用可能
• メールボックスサーバのみまたは、CASとメールボックスサーバ
など複数の役割を持たせた運用が可能
Cisco UCS

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