XeonでAtomをリプレース（途中） - NO LIMIT Is. はてな支部'

現行の自宅サーバ

2008年に組んだ自宅サーバがだいぶ古くなってきたのでリプレースを思い立ちました。現状の構成は以下のような感じです。

ケース	Dirac Noah-800
電源	80W ACアダプタ
MB	Intel D945GCLF2
CPU	Intel Atom 330 (On Board)
Memory	DDR2 DIMM 2GB
Video	Intel 945GC (On Board)
HDD	Hitachi 2.5inch SATA 250GB x2
OS	Solaris 11 Express

この構成で、アイドル時の消費電力は34W程度と、当時としてはそれなりに省電力でしたが、今となっては大して省電力でもありません。IvyBridgeが出てきた今なら、Xeonでこの消費電力を下回れそうな気がしたので、AtomをXeonでリプレースしてみることにしました。

CPU選定

CPUは、TDP17Wと、Xeonとは思えない恐るべき低消費電力の Xeon E3-1220L v2 を選びました。TDPの低さは、IvyBridgeのCPUの中でも群を抜いています。ただし、このCPUはグラフィック機能(IGP)を内蔵していないので、別途グラフィックボードを用意する必要があります。
グラフィックボードはアイドル時6Wと低消費電力な Radeon HD5450 の適当なものにしました。マザーボードが PCI Express x4 にしか対応してないですが、 PCI Express x16 の製品しかないので、こんな感じのx4→x16変換コネクタを使って無理矢理接続しました。
グラフィックが必要なら、IGP対応でTDP35Wの Core i5-3470T、もしくはTDP45Wの Xeon E3-1265L v2 とかでいいんじゃないかという気もしますが、1220L v2を使いたいだけなのでこれでよいということにしておきます。さっそく完全に手段と目的が入れ替わってます。

マザーボード選定

マザーボードは、Intel DQ77KB (http://www.intel.com/content/www/us/en/motherboards/desktop-motherboards/desktop-board-dq77kb.html)を選びました。Xeon E3を正式サポートしているだけでなく、面白い特徴がいくつかあります。

Thin Mini-ITX対応

Thin Mini-ITXはIntelが提唱する新しいフォームファクタです。縦横はMini-ITXと同じですが、高さがMini-ITXの半分ほどになっています。対応するケースはまだほとんどないようですが、Mini-ITXよりさらにコンパクトにできるので、今後普及していくかもしれません。
縦横のサイズは同じなので、Mini-ITX用のケースにも問題なく取り付けることができます。背面のブラケットは、Thin Mini-ITXサイズのものと、Mini-ITXサイズのものが両方付属しています。
メモリは、204pinのDDR3 SO-DIMMを2枚搭載できます。Intelのサイトには、「240pin DDR3 SDRAM」と書いてありますが、明らかに間違いですのでご注意ください。公式でこういう誤植は罠になるので気をつけてほしいものです。

ACアダプタ給電

Mini-ITX対応のケースには、DC-DC基板を内蔵してACアダプタで給電できるものが多いですが、このマザーボードはACアダプタを直接接続して給電することができます。Mini-ITXケースはただでさえ狭いのに、24ピンのぶっとい電源ケーブルが邪魔になりがちですが、24ピンケーブルは不要なのでケースの中がすっきりします。なお、SATAドライブ用の電源はマザーボード上のコネクタから給電できます。SATA電源の4分岐ケーブルも付属しています。
ACアダプタは付属していないので別途調達する必要があります。電圧19Vで、コネクタが外径7.4mm・内径5.0-5.1mmのACアダプタが使用できます。HPかDellのノートPCが同型のACアダプタを使っているので、HPかDell対応のものを探すとよいと思います。私はDell純正の150WのACアダプタを購入しました。
ノートPC用のACアダプタは3000円くらいで入手できるので、PicoPSUなどのDC-DC基板よりだいぶ割安です。

Intel AMT(vPro)対応

Intel AMTは、PCを遠隔操作できる機能です。サーバ機には普通に搭載されているIPMIなどと同じような機能です。企業等でシステム管理者がPCを遠隔で操作・管理することを想定されている機能ですが、自宅サーバの管理にも適していると思います。
古いバージョンではBIOS画面から設定できたようですが、今のバージョンではBIOS画面からは設定できなくなったようです。AMTのおおまかな設定方法は以下になります。

電源投入時に Ctrl+P を押す。
初期パスワード（admin）を入力して、設定画面に入る。
パスワードを設定する。（8文字ちょうどで、大文字・小文字・数字・記号を全て含む必要があります）
IPアドレスなどを設定する。

遠隔のWindows PCから、Manageability Developer Tool Kitに含まれる、Manageability Commander Toolで以下のような操作を行うことができます。

・電源のON/OFF
リモートから電源を操作できます。たとえばOSがフリーズして操作できないような場合でも、遠隔で再起動することができます。再起動するために、サーバのある場所まで行かなければいけないのとは安心感が違います。

・リモート操作
仮想的なシリアルコンソールからBIOSの設定が行えます。シリアルコンソールに対応しているOSならOSの操作もできます。また、IGP対応のCPUを搭載していれば、VNCでOSを操作することもできます。

