サーバーマシンの選定

Question

サーバマシンを購入しようと思っています。
初めてサーバを運用するのでどのようなものを選んでいいかわからず困っています。
想定している環境は
OS : ubuntu or centOS
使用人数 : 10人前後
使用用途 : 複数人によるリモート接続
です。

具体的には、サーバにsshなどでリモートアクセスして各自計算を回せるようにしたいです。

必要になりそうなスペックなどを教えていただけると助かります。
よろしくお願いいたします。

追記：
皆様からあまりに使用用途が曖昧とのご指摘がありましたので、わかる範囲で詳しく追記いたします。

大学の研究室用（当方学生です）にサーバを立ち上げたいと思っており、サーバー室にラック型サーバを設置していただく予定です。計算というのは数値計算のことで、ビックデータ解析を行おうと思っています。そこでデータをサーバに保管して共有できればと思っていました。計算というのはプログラムを回せればいい程度なのですが、具体的にどのくらいパワーが必要かはいまいちわかりません。ただ10人が同時にアクセスしてGUIのデスクトップ上で動作が不十分にならない程度のパワーは必要です。ウェブサイトを運営する訳ではなく、常時動かしたいプログラムがある訳でもないので24時間必ず稼働していなければ行けないかというと、そうでもないです。曖昧ですが初めてサーバを構築するので具合がわからないと言ったところです。

何卒ご教授いただけると助かります。

Comments

[choro-s]

もう少し、使用用途を掘り下げていただきたいと思いますが可能でしょうか。　シェルテストだけなのか、特定のアプリケーションをテストされるのか、DBなどのトランザクションを回されるのかなどで大きく設計が変わると思います。

[sharow]

「計算」とは具体的にどのような種類のものなのか、CPUなのかGPUなのか、長時間のバッチなのかjupyterのような用途なのか、具体的な情報が必要だと思います。でなければ予算の許す限り高いの買えばよいと思います、くらいの回答になってしまいます。

[aki1201]

回答ありがとうございます。大学の研究室用にサーバを立ち上げたいと思っており、サーバー室にラック型サーバを設置していただく予定です。計算というのは数値計算のことで、ビックデータ解析を行おうと思っています。そこでデータをサーバに保管して共有できればと思っていました。計算というのはプログラムを回せればいい程度なのですが、具体的にどのくらいパワーが必要かはいまいちわかりません。ただ10人が同時にアクセスして動作が重くならない程度のパワーは必要です。曖昧ですが当方初めてサーバを構築するので具合がわからないっと言ったところです。答えになっているかわかりませんが、よろしくお願いします。

Answer 1

まず、要件を満たすだけなら、Raspberry Piでも十分です。速度さえ無視すれば、10人ぐらい同時にログインしても問題ありません。簡単な四則演算ぐらいであれば、10人同時でも問題ありません。質問の文がそのまま仕様書としてサーバーを導入する入札があれば、Raspberry Piでも技術審査は通るということです。

ふざけてんのかとお思いかも知れませんが、質問の内容では、要件としてはあまりにも曖昧で、あまりにも不十分だからです。

まず、「サーバー」というのはピンからキリあります。サーバーとして使えばどんなコンピューターでもサーバーです。世の中でサーバーとして売っている物は、主にサーバー用途として使うことを想定したコンピューターなだけであって、それ以外をサーバーとして使っても良いですし、逆に、それらをデスクトップPCといて使っても全然問題が無いのです。逆にデスクトップPCをサーバーとして使っても(要件さえ満たせば)全然問題ないのです。先ほど述べたRaspberry Piであっても、サーバーとして使っている人はいますし、というか、私は実際にRaspberry Piをサーバーとして使っています。

では、それでもサーバーとして売っている物は何が違うのか。デスクトップPCでも十分な場合と十分ではない場合は何が違うのか。さらに、クラウドを選択することで何を満たすのかを述べていきます。

