IBM PureFlex System への仮想クラウド・アプライアンスのデプロイメントを自動化する

IBM Virtual Appliance Factory によって KVM 環境や PowerVM 環境へのクラウド・アプライアンスのデプロイメントを自動化する

IBM PureFlex System はクラウド対応のエキスパート・インテグレーテッド・システムであり、実証済みのパターンによってインフラストラクチャーとアプリケーション・レイヤーを統合することができます。また特定のニーズ専用に最適化することができるため、ワークロードの実行に必要なすべてのインフラストラクチャー要素を 1 つのシステムとして提供することができます。デプロイ時間を短縮できる IBM PureFlex System のメリットをさらに生かすために、クラウド・アプライアンスのデプロイメントを自動化する IBM Virtual Appliance Factory ツールキットがあります。このツールキットを利用することにより、クラウド・アプライアンス (つまり適切に構成されたオペレーティング・システムとミドルウェアをアプリケーションと統合したもの) を KVM (Kernel-based Virtual Machine) や PowerVM によるクラウド環境に自動的にデプロイすることができます。この記事では IBM Virtual Appliance Factory ツールキットについて説明します。

Jarek Miszczyk, Lead Technical Consultant, IBM

Jarek Miszczyk は IBM STG Global ISV Enablement 組織で System x 仮想化とクラウド・コンピューティングを担当するリード・テクニカル・コンサルタントです。彼はミネソタ州ロチェスター (Rochester) に住んでいます。



2012年 5月 24日

従来の非効率的なコンピューティングを行い続けることはもはや不可能であり、ビジネスは以下のように、よりスマートな方向への転換を図りつつあります。

  • 企業は、より少ないリソースでより多くの成果を上げる必要があり、新たな革新を生み出し、活用するための手段を求めています。
  • お客様は、コストの削減、運用の単純化、変化するビジネス需要への対応を行う必要があると同時に、IT 予算を現状維持または縮小する必要があります。
  • お客様は、システムをより効率的かつコスト効果に優れた方法で管理し、変化する顧客の要求にビジネスを対応させるために、アジリティー (俊敏性) を備えたクラウドなどの最新技術を活用できるようにするための手段を必要としています。

IBM では、より高機能のコンピューティング・ソリューションを提供することによって、お客様がコストを削減したり、複雑さを軽減したり、新たな革新技術を活用したりするのを支援しています。これらのソリューションは、単に一部分を構成するコンポーネントを提供するのではなく、新しい種類のエキスパート・インテグレーテッド・システムを提供する方向に変わりつつあります。これらの新しいシステムは特定のニーズを満たすため専用に最適化された実証済みのパターンを使用することにより、インフラストラクチャーとアプリケーション・レイヤーとを統合しています。

こうした新しい種類のシステムである IBM PureFlex System は、専門家の知見を統合することにより、汎用システムの柔軟性とアプライアンスの単純さとを兼ね備えています。IBM PureFlex System は新たなコンピューティング・パラダイムを実現するクラウド対応のエキスパート・インテグレーテッド・システムであり、統合管理システムによって Power、System x、システム管理、ネットワーキング、そしてストレージにわたるすべてのワークロードを一元管理しているため、インフラストラクチャーとアプリケーション・レイヤーは従来にはないような統合が可能になっています。

IBM PureFlex System を利用することで、お客様はワークロードの実行に必要なインフラストラクチャー要素のすべてを 1 つのシステムに統合することができます。この統合により、コストが削減され、単純化と効率化が進むと同時に、最初からクラウド機能を提供することができます。

IBM PureFlex System はクラウド・コンピューティング向けに最適化されているため、あらかじめパッケージ化された仮想イメージを素早くクライアントに提供することができ、デプロイメント・ライフサイクル全体を通じてすべてに対応したシームレスな管理を実現することができます。また IBM PureFlex System は特定のワークロードや多層アプリケーションに対して最適化されています。

この記事では、IBM Virtual Appliance Factory (VAF) に焦点を当てながら、IBM PureFlex System について説明します。この VAF を利用することで、適切に構成されたオペレーティング・システム、ミドルウェア、複数のアプリケーションと共に、ある 1 つのアプリケーションを仮想クラウド・アプライアンスの中にパッケージ化することができます。そのため、IBM PureFlex System 上で実行されるクラウド・システムを含め、クラウド・システムへのデプロイメントを短時間で自動的に行うことができます。

