米マイクロソフトのAzureチームは米国時間3月15日、同社がグローバルに展開するデータセンター間を接続するバックボーンネットワーク、および顧客がAzureに接続するネットワークについて紹介するブログを公開した。ブログでは、ネットワーク拡張に関する同社の指針や、2017年中に稼働する予定の大西洋横断ケーブルについて説明しているので、内容を紹介したい。
マイクロソフトは、世界38地域に数百のデータセンターを構え、これを基盤としてAzureのほか、Office 365、Bing、OneDriveなどのクラウドサービスを運用している。すべてのデータセンター間はマイクロソフトの自社バックボーンネットワーク（Microsoftネットワーク）で接続されており、顧客は同社が世界120カ所に配置したエッジノードを通じてMicrosoftネットワークに入り、クラウドサービスにアクセスする。
このようなグローバルなネットワークを構築、拡張、運用するにあたって同社が指針としているのは、「低遅延化のために可能な限り顧客の近くに配置する」「耐障害性強化のためネットワーク容量を継続的に増やしていく」「SDNを積極活用して大規模なトラフィックを管理する」の3点だ。
2500以上のパートナー回線とダイレクト接続されたエッジノード
Azureのサービスを利用する際のネットワークレイテンシは、顧客からデータセンターまでの距離に依存する。マイクロソフトでは、独自ソフトウェアを使ってネットワークのルーティングを最適化し、顧客とサービスの間に最短のネットワーク経路を構築、展開しているという。
顧客からAzureへのトラフィックは、エッジノードを通じてMicrosoftネットワークに入る。エッジノードは世界120カ所以上に配置されており、2500以上のインターネットパートナーの回線とダイレクトに相互接続されている。ダイレクト相互接続は、ホップ数が少なくネットワークパスに優れている。豊富なダイレクト相互接続の選択肢の中から、顧客にとって最短のネットワーク経路を構築することで、レイテンシを低く抑えている。
世界120カ所以上に配置されたMicrosoftネットワークのエッジノード
ExpressRouteでは海外リージョンへの接続にバックボーンネットワークを利用
ここまでは、インターネットからAzureへ接続する場合の話だ。インターネット接続の場合は、上記のように最適なエッジノードが自動選択され、顧客からはどのエッジノードに接続されたかはわからない。一方、Azureへの専用線接続サービス「ExpressRoute」を使った場合は、一部のエッジノードに置かれたExpressRouteエッジサイトに（パートナーがする閉域網を利用した）プライベートネットワークで接続し、Microsoftネットワークに入る。ExpressRouteエッジサイトは世界に37つ展開されており、顧客は接続するエッジサイトを指定して、Azureへアクセスする。
一度ExpressRouteでMicrosoftネットワークに入ると、その先の通信にはMicrosoftネットワークが使われる。たとえば、顧客が日本のローカルExpressRouteエッジサイトに接続してそこから米国リージョンの仮想マシンを使うケースでは、リージョン間の通信は高速なMicrosoftネットワーク上で行われる。
ExpressRouteエッジサイトまでの専用線を提供するネットワークパートナー企業
ExpressRouteを利用するか否かに関わらず、データセンター間のAzureトラフィックは、Microsoftネットワーク上にとどまり、インターネット上には流れない、たとえば、Azureの仮想マシン、ストレージ、SQL通信間のトラフィックはMicrosoftネットワークを横断する。同一リージョン内のVNet間通信でも、クロスリージョンでのVNet間通信でも同様だ。
6600キロメートルの大西洋横断海底ケーブル「MAREA」を敷設
クラウドサービスのネットワークは、トラフィックの急増に迅速に対応できる必要がある。そのためにマイクロソフトは、バックボーンネットワークの帯域幅を拡大することに投資を続けている。同社は過去3年間で、バックボーンネットワークの容量を7倍に拡大したとする。特定の地域では、最大1.6Pbpsのデータセンター間帯域幅をサポートしている。
最新の投資としては、Facebookと共同で、米国バージニアとスペイン・ビルバオをつなぐ6600キロメートルの大西洋横断海底ケーブル「MAREA」を敷設した。MAREAは、8本のファイバペア―で構成され、設計容量は160Tbpsだ。SDNの原則を海底ケーブルに適用し、仮に船舶が海底ケーブルを切断したとしても、自動ルーティング機能を備えた多数の物理ネットワーキングパスによって、ネットワーク障害を回避できるという。
このSDNテクノロジーは、マイクロソフトとマイクロソフトリサーチが協力して開発したものだ。標準的なスイッチとルーターの上に、SWANというSDNベースのアーキテクチャを採用した独自ソフトウェアを実装し、Microsoftネットワーク上の膨大なトラフィックを管理している。 SWANは、ネットワークインフラを集中管理するもので、トラフィックの需要に応じてネットワークブレーンを自動的に再構成するといった制御を行う。
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