インフラエンジニア・書籍学習まとめ

こんにちはよしときです。 本日はインフラについて勉強したことをまとめてみたいと思います。使用した教科書はこちら   それでは第一章から見ていきます。  

第一章 インフラエンジニアの仕事

まず、始めにインフラエンジニアとはどんな仕事か、というところから始まります。 インフラエンジニアの仕事は大きく分けて三つあり、
  • インフラ設計
  • インフラ構築
  • インフラ運用
に分けられます。 さらにITインフラを構成する要素として
  • ファシリティ
  • サーバ・ストレージ
  • ネットワーク
が挙げられます。 これらの用語に加え技術者、選定者としてのインフラエンジニアのするべきことを簡易的に挙げていきます。 まず、技術者としてのインフラエンジニアの側面として
  • サーバハードウェア
  • サーバOS
  • ストレージ
  • ネットワーク設計と構築
  • ネットワーク機器
を押さえておくべきだと挙げています。 次に 選定者としてのインフラエンジニアの側面として
  • システム構成
  • サーバスペック選定
  • ネットワーク構成
  • データベース設計
  • 運用体制
  • 社内での責任範囲
が挙げられています。 上記の内容としてはかるく触れる程度で、順次章ごとに説明していきます。  

第二章 サーバ

サーバの説明、構成になります。 まずサーバの種類としてラックマウント型とタワー型についての説明があります。 ラックマウント型は拡張が用意でサーバルームなどに常設される時に使用される物で、タワー型は店舗運営のような場所で使用される前提で作られます。 つぎにエントリ・ミドル・ハイエンドサーバについてです。 これらは名前の通り、区分となっており順次値段が高くなり、性能もあがります。 更にIAサーバ、エンタープライズサーバについて簡易的に説明があります。   それら説明の後サーバの選定を行う上でのポイントを挙げていきます。
  • サーバ要件
  • サーバスペックの決め方
    • 実際の環境を試験的に構築し、測定結果から判断する。
    • 仮決めしたサーバスペック機器を本番投入し、実際のハードウェアリソース利用状況を測定した上でサーバやサーバのパーツを増減していく。
    • 消去法でスペックを絞り込んでいく
  • スケールアップとスケールアウト
  • ベンダーを選ぶ
次に書く要件の説明と選ぶポイントとなります
  • CPU
    • パフォーマンスと発熱・消費電力
    • CPU用語
      • ソケット数
      • 動作周波数
      • コア
      • キャッシュ
      • ハイパースレッディング
      • ターボブーストテクノロジー
    • CPU選定のポイント
      • パフォーマンス
      • 価格対比
      • 使うソフトウェアのライセンス体系
  • メモリ
    • パフォーマンス
    • メモリ用語
      • スロット数
      • ECC(Error Correcting Code)memory
      • チャネル
      • ランク
      • UDIMM
      • RDIMM
      • LRDIMM
      • LV(低電力)
    • メモリ表記の見方
    • メモリの挿し方
    • メモリ選定のポイント
      • 搭載容量
      • パフォーマンス
      • 拡張性
  • ディスクの種類
    • SATAハードディスク
    • SASハードディスク
    • FC(Fibre Channel)ハードディスク
    • その他
      • 二アラインハードディスク
      • SSD(Solid State Drive)
      • エンタープライズフラッシュメモリストレージ
  • RAID
    • RAIDレベル
    • RAIDのパフォーマンス
    • RAID5 vs RAID10
    • RAID5 vs RAID6
  • 仮想化
    • 物理サーバと仮想サーバの特性
      • 物理サーバは使用容量が大きい用途に向いています
      • 仮想サーバは使用容量が小さい用途に向いています
    • 物理サーバを仮想化する場合のメリットとデメリット
      • メリット
        • コストダウンが可能
        • ゲストOSのハードウェアリソース増減を容易に行える
        • 他の新しい物理サーバに仮想化環境を用意し簡単に移行できる
      • デメリット
        • 他のゲストOSが大量のハードウェアリソースを使うと、他のゲストOSの動作が不安定になる。
        • 一度作られたゲストOSがその後に使われなくなっても撤去されずに残りがちになる。
    • 仮想化モデル
    • 仮想化環境の種類
      • VMware vSphere
      • Hyper-V(Windows Server 2012)
      • Xen
      • KVM
    • 仮想化環境の選び方
  • クラウド(IaaS)
    • IaaSの特徴
      • 自社で物理サーバを持たずに使えるため、物理サーバを管理するエンジニアが不要
      • 利用申請後、短期間でOSがインストールされた状態ですぐ使える
      • 自社で物理サーバを持たないため、物理的制約を意識せず利用したい分だけサーバ増強が可能
      • 使った分だけ費用が発生する従量課金制
      • 自社で資産を持たずに済むので、サーバを買うと発生する減価償却処理が不要で、かつクラウド利用費はそのまま費用処理が行える
    • クラウド環境でのインフラの利用
    • Amazon Web Services(AWS)
      • Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)
      • Amazon Simple Storage Service(Amazon S3)
    • クラウドに向かない用途
      • 機密情報を置く
      • 大容量ファイルの転送
      • 大規模システム
    • クラウドベンダーの選び方
    • 会計処理から考えるクラウド
これら要点を選定するポイントとして挙げられています。具体的な型番が多く載せられており、より選定者の視点に立って書かれています。  