とにかく何らかの「サーバー」が必要ということで、まず決めるのは性能要件です。重要なのは、CPU、メモリ、ストレージ、ネットワークです。

CPUは計算速度に直結します。1秒間にできる演算が多ければ多いほど計算結果が出るのが速くなります。単純に言うと1GHzのCPUは1秒間に10億回計算できる性能を持っています(実際はそんな単純ではありませんが、ここでは話を簡単にするために1クロックで1計算できると想定します)。100億回計算が必要な演算は、1GHzのCPUでは10秒ですが、2GHzのCPUでは5秒で終わります。また、現在のCPUは複数コア、複数スレッドで動作できます。これは同時に別の計算ができるということです。さきほどの100億回計算が、実は並列で50億回と50億回をばらばらに計算できる場合、1GHzでも2コアであれば、それぞれバラバラに計算する事で、5秒で終わります。並列にできる計算とできない計算があるため単純ではありませんが、CPUの周波数 × 1CPUあたりのコア数 × 1コアあたりのスレッド数 × CPU数 ＝ 総周波数がサーバーの計算速度をだいたい決めることになります。(スレッドが単純な掛け算にならないCPUがあったりなど実際はもっと複雑です。)

さらに、計算はCPUだけしかできない訳ではありません。現在はグラフィックボードに搭載されたGPUで計算したり、Xeon Pihのような本体とは別の演算ボードで計算できたりします。

さて、それらを踏まえて、実際に必要な性能を割り出しましょう。通常のパソコンであれば2GHz×2コア(2スレッドずつで4スレッド)でだいたい十分な性能がでますので、一人あたりこれらいの計算速度が必要と考えます。ということで、2×2×2x10=80GHz(総周波数)です。4GHz×10コア(20スレッド)ぐらいでいけるので、デスクトップPC向けのIntel Core i9-7900Xでも十分となります。

オプションでGPUやXeon Phiを用意するかです。ディープラーニングとか考えたら欲しいところです。グラボを13枚つめるマザーボートがあるらしいので、グラボも一人一枚として、10枚つんでしまいましょう。グラボこそ性能も価格もピンキリなので、グラボで選んだ方が良いかもしれません。

次にメモリです。GUIにするかしないかで大きく変わりますが、Linux OSを最低限動かすだけなら512MiBもあれば十分です。となると、これも一人あたりの計算で使うメモリです。何を計算するかによりますが、単純に2GiBにしましょう。ということで20GiBですが、メモリは同じ容量単位で詰んでいった方が良い場合があります。8GiBを3個積むとして24GiBとします。

ストレージはSSDであることは必須です。SSDであれば、6Gbps SATAでも12Gpbs SASでも10pbs FCでもあまりかわらないのではないかと正直思っています。ただ、容量は気をつける必要があります。一人あたり100GB使うなら1TBほどは必要です。

最後にネットワークです。10GBSAE-Tが出てきたので、安価に10Gbps環境が使えるようになりました。一人1Gbpsは占有として10Gpbsとしましょう。

これで性能要件が揃いました。

• CPU: 80GHz (総周波数) + グラボ 10枚差し(オプション)
• メモリ: 24GiB
• ストレージ: 1TB SSD
• ネットワーク: 10Gbps

さて、次にみるのは耐障害性です。24時間365日、一切停止することを許さないのか、パソコン並みに毎日落とすし、壊れて使えない期間がでても良いのかです。この要件次第で金額が指数関数のように上がっていきます。

さきほどの性能要件ですが、ぶっちゃけ、ハイスペックのゲーミングPCでも満たそうと思えば満たせます。そこそこの性能で50万円程度です。では、サーバーといわれるものは何が違うのでしょうか？

まず一つが部品の品質です。どんな製品であれ、100%壊れない物はありません。ただ、壊れやすい製品もあれば壊れにくい製品もあります。パソコンに使われているここの部品は、価格を抑えるため、ある程度品質は考えないようにしています。まず、24時間365日ぶっ続けて稼働することを保証しません。そんな使い方をしていれば、2～3年の内に、結構な高確率で壊れてしまうような品質でしかありません。しかし、サーバーに使われている部品は、24時間365日稼働してもなるべく壊れない物を使用しています。実際は壊れるときは壊れるのですが、パソコンよりも壊れにくい部品を使っています。高品質に保つには、材料はもちろんのこと、その製造工程から厳密に管理し、また、品質チェックも多くの手段がとられます。そうやって作られた高品質な部品は、パソコンなどの一般向け部品に比べて2～10倍ほど価格があがります。全く同じ性能であっても、サーバー用として用意しただけで、全体で5倍ぐらいは値段が上がってしまうのです。

