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Windows Server 2012 R2 Hyper-V 機能紹介

Windows Server 2012 R2 Hyper-V 機能紹介. 日本マイクロソフト株式会社. 本資料の 内容. はじめに サーバー仮想化基盤 Hyper-V 概要 Hyper-V テクノロジー Windows Server 2012 R2 Hyper-V その他の機能 フレキシブル な基盤の提供 高可用性のさらなる強化 スケールアップと集約率の 向上 仮想環境の運用管理 参考資料. はじめに. Windows Server 2012 R2 キーなとなる 7 つの 機能. 本 資料 の 範囲. サーバー仮想化. ストレージ.

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Windows Server 2012 R2 Hyper-V 機能紹介

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  1. Windows Server 2012 R2Hyper-V 機能紹介 日本マイクロソフト株式会社

  2. 本資料の内容 • はじめに • サーバー仮想化基盤 Hyper-V 概要 • Hyper-V テクノロジー • Windows Server 2012 R2 Hyper-V その他の機能 • フレキシブルな基盤の提供 • 高可用性のさらなる強化 • スケールアップと集約率の向上 • 仮想環境の運用管理 • 参考資料

  3. はじめに

  4. Windows Server 2012 R2 キーなとなる 7 つの機能 本資料の範囲 サーバー仮想化 ストレージ ネットワーク パフォーマンスとクロスプラットフォームサポートは次の段階へ 少ないコストで高パフォーマンスと高信頼なストレージを 柔軟性と機敏性を劇的に変える ハイブリッド ネットワーキング サーバー管理& 自動化 Web&アプリケーションプラットフォーム アクセシビリティ& 情報保護 仮想デスクトップインフラストラクチャ オンプレミスからクラウドまでをカバーするアプリの開発と展開 社内リソースへの多様なアクセス手段の提要とデータ収集 多様性のあるデータセンターをより効率的に管理 優れたパフォーマンス 容易な展開、高いコスト効果

  5. サーバー仮想化基盤 Hyper-V 概要

  6. Hyper-V • WindowsServerOS 標準のサーバー仮想化技術 • 豊富なハードウェアを選択可能(専用ドライバが不要) • スケーラビリティとパフォーマンスをさらに向上 • ハイパーバイザー型のアーキテクチャにより仮想化のオーバーヘッドを最小化 • 効率的な運用管理 • 既存のスキルを活かした仮想環境の構築・管理 • 物理+仮想を一元管理( System Center の利用 ) ペアレント OS 仮想マシン (ゲストOS) 仮想マシン (ゲストOS) Windows ハイパーバイザー(Hyper-V) ハードウェア

  7. Hyper-V の要件・導入 • ハードウェア • x64ベースのプロセッサ(Intel EM64T, AMD64) • ハードウェアによる仮想化 (Intel VT, AMD-V) • データ実行防止(DEP) • 対応 BIOS • ソフトウェア • WindowsServer2008(Standard, Enterprise, Datacenter-x64 エディション) • WindowsServer2008R2(Standard, Enterprise, Datacenter) • Windows Server 2012 (Standard, Datacenter) • Windows Server 2012 R2 (Standard, Datacenter) • インストール • 完全インストール環境 • サーバーの役割としてインストール • ServerCore 環境 • ocsetup "Microsoft-Hyper-V"

  8. Server Core サポート • Server Core 上で Hyper-V を構成可能 • WindowsServer2008 からの新しいインストールオプション • 最小限のリソース消費 • デスクトップOS機能 /GUI 無し • 専用サーバーのための最小限のコンポーネントのみ実行 • 攻撃可能面の削減 • 必要となるセキュリティ更新プログラムの削減 • 管理方法 • コマンド • MMC(リモートからのGUI)

  9. Hyper-V アーキテクチャ VM ワーカー プロセス 親パーティション 子パーティション アプリケーション アプリケーション アプリケーション ユーザー モード WMI Provider VM サービス Windows Server 2008 Windows (Hyper-V 統合サービス) ゲストOS (その他) VSP カーネル モード IHV ドライバ Windows カーネル Windows カーネル エミュレーション VMBus VMBus Linux Windows Hypervisor Linux VSC ハードウェア VSC Hypercall Adapter