第三章 OS

第三章では利用されるOSについて説明されています。 まず第一にLinuxです Linuxのディストリビューションとその価格について説明されております。具体的にRedHat Enterprise Linuxの価格とOracle Linuxの価格が挙げられています。   次にWindows Serverです。 Windows Server選定理由としていくつか挙げられています
  • Windows Server上で稼働するソフトウェアを使いたい
  • .NET(ドットネット)基盤を使いたい
  • Active Directory環境を使いたい
さらにWindows Serverのライセンス体系について説明されています。   次にUNIXです。 代表的なUNIX OSとして
  • AIX
  • Solaris
  • HP-UX
が挙げられています。  

第四章 ネットワーク

ネットワーク機器について学び、選ぶ基準を説明していきます。こちらもポイントポイントを押さえていきます。 まずルータの役割が説明されています。ルータは一言で言うとネットワークを論理的に分ける機器となります。 そしてルータを選ぶポイントを5つ挙げています
  • ISPやデータセンターなど、ルータを接続する先から提供される上位回線のインタフェースと一致したWAN側インタフェースを持つこと
  • WAN側での通信帯域
  • スループット
  • セキュリティ機能をルータに求めるか
  • 導入コスト
となります。 次にL2/L3スイッチの役割について説明があり、選ぶポイントが4つ挙げられます。
  • インタフェースの速度とポート数
  • インテリジェントorノンインテリジェント
  • スイッチング能力とスイッチング容量
  • ハードウェア処理 vs ソフトウェア処理
となります。 更にL4/L7スイッチ(ロードバランサー)を選ぶということでロードバランサー(負荷分散機能)付きのL3スイッチのことで、選択肢の一つとして挙げられています。   次はネットワーク設計において良く採用されるパターンをいくつか紹介されています。
  • フロントエンド/バックエンド 2階層構造
  • コア/ディストリビューション/アクセス 3階層構造
  • ネットワークファブリック構造
の三つが挙げられています。   ここからネットワーク用語の解説があります。
  • TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
  • OSI参照モデル
  • TCPとUDP(User Datagram Protocol)
  • 3ウェイハンドシェイク/SYNとACK
  • スイッチングとルーティング
  • IPv4とIPv6
  • ネットワークインタフェースを束ねる
    • ボンディング
    • チーミング
    • リンクアグリゲーション
    • イーサチャンネル
    • ポートトランキング
これらの解説後、インターネットとの接続、ネットワークケーブルについて説明されています。 接続する料金体系はおおよそ二種類で
  • 固定帯域使い放題
  • 従量課金
となります。ネットワークケーブルは
  • LANケーブル
  • 光ファイバーケーブル
の二種類について説明されています  

第五章 ストレージ

ストレージにはサーバ内部のローカルストレージとサーバ外の外部ストレージがあり、外部ストレージにはサーバに直接接続するもの(DAS:Direct Attached Storage)とネットワーク経由で接続するもの(NAS:Network Attached Storage・SAN:Storage Area Network)があります。更にFC-SAN(Fibre Channel SAN),IP-SAN(Internet Protocol SAN)という種類があります。 次にRAIDとホットスペアについてです。ホットスペアとは他のディスクが壊れたときの為に待機しているスタンバイディスクのことです。その動きも解説されています。 次は外部ストレージの利用と題して導入する動機が4つ挙げられます。
  • 記憶領域を大きく取りたい
  • ディスクI/O性能の向上
  • ストレージの統合・集中管理
  • 複数サーバ間でのデータ共有
となります。 また、ストレージの高度な機能として
  • シンプロビジョニング(Thin Provisioning)
  • 自動階層化
  • デデュープ(De-duplication)
  • スナップショット
の説明と使いどころが挙げられています。    

第六章 購買と商談

この章では名前の通り、インフラ整備する上での購買と商談についてのポイントが書かれています。 まず、購買先の選定をし、来訪してもらう目的を考えておき、ベンダーを選定、そして相見積もりを出し、導入テストをするという流れを説明しています。そして、グローバル購買の検討もするように書かれています。 次に資産管理として大事なポイントが挙げられます。
  • 資産管理対象
  • 資産管理の方法
  • 在庫
  • 減価償却
  • 棚卸し
  • 機器の廃棄
について書かれています。  