仮想アプライアンスを定義する

クラウドへのデプロイメント・モデルの中で、仮想アプライアンスは重要なコンポーネントです。仮想アプライアンスは、オペレーティング・システム、ミドルウェア、複数のアプリケーションをあらかじめ 1 つのパッケージにしたソフトウェア・スタックです。仮想アプライアンスを利用することにより、従来のデプロイメント手法に比べ、短時間でクラウドに移行することができ、インストールや構成も大幅に減らすことができます。さらには、クラウド・コンピューティングの重要な問題 (ソフトウェア・ライセンスと標準化) に対応することもでき、従来の ISV (独立系ソフトウェア・ベンダー) のみならず SaaS プロバイダーも仮想アプライアンスを活用することができます。

仮想アプライアンスを利用する例として、一方では市場で実績のある成熟した既存の COBOL アプリケーションを、簡単に単一イメージの仮想アプライアンスにパッケージ化することができ、そのパッケージを即座にクラウドにデプロイすることができます。他方では新たに実装された高度に分散化されたサービス指向アプリケーションをパッケージ化し、クラウドによって提供されるサービスと統合することができます。こうした方式により、ISV は顧客のビジネスの変化する要求に対して、柔軟かつアジャイルに迅速な対応をすることができます。

IBM PureFlex System は仮想アプライアンスを活用できるように設計されています。FSM (Flexible System Manager) は IBM PureFlex System に付属のハードウェア・アプライアンスであり、完全に動作する仮想インフラストラクチャー管理スタック (IBM Systems Director と VMControl) が含まれています。具体的には、VMControl は IBM Systems Director のアドオン機能であり、仮想アプライアンスのライフサイクル全体を管理します。VMControl の豊富な機能の概要を以下に挙げます。

  • バージョン管理機能を備えた仮想アプライアンス・リポジトリーが組み込まれています。
  • 業界標準の DMTF OVF (Open Virtualization Format) 仕様に準拠した仮想アプライアンスをサポートしています。
  • x86 ベースのアプライアンスと Power ベースのアプライアンスをサポートしています。
  • アプライアンスに含まれるソフトウェア・スタック全体を自動的に再構成できるスクリプト・エンジンとして、IBM Virtual System Activation Engine (VSAE) をサポートしています。そのため、セルフサービスと自動化という、クラウドの価値提案を促進することができます。
  • アプライアンスを 1 つのホストまたは 1 つのシステム・プールにデプロイすることができます。
  • 実行中の複数のアプライアンスを 1 つのワークロードにグループ化し、1 つのエンティティーとして管理することができます。

仮想アプライアンス・モデル

私は以前、以下のように述べました。

OVF に準拠したソフトウェア VA (仮想アプライアンス) の真の価値は、オペレーティング・システム、ミドルウェア、アプリケーションを含むすべてのソフトウェア・コンポーネントを自動的にインストールして構成できる機能にあります。残念なことに、多くのアプライアンス・アーキテクトの間では、ソフトウェア・スタック全体を自動的にアクティブにする機能がない半端な状態でアプライアンスを出荷するということが広く行われています。アプライアンス・アーキテクトは多くの場合、例えば VMWare ツールを使用することで、OS レベルの設定 (ホスト名、ドメイン名、ルート・パスワードなど) を確実に再構成しています。彼らの傾向として、最初のデプロイメントの際に OS よりも上位のソフトウェア・コンポーネントを再構成する必要性について考えようとしません。例えば、彼らはデータベースの設定を再構成しません。その結果、デプロイメントの際には、OS レベルのホスト名は適切な値に設定されている一方、データベースの構成は元のホスト名を示しています。

そのため、予想外の結果が生ずる可能性があり、手作業によるデバッグと修正が必要となる場合がよくあります。この方法には以下のようにいくつかの問題があります。

  • デプロイされたワークロードを手作業で構成する必要があるということは、クラウド・コンピューティングの重要な価値提案である自動化ができなくなります。
  • デプロイ担当者 (クラウド管理者) は、サードパーティーのアプリケーションやミドルウェアを適切に再構成したり、多層アプリケーションの構成要素間の依存関係を適切に再構成したりする上で必要なドメイン知識を持っていないかもしれません。

こうした問題に対する望ましいソリューションは、VSAE を利用することです。VSAE はアプライアンスの作成フェーズやデプロイメント・フェーズに使用されるソフトウェア・ツールです。アプライアンスの作成フェーズでは、VAF ツールキットは各仮想システム・イメージに VSAE を自動的にインストールします。そしてアプライアンスがデプロイされると、VSAE が各仮想システムで実行され、システムおよびインストールされたアプリケーションが再構成されます。