余談ですが、このマザーボードはグラフィックなしでも起動できます(Windows7で確認)。BIOSで、「Configuration -> Video -> No Video Detected Error Beeps」の設定を「Disabled」にすればよいようです。UEFIブートに難儀して他のOSでは試せていませんが、シリアルコンソールに対応したOSをインストールして、KVMなし(Headless)で運用するのもありかもしれません。ESXi 5.0では起動できなかったとの報告がありましたが、5.1u1では起動できたとの報告がありました。

・ドライブのリダイレクト
リモートから仮想ドライブをマウントすることができます。物理的なドライブだけでなく、ISOイメージもマウントできるので、OSのインストールなどがとても楽です。もう光学ドライブを使うことはほとんどなくなりました。

そのほかのスペック

そのほかのスペックは以下のような感じです。24時間稼働させるのにメインPCと同等かそれ以上のスペックになってしまいました。8万円くらい使ってしまってまったくコストパフォーマンスがよくありませんがボーナスも出たことなので自分へのご褒美ということにしておきます。

ケース	InWin WAVY II (電源は外しました)
電源	Dell PA-15 150W ACアダプタ
MB	Intel DQ77KB
CPU	Intel Xeon E3-1220L v2
Memory	SanMax DDR3 SO-DIMM 4GB x2
Video	SAPPHIRE HD5450 512M (こんな感じの変換コネクタで接続)
HDD	Hitachi 2.5inch SATA 1TB x2 (こんな感じのマウンタで固定)
OS	選定中

Windows 7 のエクスペリエンスインデックスは以下のようになりました。グラフィックが適当なので低いですが、CPUとメモリはさすがXeonです。

消費電力計測

Windows 7 をインストールして、アイドル時と高負荷時（prime95実行）のCPUとシステム全体の消費電力を計測してみました。また、グラフィックボードなしでも起動できたので、グラフィックボードなしのときも計測してみました。
CPUの消費電力はCPUID HWMonitorで確認しました。システム全体の消費電力はワットチェッカーで計測しました。

グラフィックあり

アイドル時CPUの消費電力2.6Wと、Xeonとは思えない消費電力の低さをたたき出してくれました。システム全体でも25Wと、Atomマシンを完全に下回っています。
prime95実行時のCPUの消費電力は、一瞬18.5W程度になったあと16.5W程度になり、TDP17Wに違わない結果となりました。システム全体でも49Wなので、90WくらいのACアダプタでも充分だったかもしれません。

状態	CPU	システム全体
アイドル	2.6W	25W
prime95	16.5W	49W

・アイドル時CPU

・prime95実行時CPU

画面上で Core i5-3570T と表示されていますが、Xeon E3-1220L v2 に対応していないようです。

グラフィックなし

グラフィックなしにすると、システム全体で19Wとなりました。グラフィックがないので、実用的かどうかはともかく、Xeonで20Wを切れるとは驚異的です。グラフィックありの場合とは6Wの差があるので、HD5450のアイドル時の消費電力が6Wであることもわかります。

状態	CPU	システム全体
アイドル	2.6W	19W
prime95	16.5W	43W

想定どおり、XeonでAtomマシンの消費電力を下回ることができました。4年間の技術の進歩にはすさまじいものがあります。Xeonでここまで低消費電力になってしまうと、Atomの存在意義が薄れてしまうような気はしますが。

やりたいこと

Xeonを1つのOSで占有しても完全にオーバースペックなので、ハイパーバイザで仮想化して、Solaris 11 と Windows 2008 Server を動かしたいと考えています。

Hyper-V

Microsoftのハイパーバイザです。ゲストOSとしてWindowsを動かすなら悪くない選択肢です。Windowsが動くハードウェアならだいたい動くのでインストールはしやすいです。
次期バージョンではRemoteFXが標準でサポートされるので、家庭内シンクライアントで動画再生とかもできるかもしれません。RemoteFXはIGPだと動作しないので、わざわざグラフィックカードを別途搭載する意味もありそうです。
Hyper-V上にSolaris 11のインストールはできるのですが、IDEドライバが古く127GBまでしか認識しませんでした。パススルーディスクを使ってもだめです。Solaris側のIDEドライバがBigDriveに対応してないようなのでお手上げです。統合サービスがないのでSCSI接続もだめです。MicrosoftがSolaris用の統合サービスを作るとは思えないのであきらめるしかなさそうです。

VMware ESXi

ハイパーバイザのデファクトスタンダード的存在ですが、ハードウェアの要件がたいへん厳しいです。特に、NICとディスクコントローラでつまずくことが多いようです。
まず5.0を試してみましたが、 Initializing ACPI というメッセージが表示されたところでフリーズして、インストーラすら起動しません。
4.1は、noACPI オプションを付ければ起動はしました。ネットワークもIntel NICなので問題なくつながります。しかし、simple.map, pci.ids を編集してもSATAコントローラを認識すらしません。
↓のサイトでも同様の事象が報告されています。対応を待つしかないのかも。
http://communities.vmware.com/message/2050078