第七章 データセンター

ネット上や書籍で情報の少ないデータセンターの選定方法などを紹介されています。 まずデータセンターの空調設備の種類をみていきます
  • 床下冷気方式
  • 排熱吸引方式
  • 外気空調方式
があります。そこを見つつ、データセンターの選定をしていきます。 データセンターを選ぶポイント
  • データセンターの立地
  • サーバ設置台数
  • ラックは持ち込みか、貸し出しか
  • 利用可能ボルト数
  • 重荷重機器への対応
  • 防災レベルUPS(無停電装置)や発電機の性能
  • 産廃処理
  • 搬入スペースや駐車場の有無
  • リモートハンドサービスの有無
  • ユーザルームの有無
  • ケージ(金網)の有無
  • ネットワーク回線のコネクティビティー
  • イレギュラーな要望に強い
  • 備品貸し出し柔軟性
  • 売店や宿泊施設の有無
  • 費用
が挙げられています。実際に使用してきた経験で書かれていて参考になります。   そしてデータセンターで行われることとしてラックに機器を取り付ける方法が載せられています。 次に自社サーバールームを使う為のポイントを挙げられています
  • 面積
  • 電力容量
  • 冷却
  • 耐荷重
  • 地震対策
  • 騒音対策
  • ホコリ対策
  • 法定点検対策
  • セキュリティ
  • 備品置き場
これらを考えてサーバルームを作ることが必要だと書かれています。  

第八章 ソリューションとセキュリティ

次に管理の方法としてソリューションの種類を挙げていきます。
  • 監視ソリューション
    • Nagios(ナギオス)
    • Zabbix(ザビックス)
    • Cacti(カクタイ)
  • 資産管理ツール
  • 配信システム
  • セキュリティ
  • ファシリティ管理システム
  • ストレージ管理システム
つぎにセキュリティ対策について書かれています。 セキュリティにはセキュリティ担当者とサーバ担当者の連携をしっかり行うこと、外部セキュリティ企業の活用、データのハッシュ化と暗号化が必要であると書かれています。  

第九章 インフラ運用

インフラ運用についてまず、障害対応についてかかれています。 ハードウェアは必ずいつか壊れるという考えのもとで障害対応を行っていくことが大事であるとあります。 次にボトルネックを解消するということで、システムのレスポンスを向上することはもちろん、計画的に行い、対策を行わなければハードウェアリソースが枯渇するような状況になってしまうため、重要だと書かれています。さらにネットワーク機器のボトルネックの解消、サーバ機器のボトルネックの解消について調べ方と対策が書かれています。 次に MSP(Managed Service Provider)業者の選び方として
  • 企業としての信頼性
  • コミュニケーション力
  • 柔軟性
  • 技術力
  • 費用対効果
が挙げられ、その具体的なコストが書かれています。 次にファームウェアについてです。 ファームウェアについて注意すべきこととして
  • ファームウェアのバージョンとレベル
  • ファームウェアのバージョンアップの要否を判断する
  • 最新ファームウェアの情報を収集する
  最後にハードウェアの保守として、あるといいサービスなどが書かれています。  

第十章 大規模インフラ

この章では大規模インフラの管理として必要なポイントを挙げていきます。 システム構成を決めるポイントとして
  • ベンダーサポートの必要性
  • 使用言語
  • アクセス量
  • 可用性
が挙げられ、さらに外部業者を活用する場面として
  • 納品機器の開梱とラックへのマウント
  • 配線
  • 機器のセットアップ
  • 障害対応サポート
  • サーバルームの清掃
  • インフラ運営システムの開発
  • ハードウェア故障時の自動対応
が挙げられます。 次にCDN(Contents Delivery Network)についてです。静的コンテンツの配信に使われます。 また、CDNを使うことで外部からの不正アクセスや攻撃を軽減する効果も期待されます。 CDNを提供している代表的な業者も挙げられています。 業者の選び方のポイントは
  • 品質
  • サービスは国内限定かそれとも世界を対象か
  • コスト
が挙げられています。   次にDSR(Direct Server Return)構成を用いた負荷分散について書かれています。 前述したロードバランサーで用いられる負荷分散手法の一つで、大規模WEBサイトなどで用いられます。 一般的な構成とDSR構成の違いを図で説明されており、DSR構成のメリットが三つ挙げられています
  1. リクエスト量に対するL4スイッチのキャパシティが増える
  2. ネットワーク構成が比較的自由になる
  3. 使用するポート数は1ポートのみ
となります。 そのなかで、DSR構成が一般的でない理由として、全てのサーバに対してループバックと呼ばれる仮想ネットワークインタフェース設定を行っていく必要があるので、設定項目が増えることに加えて、不慣れな人が多いということが挙げれています。   最後にリソース不足対策についてかかれます。 まずリソース不足の種類です
  • 人的リソース不足
  • データセンタースペース不足
  • 機器不足
  • ネットワーク帯域不足
  • 資金不足
があげられます。そして、LINEサービスを例に大規模インフラの具体案を説明されています。    

第十一章 インフラエンジニアの成長

最後の章ではインフラエンジニアはどうしていくべきかということが書かれています。 まずインフラエンジニアが身につけるべきこととして
  • ドキュメントを読み込み力を付ける
  • カタログを読み込む力を付ける
の二つが挙げられています。 さらに小規模インフラと大規模インフラで身につく経験の違いなどが挙げられます。 最後にインフラエンジニアの育成についてタイプ別に書かれており、好奇心が強い方、好奇心が弱い方の2つのタイプ別にどのような育成をおこなうとよいかが書かれています。   以上まとめとなります。 項目ごとに最低限の情報を分かりやすくかいてあるので、ハンドブックとしても活用できそうな本でした。

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