  10. 大規模環境に対応した仮想基盤 • ペアレント OS • 320 LP • 4TB メモリ • ゲスト OS • 仮想プロセッサ64VP • 仮想マシンメモリ  1TB • 仮想ハードディスク  64 TB • NUMA 対応 • ファイバチャネル対応

  11. 仮想プロセッサ • 論理プロセッサ(コア)数 • 最大 64 VP • リソースコントロール • 複数の仮想マシン間の影響を回避するための設定 • 仮想マシンのリソース予約率(%) • 仮想マシンのリソース利用上限(%) • オプション • 互換性:プロセッサバージョンが異なる物理サーバーへの移行 • NUMA 対応

  12. 仮想ネットワーク • 仮想スイッチ機能の提供 • 3 種の接続構成 • 外部(物理 NIC にバインド) • 内部(仮想マシンと管理OS間のみ) • プライベート(仮想マシンのみ) • VLAN のサポート 仮想マシン 仮想マシン 管理 OS NIC NIC NIC 仮想ネットワーク (仮想スイッチ) 物理 NIC • ハードウェア アクセラレータ • VMQ (Virtual Machine Queue) • IPsec タスク オフロード • SR-IOV (SIngle-Root I/O Virtualization)

  13. 仮想ネットワーク • Hyper-V QoS • 仮想マシンのネットワーク帯域を動的に制御

  14. 仮想ネットワーク アダプタ • ネットワーク アダプタ • 統合サービスにより最適化されたアダプタ(10Gbps 対応) • レガシー ネットワーク アダプタ • 統合サービスのインストール前、エミュレーション環境下の OS で利用 • MAC アドレスは 動的、静的 に設定可能 • VLAN ID を設定可能

  15. “VHDX” 仮想ハードディスク フォーマット • 新しい仮想ハードディスクフォーマット “VHDX” • 仮想ハード ディスクごとの最大記憶域サイズを増加 • ストレージ容量 を最大 64 TB までサポート • これまでの “VHD” フォーマットも継続して利用可能 • “VHD” はストレージ容量は 最大 2TB • ディスクの安定性と効率性を向上 • 電源障害時のデータ破損から保護 • VHDX メタデータ構造体に更新情報を記録することで、電源障害が発生した場合にデータを破損から保護 • 4KB ラージセクタ ディスクに対応 • 仮想ディスクの論理セクターが 4 KB になり、4 KB セクター用に設計されたアプリケーションとワークロードで使用した場合にパフォーマンスが向上

  16. 仮想ハードディスク ( VHD, VHDX ) • 用途に応じて最適な仮想ディスク形式を選択可能

  17. 仮想ハードディスク • VHD, VHDX の最適化、種類の変換が可能

  18. 仮想ハードディスク • 差分ディスク • VHD の親子関係 • ある VHD をマスタとして別の仮想ディスクを作成可能 • 差分 VHD のファイルサイズは、変更が格納されるたびに拡大 • ストレージ容量を効率的に利用可能 仮想マシン #1 仮想ディスク 容量:20GB 仮想マシン #2 仮想ディスク 容量:20GB 差分ディスク (abc.vhd) 差分ディスク(def.vhd) 親の仮想ハードディスク (123.vhd) 20GB

  19. スナップショット • ロールバックとロールフォワード • 複数のチェック ポイントを設け、任意のチェック ポイントに戻すことが可能 • 仮想マシンがオンライン状態でも実行可能 • ボリューム シャドーコピー サービス(VSS)対応 スナップショット 1(OS インストールと設定) スナップショット 2(アプリケーション環境構築済み) スナップショット 3(検証シナリオ 1) 利用したい ポイントに 復元可能 スナップショット 4(検証シナリオ 1 パターン 1) ※ 世代管理は .AVHD ファイル (差分ディスク) により行われる。 スナップショット 5(検証シナリオ 1 パターン 2) スナップショット 6(検証シナリオ2) スナップショット 7(検証シナリオ 2 パターン 1)

  20. サービス品質管理 (QoS) R2 New • 仮想ハードディスク サービス品質管理 (QoS) • ハードディスクに対する IO 負荷を制御 • マルチテナントにおける IO 帯域の制御に有効 • 設定値 (仮想ディスク毎) • 最大 IOPS (※) • この値以上のIOPS の利用を制限する • 最小 IOPS (※) • この値を下回った場合は警告 ※IOPS は IO サイズを 8KB で割った切り上げ数でカウント ex) 4KB のIO 1回→1回、12KB のIO1回 → 2回

