Tag Archives: 安定性

micro SDとSDカード製品に潜在的なリスクとは

Allion Labs  現代の一般的な日常生活において、多くの人がmicro SDとSDカード（Secure Digital Memory Card）を複数枚持っています。サイズが小さくて容量が大きいため、データの保存だけでなく、小型デバイスでの利用にも適しています。SDカードの発展について話すと、初期のSD 1.0から始まり、SDカードはSD 2.0（SD/SDHC/SDXC）、3.0（UHS-I）、4.x（UHS-II）、5.xおよび6.0（UHS-III）への発展を経て、最近では7.x（PCIe Gne3）および8.0（PCIe Gne4）のバージョンに至り、その動作速度と容量は絶えず進化し続けています。しかし、micro SDとSDのカード自体だけでなく、micro SDとSDカードと連携して読み書きができるコネクタも重要な要素で、特に高速のSD7.0およびSD8.0ではもちろん、高速PCIe3.0および4.0のサポートを受けて、関連コネクタの設計は更に重要となっています。 このSDカードコネクタが安定し且つ高速に動作するには、まず最初にコネクタの設計がSD Associationの仕様に準拠しているかどうかを確認する必要があります。これは、設計が検証に適合するテストフィクスチャを作成することから始めなければなりません。 [...]

AIと高速演算時代の到来：ホワイトボックスサーバーに潜むリスクとは？

Allion Labs  32GT/sのPCIe 5.0製品が市場に登場したことで、高速演算とAI人工知能の効果が顕著になっています。特に生成AIがすぐに人々の日常生活に浸透し、次第に様々な産業で重要な役割を果たすと同時に、高速伝送へのニーズも増加しています。この影響からサーバー市場は持続的な成長を続け、サーバーの世代アップグレードサイクルも短縮しています。 こうした中、個別のサーバー運用環境に最適化した設計のニーズが拡大しています。カスタマイズしたサーバーを購入したお客様にとって、運用コストの削減できる利点がありますが、分散調達後のケース、マザーボード、ストレージデバイスなどの組み立てによるシステム安定性は懸念されます。 さらに、マザーボードに高速のPCIe 5.0技術が導入され始めると、このようなサーバーはより深刻な潜在リスクに直面する可能性が高いと考えられます。 ホワイトボックスサーバーに潜む5大リスク  1. 冷却効果の不均衡  PCIe 5.0をサポートするCPUのTDP（Thermal Design Power）は350W以上で、冷却要件が非常に高くなっています。マザーボードによってCPUの設計位置が異なり、ケース内のファンに完全に対応することができないため、CPUの冷却が均一にならない問題が発生する可能性があります。  2. [...]