VSAE は基本的にスクリプト・エンジンであり、アプリケーションによるサービスが開始される前に、最初のブートで起動します。例えば、IBM WAS (WebSphere Application Server) のデータ・ソースを構成するためには、DB2 サーバーのホスト名、DB2 がリッスンするポート、データベースの名前、DB2 ユーザーの資格情報が必要です。これらの設定がインスタンスごとに異なり、そのランタイム環境専用のものであることに注意してください。競合やセキュリティー漏洩を防ぐために、これらの設定は、WebSphere Application Server 上で実行されるアプリケーションが起動される前に行う必要があります。

VSAE はプラガブル・アーキテクチャーをサポートしており、ソフトウェア・スタックの特定の側面の構成タスクは特別なアクティベーション・プログラムによって行われます。これらのアクティベーション・プログラムは事前に設定されたシーケンスで VSAE によって呼び出されます。

OVF 標準は、仮想 CD ドライブにある XML 構成ファイル (デフォルト名は ovf-env.xml) を使用してランタイム・パラメーターを VSAE に渡すよう推奨しています。仮想 CD ドライブはブート時に指定の仮想システムにアタッチされます。VSAE は XML 構成ファイルを構文解析してパラメーターを取得した後、アプリケーション・スタックの可変ポイント (変更点) を設定する特定のアクティベーション・プログラムを呼び出します。

このモデルに従うことは、非常に複雑な場合もある実際のソリューションに関するデプロイメントを完全に自動化するソフトウェア仮想アプライアンスを作成する上で賢明な手段となります。

著者による注記: この記事のこのセクションと次のセクションの内容は、私の執筆した記事「Cloudify Your Applications by Creating a Software Virtual Appliance」を MC Press Online, LLC のご好意で引用したものです。


ソフトウェア仮想アプライアンスを作成する

どのようにすれば、上記のモデルで説明したクラウド対応のフォーマットでアプリケーションをパッケージ化できるのでしょう?市場には仮想アプライアンスを作成するための選択肢がたくさんありますが、それらの一部は KVM のようなオープンソースのハイパーバイザーや Intel 以外のアーキテクチャーをサポートしていません。そうしたツールを使用すると、手作業のプロセスが大幅に増え、間違えやすくなります。この記事では例として、以下のツールを使用する場合について説明します。

  • 仮想アプライアンスを作成するためのオープンソース・ツール
  • 仮想アプライアンスを作成するための VMware ツール
  • Virtual Appliance Factory サービス

オープンソース・ツール

オープンソース・ツールを使用して手作業でソフトウェア仮想アプライアンスを作成することができます。例えば、オープンソースのハイパーバイザー KVM と仮想化ツール (virsh、virt-manager、virt-viewer など) を Linux ワークステーションにインストールします。virt-manager を使用して仮想マシン・イメージを作成し、これらのイメージを KVM 上でブートし、必要なすべてのソフトウェア・コンポーネントをインストールします。

単純なテキスト・エディターを使用して OVF ファイルを作成または変更し、作成した仮想マシン・イメージの内容を記述します。

最後のステップとして、イメージと OVF を含む TAR アーカイブを作成します。

これは手作業で仮想アプライアンスを作成する方法です。この方法には仮想化と OVF に関する高いスキルが必要であり、また時間がかかる上に間違いが発生しがちです。

VMware ツール

VMware Studio や OVF Toolkit などの VMware ツールを使用することができます。これらのツールは仮想アプライアンスを簡単に作成できるように設計されています。

VMware Studio を使用して作成された仮想アプライアンスは、vSphere Client を使用することで容易にインポートしてデプロイすることができます。

VMware ツールの 1 つの欠点は、KVM などのオープンソースのハイパーバイザーや Intel 以外のアーキテクチャーをサポートしていない点です。

Virtual Appliance Factory サービス

Virtual Appliance Factory (VAF) サービスを活用して仮想アプライアンスを作成することができます。VAF サービスは、「クラウド化」プロセスの単純化と自動化を行う一連の Web 2.0 ツール、サービス、プロセスです。VAF サービスには以下のようなメリットがあります。

  • 最小限の初期投資でクラウドを利用し始めることができます。
  • 仮想化インフラストラクチャーの複雑さが隠されます。つまりアプライアンス・アーキテクトは、特定の知識ドメイン (多層アプリケーションの作成など) に集中することができ、インフラストラクチャーの構築に対処する必要がなくなります。
  • DMTF OVF 準拠のデータ・センターにデプロイ可能な仮想アプライアンスを作成することができます。
  • クラウド・コンピューティングが持つ 2 つの重要な価値提案である、自動化とセルフサービスを実現することができます。

