サポートエンジニアが語る、トラブルを未然に防ぐための Azure インフラ設計

日本マイクロソフト株式会社
カスタマーサービス＆サポート
サポートエスカレーションエンジニア
宇田周平
サポートエンジニアが語る、
トラブルを未然に防ぐための
Microsoft Azure インフラ設計

About me
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名前 : 宇田周平
職種 : サポートエスカレーションエンジニア
2015/12 – 現在
Azure (IaaS / Networking)
2013/06 – 2015/11
Windows (Hyper-V / RDS / Performance)

https://thinkit.co.jp/article/13243

いつ頃から Azure をご利用ですか？

Azure を支えるインフラの全体像
トラブルを防ぐための設計ポイント
お品書き
※ 本セッションで言及する内容は、引用元の各種資料の
公開日時点のものであり、本日時点もしくは将来的に
予告なく変更される場合があります。

Azure を支えるインフラの全体像

Azure の構成要素
ToR / 物理サーバー
クラスター
データセンター
ゾーン
リージョナルネットワーク
リージョン
地域
グローバルネットワーク WAN
日本
西日本
RNG
1/2
AZ
未対応
DC1
Cluster
A
Nodes
DC2
…
…
東日本
RNG
1/2
Zone1
DC1
Cluster
A
Nodes
Cluster
B
…
Cluster
C
…
…
…
DC2
…
…
Zone2
DC3
…
…
Zone3
DC4
…
…

100M
daily active
enterprise and
consumer users
from every
country on
earth
>
We deliver fast, optimized, secure connectivity and applications to…
Microsoft Global Users

100M
daily active
enterprise and
consumer users
from every
country on
earth
meeting
Microsoft at 160> global
edge sites
>

100M
daily active
enterprise and
consumer users
from every
country on
earth 130Kconnecting
over
miles of
fiber
meeting
Microsoft at 160> global
edge sites 54to
Azure’s
> global
regions

Azure リージョンの基本概念
Geo / 地域
Region / リージョン
Availability Zones / 可用性ゾーン
Geography
Region 2Region 1
Availability
Zone 1
Availability
Zone 2
Availability
Zone 3
Data residency boundary
https://azure.microsoft.com/ja-jp/global-infrastructure/

リージョナル
ネットワーク
Edge
皆様の拠点や Internet との接続は
世界中のエッジを経由
Regional network gateway
リージョンや DC 間の通信を仲介
リージョンは 100km 圏内に展開
Data centers
RNG を経由して行われる通信は
2ms 程度の遅延に収まります
DC の規模は大小さまざま
(28 – 528 MW)
Edge
1.6Pb/s
MS WANMS WAN
Express
Route
Internet
Peers
Internet Peering
(Public)
Region Y
Enterprise Peering
(Private)
Region X Region Z
Virtual Network Virtual Network
Virtual
Network

DB3,4,5
DUB 07
DUB 06
DUB 08
Future Campus works
Dublin, Ireland

数百台～千台の物理サーバーを束ねて
クラスターと呼び、クラスター単位で
増設や管理をしています
二種類のクラスターが存在します
• Compute Cluster (VM 稼働用)
• Storage Cluster (データ保存用)
クラスターと呼ばれる管理単位

Azure を支える物理サーバー | 汎用
Gen 2
Processor 2 x 6 Core 2.1 GHz
Memory 32 GiB
Hard Drive 6 x 500 GB
SSD None
NIC 1 Gb/s
Gen 3
Memory 128 GiB
Hard Drive 1 x 4 TB
SSD 5 x 480 GB
NIC 10 Gb/s
Gen 4
Memory 192 GiB
Hard Drive 4 x 2 TB
SSD 4 x 480 GB
NIC 40 Gb/s
Godzilla
Memory 512 GiB
Hard Drive None
SSD 9 x 800 GB
NIC 40 Gb/s
Gen 5
Memory 256 GiB
Hard Drive None
SSD
6 x 960 GB PCIe Flash
and 1 x 960 GB SATA
NIC 40 Gb/s + FPGA
Beast
Memory 4096 GiB
Hard Drive None
SSD
4 x 2 TB NVMe, 1 x
960 GB SATA
NIC 40 Gb/s
Gen 6
Processor
2 x Skylake 24 Core
2.7GHz
Memory 768GiB DDR4
Hard Drive None
SSD
4 x 960 GB M.2 SSDs
and 1 x 960 GB SATA
NIC 40 Gb/s
FPGA Yes
Beast v2
Memory 12 TiB
Hard Drive None
SSD
4 x 2 TB NVMe, 1 x
960 GB SATA
NIC 50 Gb/s
3x
Beast

Azure を支える物理サーバー | 用途特化型
HPC
Memory 128 GiB
Hard Drive 5 x 1 TB
SSD None
NIC 10 Gb/s IP, 40 Gb/s IB
HB
Memory 240 GiB
Hard Drive None
SSD 2 x 960 GB NVMe
NIC
50 Gb/s Ethernet, 100
Gb EDR IB
HC
Memory 352 GiB
Hard Drive None
SSD 2 x 960 GB NVMe
NIC
50 Gb/s Ethernet, 100
Gb EDR IB
GPU Gen 5
Memory 256 GiB
Hard Drive 1 x 2 TB
SSD 1 x 960 GB SATA
NIC 40 Gb/s
GPU 2 x 2 Compute GPU
Lv2
Processor 2 x 32 core 2.0GHz
Memory 1 TiB
Hard Drive None
SSD 12 x 2 TB NVMe
NIC 40 Gb/s
NDv2
Processor
2 x Skylake 24 Core
2.7 GHz
Memory 768 GiB
Hard Drive None
SSD 6 x 960 GiB NVMe
NIC 40 Gb/s
GPU 8 GPU with NVLink