サーバーの安定性要件 – 振動と機械的衝撃

Allion Labs  毎日数十億もの人がインターネットを利用し、絶えずデータがクラウドに生成・保存されています。これらのデータは、ストレージサービスを提供する企業やプラットフォームによって、数百万にも上るハードディスクを備えたデータセンターに保存されます。データを保存・処理するためのコンピュータハードウェアデバイスであるサーバーは、通常ラックに取り付けられ長時間稼働する必要があります。個人用パソコンのハードディスクと似ていますが、サーバー内に取り付けられたハードディスクは、サイズが大きく数も多いです。サーバーデータ処理センターには、多くのハードディスクが上下に積み重ねられ、所謂筐体（シャーシまたはケース）内に配置され、複数の筐体がキャビネット内に配置されます。データセンターには非常に多くのキャビネットがあり、インターネットユーザーは、リモートでハードディスク内のデータにアクセスしているわけです。 しかし、ハードディスクは振動に非常に敏感であり、振動でハードディスクが損傷する場合があります。ストレージユニット全体には主に3つの振動源があり、ハードディスクの性能低下を引き起こします。 冷却用ファンの音による負荷 ストレージユニット上のファン振動の負荷、筐体を伝わって発生する振動と共振 ハードディスク自体の振動負荷 振動問題に対する研究は、励振（excitation）、システム、レスポンスの定義方法に関するものや、これら3つの関係を研究したものばかりです。励振は作用力およびエネルギーの源で、レスポンスは私達が関心を寄せる励振作用を受けた位置での振動反応のこと、システムは機械波が励起からレスポンスまでの間に物体を通過する範囲をそれぞれ指します。 例えば、サーバー内のハードディスクは、特定の周波数で大きな回転振動を受けると、性能が大幅に低下します。こうした問題では、ファンが励振源、ハードディスクと筐体の接続部の振動反応がレスポンス、筐体と関連する接続部品がシステムとなります。例えば、サーバー筐体の構造を設計する人は、自身の設計で冷却ファンを装着した後、ハードディスクの取り付け部の回転振動レスポンス特性がどうなるのか、特定の周波数で振幅が過大になるかどうか気にして設計します。 そのため、サーバーが極端な環境下で正常に動作するように、信頼性テストや耐久性テストなどの一連の関連テストを実施する必要があります。その中には、振動テストや機械的衝撃テストが含まれます。 1. 振動テスト：実際の作業環境で発生する可能性のある振動環境をシミュレーションするため、サーバーを異なる周波数や振幅の機械振動にさらします。これにより、サーバーがこのような環境で正常に動作し、ハードウェアコンポーネントに損傷や障害を引き起こすかどうかを確認することができます。 2. 機械的衝撃テスト：サーバーに突発的な衝撃を与え、予期しない衝突や落下に耐えられるかをテストします。これにより、サーバー輸送中に物流会社の運搬に耐えられるか、実際の使用中にどの程度の衝撃に耐えられるかを確認することができます。例えば揺れる車両の上など、サーバーが不安定な場所に設置されている場合、振動により故障する可能性があります。また、例えば衝突や落下するなどしてサーバーが強い衝撃を受けた場合、異常を引き起こす可能性があります。 サーバーが振動テストや機械的衝撃テストに合格しない場合、以下の影響が考えられます [...]

サーバーの安定性要件 – 温度と湿度

Allion Labs  インターネット時代において、膨大なデータ処理と世界数十億人が利用するインターネットサービスにより、サーバーは重要な役割を果たしています。2023年のサーバー市場は、ハイブリッドワークが新しい働き方として登場してからも、依然としてクラウドデータセンター事業者の需要が顕著です。Google、Amazon、Microsoftなどのクラウドサービスは、正確で安定したサービスパフォーマンスを実現するために、高速で適切に設計された大容量のサーバーを必要としています。この様に、サーバーの応用範囲は非常に広く、多くの人々のインターネット利用に関係しているため、ネットワークサービスがあるところにはサーバー構築のニーズが多くあり、いかにサーバーを安定して運用するかが重要な課題となっています。 例： Facebookは、北極圏から100キロメートルしか離れておらず、冬の平均気温がマイナス20度に達するスウェーデンのとある場所にデータセンターを建設しました。 Microsoftは、スコットランドのオークニー諸島沿岸付近の水域に、潜水艦に似たデータセンターを展開しています。 eBayは、平均気温が38度を超えるアメリカの・フェニックスの砂漠に、20年間使用するデータセンターを建設しました。 現在知られているデータセンターは、極地気候、砂漠地帯、海洋水域に建設されています。高温の環境ではサーバーの放熱効率が低下し、運用が低下する可能性があります。また、乾燥しすぎた環境では電子機器に静電気がたまりやすく、湿度が高いと電子部品が腐食する可能性があります。長期的な観点から見れば、こうした問題がより深刻な摩耗や故障を引き起こす可能性があり、高額の投資コストで無駄が多くなるだけでなく、管理の面で多くの問題を引き起こすことになります。 研究によると、データセンターの理想的な温度の範囲は22℃〜23℃で、できるだけ35℃を超えないように、相対湿度の範囲は40％〜60％の間で保つ必要があります。いかにして安定した作業効率と温度・湿度の最適なバランスを得るかは、厳密かつ大量のテストが必要とし、データに基づいて調整し、包括的なサーバーシステムを完成させることで、完全な性能と寿命を発揮することができます。 したがって、サーバーが様々な温度・湿度環境の気候条件下で動作するかや、作業状態で正常で安定した高効率動作を維持するために良好な冷却システムがあるかが、考慮しなければならない問題となっています。 Facebook、Microsoft、Googleなど、ほぼ全世界のユーザーをカバーしている企業のデータセンターにある1台のサーバーに、平均数百から数千人のユーザーが同時に接続しています。環境の温度や湿度の問題でサーバーがダウンして動作しなくなった場合、その影響は全世界の個人ユーザーや企業に及び、損失は計り知れません。 そこで、アリオンは65KWのウォークインチャンバー（ Walk-in Chamber）を設置し、サーバーの信頼性、温度、湿度に対するテストを実施することができます。 65KW ウォークインチャンバー［高重量積載、大容量収納、高い放熱性能を備えています］ [...]