IBM Virtual Appliance Factory の紹介

IBM は ISV が仮想アプライアンスを容易に作成できるように、長年の経験と実績ある手法とを組み合わせ、ダウンロード可能な一連の Web 2.0 ツールとして用意しました。IBM Virtual Appliance Factory (VAF) はセルフ・イネーブルメント・ツールキットとして、KVM 環境や PowerVM 環境にデプロイするアプリケーション・ソリューションを ISV が事前にパッケージ化するのを支援する自動化ツールを提供します。

仮想アプライアンスは価値実現までの時間を短縮することで、IT 業界を変えつつあります。それを実現するための手段が、ソフトウェア・スタックを仮想 OVF フォーマットで事前にパッケージ化することです。このフォーマットにより、OS、ミドルウェア、アプリケーションを組み合わせ、1 つのパッケージにすることができます。そのためデプロイメントに要する時間が短縮され、クラウド環境の利用を開始するまでの時間も短くなります。

VAF がサポートしているのは、x86 の場合は Linux/VMware または Linux/ KVM、POWER の場合は AIX/PowerVM、Linux としては Red Hat と SuSE です。

標準的な設定の場合、プログラマーの作業日数は 3 日から 10 日です。VAF を使用して作成された仮想アプライアンスは「IBM Ready For」プログラムの対象となり、そのソリューションが非常に優れた最適化ソリューションであることを顧客やビジネス・パートナーに印象付けることができます。「IBM Ready For」プログラムの対象となるためには、IBM Innovation Center の IBM ハードウェアで仮想アプライアンスを検証、テストする必要があり、その仮想アプライアンスをサポートするために必要なドキュメントと共に IBM Global Solutions Directory に登録する必要があります。

では、VAF はどのように動作するのでしょうか?エンド・ツー・エンドのプロセスとしては、ICCT/ICON (IBM Image Construction Tool)、Systems Director、ICCT Eclipse プラグインを使用します。KVM の場合の例を以下に示します。PowerVM と VMware の場合のフローも同じです。

  1. ICCT/ICON を使用して、インストール可能な ISO ファイルからベース・アプライアンス (基本的な OS サービスのみを持つオペレーティング・システム) を作成します。
  2. KVM ホスト上で仮想システムと仮想イメージを管理できる KVM プロバイダー・ランタイムを使用して、ベース・アプライアンスをデプロイします。
  3. Eclipse プラグインを使用して以下の作業を行います。
    1. プログラム・アクティベーター (そのアプライアンスのデプロイ時にソフトウェア・コンポーネントを再構成する方法を認識している簡単なソフトウェア) を作成、テストします。
    2. プログラム・アクティベーターをバンドルとして ICCT/ICON にエクスポートします。このアプライアンスの新しいインスタンスがホストにデプロイされるたびに、プログラム・アクティベーターが実行されます。
  4. 新たに作成されたバンドルと ICCT/ICON を使用してベース・アプライアンスを拡張します。ICCT は、仮想アプライアンス内のソフトウェア・コンポーネントを記述するメタデータとバンドルのメタデータとをマージします。
  5. 以下のように最新レベルのメタデータに合わせてイメージを更新します。
    1. イメージとそのイメージを記述するメタデータとを同期させます。
    2. そのイメージにアクセスし、一時ファイル、SSH 鍵、ネットワーク構成をクリーンアップした後、そのイメージを取り込みます。
    3. そのイメージを標準的な DMTF OVF 仕様フォーマットでエクスポートします。
  6. Systems Director の VMControl 機能を使用して以下の作業を行います。
    1. 仮想アプライアンスのライフサイクルを管理するために、VMControl が管理する仮想アプライアンス・リポジトリーに仮想アプライアンスをインポートします。
    2. デプロイメントを実行します。

まとめ

この記事では、仮想アプライアンス・モデルについて、またソフトウェア仮想アプライアンスを作成するためのさまざまな方法について紹介しました。また、IBM PureFlex System 環境へのクラウド・アプライアンスのデプロイメントを自動化するツールキットである IBM Virtual Appliance Factory とそのプロセスについて説明しました。

参考文献

学ぶために

製品や技術を入手するために

  • IBM SmartCloud Enterprise で利用可能な製品イメージを調べてみてください。

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