次が部品の冗長化です。普通、パソコンは電源は一つだけです。しかし、サーバーには二つ以上電源が付いている場合があります。もし、電源が壊れたとしても、動き続けることができるようにするためです。これが部品の冗長化です。電源だけではありません。ファンやディスク、NIC、メモリ、CPUなどなんでも冗長化していきます。ものによってはマザーボードも冗長化している物もあります。単純に考えれば部品の個数は2倍になるので、価格も2倍になります。

そうやって部品を冗長化しても、サーバー全体が動作しない場合があります。ということで、サーバー自体の冗長化です。さらに2倍です。

さてさて、日本は地震が多いですし、大雨や台風などの災害も多いです。突然やってくるのが天災です。そういった天災などの対策、いわゆるBCP対策も考えなければなりません。どこか遠くのデータセンターを借りで、そこに同じ物をバックアップとしてまるごと用意するのです。サーバーをもう一セット用意するので物だけで2倍です。そこに、データセンターと回線借用料までかかってきます。

ということで、50万円で用意できたもんが、ものだけで、50万円×5(品質向上)×2(部品冗長化)×2(サーバー冗長化)×2(拠点冗長化)＝2000万円、それにデーターセンターや回線の費用もかかってきます。サーバー一台入れるだけという話だったのに、とんでもない金額になってしまいました。

そこで出てくるのがクラウドです。クラウドは上のようなシステムを業者が作って、その一部を貸し出すサービスです。いわば、2000万円で用意したシステムを、効率よく分散してみんなで使うようにしたものです。2000万円のシステムは、全てが動作すると前提すれば、実は4倍ぐらいの性能を持っています。これは2つだけで冗長使用としているからで、もっと多くで冗長、たとえば、10台本番、1台予備とかにすれば、もっと効率が増します。それを、使う人達で割っていくのがクラウドです。

では、クラウドは安いかというと、そう簡単ではありません。自前でクラウドと同じようなことをするよりは安い(かもしれない)程度です。例えば、Amazon EC2のt2.mediumは2コア4GBですが、米国東部で現在$0.047/1時間です。他にストレージやネットワークの使用料もあるのですが、それを考慮しなくても、1年間365日8760時間で約$411≒約4万5千円です。4年間使うとしたら、約18万円です。18万円あればそこそこ性能がいいデスクトップPCが余裕でかえますし、そちらのほうがt2.mediumよりはるかに高速かつ大容量です。そう、冗長とか落ちないようにしたいとか、そんなことを無視すれば、普通のデスクトップPCを買った方がはるかに安いのです。

ただ、クラウドの利点は必要な時だけ有効にするという手段が使えます。実際使うのは2日1回4時間ぐらいとしたら、1/6になって18万円が3万円になります。この場合はクラウドの方が断然お得になる可能性があります。(ストレージとかネットワークとかもあるので、厳密な計算は計算ツールを使ってください)

長くなってしまいましたが、まずは、どれぐらいの性能が必要なのかを見積もってください。次に、どれぐらい落ちたら困るか、動かないときがあると困るかを考えてください。性能が高いのが欲しいだけなら、デスクトップPCのほうが良いかもしれません。毎日使わない物なら、クラウドという選択肢もあります。オンプレでクラウド並みの耐障害制を求めるなら、すごい費用がかかることを覚悟してください。

まぁ、ぶっちゃけていうと、大学の研究費から出せる金額は初めから決まっているものなので、予算に合わせて、用途に合ったサーバーを買うというのが現実だと思いますが。

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[aki1201]

ご回答ありがとうございます。大変勉強になりました。いろいろと考えないと行けないのですね。。。質問本文に必要要件を追記いたしましたのでご参照いただければ幸いです。

[raccy]

「ビックデータ解析」とありますが、扱うデータ量や計算内容によってはとんでもない計算量が必要になります。それを見積もらないことには要求される性能は青天井です。また、並列計算が中心ならGPUコンピューティングやXeon Phi等も検討に入れる必要が出てきます。

まずは、仮データでも良いので、「n 件のデータをあるPCで走らせた場合に t 時間かかる」といった算出をしてください。このとき、CPUの使用率、メモリの使用容量、ディスクI/Oの速度も重要な要素ですので、それも同時に調べます。また、計算処理についての計算量も重要です。O(log n)とO(n^2)では雲泥の差が出ます。なお、データのサイズも同じように見ておいてください。一時ファイルなどが作られる場合は、それも含めて見ておく必要があります。