サーバー調達品質の復号化 – 安定性要求編

Allion Labs / James Ou 本連載企画ではサーバー調達における品質の三大要件は、品質基盤（仕様要件）、ユーザーエクスペリエンス（性能要件）、メンテナンス費用（安定性要件）等の3つの側面に対応しているかどうかを解説していきたいと思います。前回の仕様要求編でユーザーシナリオから仕様要求、直面する課題とテスト効率できるテストツールを紹介しました。今回では、サーバーの安定性のニーズについて説明します。 サーバーを安定稼働するには、信頼性テスト用のウォークインチャンバー（Walk-in Chamber）が欠かせない 5G、AI、クラウドコンピューティング、クラウドOTT (Over-the-top) などのアプリケーションサービスの台頭により、これらのアプリケーションは、サーバー自体、つまり高速且つ大容量のハードウェアを基礎としています。高速とは、CPUの動作速度、GPUの動作速度、高速ネットワーク伝送速度またはストレージメディアへのアクセス速度等を指し、高容量とは、メモリ容量やストレージメディアの容量をそれぞれ表しています。 これらの高速アプリケーション関連サービスが継続して生まれていることから、サーバーの消費電力も増加の一途を辿っており、以前は2KWほどの電力消費量が一般的だったのが、現在ではサーバー1台あたり10KWを超えています。高速化と高消費電力化に伴う主な問題は、熱エネルギーの発生と速度の不安定性であるため、サーバーの安定性ニーズとして、温度あるいは温湿度の信頼性テストが特に重要視されています。 従来のサーバー信頼性テストはスタンドアロン方式で実施されていましたが、新しいアプリケーションの導入とコンセプトの変更により、アプリケーションレベルからサーバー信頼性テストが求められるようになりました。アプリケーションレベルの信頼性テストと従来のスタンドアロンの信頼性テストは、両方とも動作温度の最高温度と最低温度の設定条件が同じですが、サーバーグループのアーキテクチャと、シミュレーションされたアプリケーションサービスを実行するストレステストソフトウェアが最大の違いです。 アーキテクチャのアプリケーションレベルでのサーバーグループは、通常ラック（Rack）単位で構築され（複数のサーバーが組み込まれた状態で）、ラックの高さも初期の42Uから現在の48Uや、より新しい52Uまでであり、また数量も1から3までとさまざまです。上記の高電力消費とラック数等の条件を組み合わせると、信頼性テストに使用されるウォークインチャンバー（Walk-in Chamber）には、非常に高いしきい値要件が課せられます。まず、冷却能力はラックサーバー全体が生成する総熱量を上回らなければならないこと、次に内部の空間がラック全体に収まる必要があること、最後に、運搬重量はラックサーバー全体の総重量を満たす必要があります。 [...]