用途特化型の VM は利用可能な
リージョンが限られます
クラスター単位 (物理サーバー
数百～千台) で増設するため、
十分な需要が見込まれる大きな
リージョンが優先されがち
用途特化型の VM を大規模に
ご利用になる予定がある場合、
数か月～半年前には担当営業に
事前に共有頂けると幸いです
各リージョンで利用可能な VM サイズには差があります
https://azure.microsoft.com/ja-jp/global-infrastructure/services/

Open Compute Project でハードウェアの仕様も公開されています
さらに詳しいハードウェア仕様を知りたい方
https://azure.microsoft.com/ja-jp/global-infrastructure/hardware-innovation/

HDD を破壊するためのシュレッダー

トラブルを防ぐための設計ポイント

データセンターにおける電源や空調などのハードウェア障害
→ 発生頻度は稀だが、影響が広範囲におよび大規模障害になりやすい
物理サーバーや ToR などのハードウェア障害
→ 全体から見ると影響範囲は限定的だが、日々どこかで発生しうる
物理サーバーや ToR に対するメンテナンスやソフトウェア障害
→ 発生条件次第なので、影響範囲は事象次第
Azure で遭遇しうるインフラ起因のトラブル

インフラ起因で発生した障害は、お客様側では対処のしようがない
さらに言えば、私達サポートエンジニアもデータセンターにはおらず、
実環境を直接操作する権限は有していないので、インフラ側の障害は
直接的には対処ができない
(有効と考えられる回避策を提案したり、エスカレーションをしたり、
出来る限りの対応はしますが、インフラを直せるわけではない)
→ トラブルが発生した際に焦らないためには、設計が非常に重要！
トラブル発生時に焦らないために

仮想マシンの構成次第で、SLA で保障している稼働率は変わります
Azure VM の SLA をおさらい
https://azure.microsoft.com/ja-jp/support/legal/sla/virtual-machines/v1_9/

説明のために古い写真 (2013 年) を使いますが、
先ほどのクラスターを拡大して見ていただくと、
NIC やスイッチが単一障害点だと分かります
仮想マシンを単一インスタンスで使っていると…
• ハードウェアが突然壊れた際の影響が大きい
• メンテナンス作業等の影響も受けやすい
→ SLA は 99.9 % までしか保証されない
単一の仮想マシンの可用性

仮想マシンをホストする物理サーバーにメンテナンスが行われても、
可用性セットを構成していれば、同時にダウンすることはない
可用性セット (Availability Set) を組んだ場合の可用性
ToR ToR ToR
メンテナンス
ToR

物理サーバーを収容している ToR にメンテナンスが行われても、
可用性セットを構成していれば、同時にダウンすることはない
可用性セット (Availability Set) を組んだ場合の可用性
ToRToR ToR ToRメンテナンス

東日本
Zone1
DC1
Cluster
A
Cluster
B
Nodes
Cluster
C
…
…
…
DC2
…
…
Zone2
DC3
…
…
Zone3
DC4
…
…
同一の可用性セットに入っている仮想マシンは、同一クラスター内で
障害ドメイン (電源やスイッチ) を考慮して分散配置されています
言い換えると、クラスターやデータセンター単位の障害時は
全台が同時にダウンする恐れがあります
可用性セットを組んでも全滅する場合があります

仮想マシンを配置するゾーンを明示的に指定し、分散配置しておけば
クラスターやデータセンター単位の障害時も全滅を防ぐことが可能
ただし、可用性ゾーンが利用できるリージョンは限られているのと、
データセンターが分かれるため、遅延がわずかに増える点には注意
可用性ゾーン (Availability Zone) を組んだ場合の可用性
東日本
Zone1
DC1
Cluster
A
Cluster
B
Nodes
Cluster
C
…
…
…
DC2
…
…
Zone2
DC3
…
Zone3
DC4
…
…

マネージドディスクの作成時もゾーンを選択する箇所があります
仮想マシンとディスクは同一ゾーンで揃えましょう
仮想マシンのディスクもゾーンを考慮しましょう
東日本
Zone1
DC1
Cluster
A
Cluster
B
Nodes
Cluster
C
…
…
…
DC2
…
…
Zone2
DC3
…
Zone3
DC4
…
…

PaaS と言えども、裏では仮想マシンのインスタンスが動いています
古い SKU は可用性ゾーンを使用していないため注意が必要です
例えば、VPN や ExpressRoute で
オンプレミスとつないでいる場合、
VNet ゲートウェイがダウンしたら
通信が全断する可能性があります
AZ 対応 SKU への移行もご検討を！
各種 PaaS の可用性にも気を配りましょう

• Azure は生き物のように常に進化 (変化) しつづけることを念頭に
• 過去の事例や実績が数年後も最適であり続けるとは限りません
• 新機能や仕様変更に気を配り、導入前は実際に手を動かして検証を
• 絶対に落ちないシステムを目指すのではなく、一部がダウンしても
影響を最小限にできるような設計を目指しましょう
• ハードウェアは壊れますし、ソフトウェアにはバグがつきものです
• 「想定していなかった」ではなく、「こんなこともあろうかと」と
言えるようにクラウドといえど物理的なインフラにもご配慮を！
Azure を使いこなすためのマインドセット

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