そこから、最終的に何件のデータを何時間で終わらせたいかで必要なスペックを算出します。それを賄えるマシンを買うだけです。1台で足りなければ、複数台で構成も必要です。その場合、10Gスイッチなども必要になるかも知れません。

すごく軽く考えているようですが、本格的な物は数千万〜数十億円かかるようなシステムです。通常は予算が限られているため、最低限の要件を満たす用途に適した物を導入することになります。「動作が不十分にならない程度のパワーは必要」という要件自体が曖昧で、無限の性能を要求してるのですが、「1億件のデータに対する処理が1分以内に処理が完了すること」のように具体的に決めても、最終的には「今の予算では2分かかるスペックしか提供できません」とある程度妥協することになるのが普通です。

[raccy]

参考までに、富士通のサーバーを対象に下記スペックでを適当に見積もったら、定価ベースで税込み2500万円ほどになりました。

CPU: Xeon E5-2698v4 (20コア/2.20GHz/50MB) ×2
メモリ: 512GB (64GB 2400 RDIMMM x8)
ディスク: 400GB SSD(12Gpbs SAS) x2 + 2TB HDD (12Gpbs ニアラインSAS) x6
NIC: 10GBASE-T x2
GPU: NVIDIA Tesla P100 16GB x2

ちょっと一台でも、性能に妥協を入れない場合、これぐらいはすると言うことです。

[aki1201]

ご回答ありがとうございます。計算量、CPU稼働率なども考慮しないといけないのですね。とても勉強になりました。

Answer 2

それだけではサーバの選定はできません。
・計算に使うデータの保管領域やデータの保護について（RAID、バックアップ等）
・計算の規模 サーバが単体でいいのかクラスタを組むのか
・他にも諸々・・
データ飛んでもいい、計算が遅くてもいいならなんでも良いです。

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[moonphase]

サーバ一式の購入はかなりの額の出費や維持費も結構かかります。
クラウドの利用も検討してみてはいかがでしょうか。
クラウドであれば、原則使った分だけ支払う形となりますので、導入しやすいです。
例えばEC2のt2.nanoであれば一時間当り$0.008で利用できます。
１ヶ月の利用で$5.76となります。（ディスク領域除く）
EC2の場合、マシンスペックが足りなければインスタンスタンプを後から変更することも可能ですので、利用状況に合わせてスペックを変更可能です。
https://aws.amazon.com/jp/ec2/instance-types/

[aki1201]

ご回答ありがとうございます。クラウドサーバも検討してみます。

Answer 3

研究室で学生か...。懐かしい。
私も数値計算を扱う研究室でゲームばかり...いや、研究してました。
私の経験をもとに、ざっくり見積もるとこんな感じで良いかと。

CPU ... なるべく周波数高めのもの。コア数は4個あれば十分。

メモリ ... 計算内容次第だけど、16GB位で十分だと思う。余裕があれば128GB。後で足せるので足りなくなってから考える。ビッグデータの場合、メモリ帯域が重要になってくるので、CPUのチャネル数に合わせてセットで増設した方が良い。チャネル数は、CPU名で検索すれば分かる。例えば Xeon E5-2623 v4 を検索すると Intel の製品情報ページ がヒットし、「最大メモリーチャネル数 4」となっているので、4の倍数(4,8,12,16)でメモリを増設すると良い。

ディスク ... 扱うデータ次第。良く分からなければ 300GB SAS HDD 2本、RAID 1構成で。後で足せるので足りなくなってから考える。研究室ならあまり使わないデータを外付け USB HDD とかに退避でも問題ないと思う。

サイズ ... 良く分からない場合、2U で 2.5inch HDD タイプが一番無難だと思う。

CPU については、プログラミングでマルチスレッドが扱えるならコア数が多いものの方が断然有利です。ただ、学生でマルチスレッドを使いこなせるレベルまでプログラム書ける人っているのかな？ 私は当時書けませんでした。使いこなせる人がいるのであれば、予算の許す範囲で8～12コア位を狙ってみると良いかもしれません。

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エントリーレベルのサーバーであればオンラインで見積可能なので、いろいろ試してみると良いですよ。普通のデスクトップPCに比べるとかなり高いので、研究室の場合、最終的に予算に縛られることが多いと思いますが…。
例
Hewlett Packard Enterprise
https://www.hpe.com/jp/ja/home.html
ここから製品、ラックマウント型サーバー、HPE Proliant Gen9 DLライン、HPE ProLiant DL80 Gen9サーバー シリーズ、オンラインストアの順で操作します。他のメーカーでも似たような感じです。

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クラウドについて
利点と欠点、両方あるのでよく検討して決めてください。

利点：
・すぐ利用できる。
・1日のうちの利用時間が短い場合、費用が安い。24時間365日の場合は逆に高くなることが多い。
・強力な計算パワーが必要なとき、必要なときに必要なだけ借りられる。

欠点：
・「モノ」としてのコンピューターを理解する機会を失う。学生のうちに、実際の機械を触って、部品交換やOSのインストール、ネットワーク構築など、基礎的なことを学んでおくのは、後々、技術者として仕事をするとき、非常に役立ちます。就職のときも「サーバー立てて管理者やってました」と言って、それに関する知識を話すことができるのは印象が違ってくると思います。
・ネットワーク帯域がボトルネックになる。例えば、10GBのビッグデータをサーバーにアップロードする場合、大学の回線が1学生あたり10Mbps(1.25MB/sec)位の実効速度が出るとして8000秒、2.2時間かかります。ダウンロードも同様の制約を受けます。ネットワーク利用が従量制の契約の場合、費用面も注意が必要です。

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[aki1201]

ご回答ありがとうございます。一台のサーバを導入するのにこんなに考えることがあるとは、甘くみていました。家庭用PCを購入するのとはわけが違うのですね。大変勉強になりました。一度指導教員に相談します。みなさんベストアンサーに選びたかったですが、具体案を出してくださったuei様をベストアンサーにいたします。

Answer 4

わたしの職場でも、当初マシンを置いてましたが、以下の理由で止めてクラウド（レンタルサーバーやVPSなど）にしました。

• 安定した回線が必要なので、社員が外部に出る光回線とサーバーに利用する回線が必要になり、固定IPアドレスの利用と相まって、費用がかかる。
• 夏場は夜間や休日でも冷房を点けたままにしておかないといけないので電気代がかかる。冷房を点けておかないと、ハードディスクの寿命が極端に短くなる。
• 災害に弱い。まあこれはクラウドだから安全、というのは安直かもしれません。
• 必要になった時に増設したり、要らなくなった時に撤去したりするのに一々初期費用・撤去費用がかかる。買うのも高ければ、引き取ったもらうのもお金がかかるという。ただで引き取ってくれるところもありますが・・・
• うるさい。一番多かった時で6台も動いていたので、ファンの音がうるさいことうるさいこと。
• 狭い社内が、なお一層狭くなる。

今はもう少し事情が改善しているかもしれませんが、わたしの職場では「クラウドでいいや♪」となりました。
それからは社内の環境が多少良くなりました。

なので、購入ではなく、AWSなどのサービスをお勧めします。

Comments

[aki1201]

ご回答ありがとうございます。クラウドサーバーが現実味がありそうな気がして来ました。もう一度検討して見ます。

Answer 5

ベストアンサーがついていますが

4Tぐらいのデータを積算・解析したことがあります。バッチを作成し24時間回し続けて2週間ぐらいかかりました。
どのぐらいのデータをどのように入れて、どのツールを使い（もしくは作る）、どれぐらいのレスポンスを要求するかによりスペックは変わってきます。
私の場合、納期に余裕があったのでのんびりとブン回してました。（途中で止まるか不安でしたけど）
使用したパソコンはそこらにあるデスクトップPCにlinuxを入れてました。corei7のメモリ16gbだったかと記憶しています

ネットでは詳細な仕様等書けない・もしくは書ききれないと思います。
高額な買い物になる場合はサーバーを購入する業者と話したほうが確実です。
親身になって相談に乗ってくれますよ。（外れ営業もいますけど・・・）

AWSなどのクラウドは通信に対してもお金が掛かるサービスがほとんどです。短期かつ一時的な使用ならお買い得ですが保存するデータ・通信量が多い場合には、それに応じた金額になってしまいますので気を付けてください。

Answer 6

というか、実機を買うつもりなら付き合いのある業者の営業と話した方が早いのでは？