  21. 共有 仮想ハードディスク(Shared VHDX) R2 New • ゲスト クラスター構成時の共有ディスクの新形態 • 共有 仮想ハードディスク (Shared VHDX) • 従来通り iSCSIストレージ、仮想 FC SAN も利用可能 • SMB 共有、クラスター共有ボリュームに Shared VHDX を配置して利用 ゲスト クラスター ゲスト クラスター Hyper-Vホスト クラスター SMB 共有 クラスター共有ボリューム (CSV)ストレージ 共有 VHDXファイル 共有 VHDX ファイル

  22. 仮想マシンの停止時間の削減 R2 New • 仮想ハードディスクのサイズ変更 • 仮想マシンを実行中のまま SCSI コントローラー接続の仮想ハードディスクのサイズ変更が可能に • 仮想マシンのエクスポート • 仮想マシンを実行中のままエクスポートが可能に

  23. 電源管理 • コアパーキング • 処理をできるだけ少ないプロセッサに集約 • アクティブでない CPU を一時停止させる事で消費電力を削減 • 負荷が高くなると、アクティブな状態に復旧 • CPU の消費電力を抑えることにより Green IT を実現 処理の増加

  24. 第 2 世代 仮想マシン R2 New • UEFI ベースのファームウェアを備える、新たな仮想マシンハードウェア タイプ • 主要デバイスは VM Bus (仮想マシンバス)に直接接続 • エミュレート デバイスは提供せず 仮想マシンの作成ウィザードの設定画面 第 1 世代 仮想マシン 第 2 世代 仮想マシン

  25. 拡張セッション モード R2 New • 新たな仮想マシンへの接続形態 • 仮想マシン接続コンソール経由のファイルコピー、ドライブリダイレクトを提供 • VM Bus 経由でゲスト OS 上のリモートデスクトップ接続と連携 • クリップボードの共有 • リモート オーディオ • ドライブ リダイレクトなど • ホストとゲスト間でのファイルのやり取りが容易に • Windows Server 2012 R2 、Windows 8.1 ゲスト OS でサポート 拡張セッション モードの接続画面

  26. Windows Server 2012 R2 Hyper-V その他の機能

  27. フレキシブルな基盤の提供

  28. ネットワーク仮想化の強化 • VLAN 以上のスケールを提供するネットワーク仮想化テクノロジ • これまでの仮想環境でのネットワーク分離 • サーバーの仮想化によりOS環境は集約できるが、ネットワークは分離が必要 • 新しいネットワーク仮想化機能 • 既存 IP 体系を変更せずに、パケットレベルで分離されたセキュアな分離ネットワークを構築可能 • マルチテナント向けの構成 Red VM Blue VM Red VM Blue VM Blue network Red network 物理ネットワーク 物理サーバー Blue network Red network 物理サーバー 物理サーバー

  29. ネットワークの仮想化 • ネットワーク仮想化の仕組み • 各仮想マシンに 2 つの IP アドレスを設定 • General Roaming Encapsulation (GRE) • ポリシー管理サーバー • メリット: • 構成の変更をすることなしに、独立性を保ったままネットワークの移動が可能 • 運用負荷の軽減を実現 • VLAN 設定、仮想マシンに対する組織的な IP アドレス管理が簡略化 <ネットワークの仮想化 利用例>

  30. ネットワークの仮想化 • General Roaming Encapsulation (GRE) • 1 つのホストに 1つの プロバイダー IP • GRE ヘッダー キーフィールドにテナントネットワーク ID 埋め込み • GRE 対応 ネットワーク機器が必要 GRE Key=20 MAC 10.1.1.1110.1.1.12 192.168.2.22192.168.5.55 GRE Key=30 10.1.1.1110.1.1.12 192.168.2.22192.168.5.55 MAC 192.168.5.55 192.168.2.22 10.1.1.11 10.1.1.11 10.1.1.12 10.1.1.12 10.1.1.1110.1.1.12 10.1.1.11 10.1.1.12

  31. 仮想マシンの移行 • ライブ マイグレーション • 仮想マシンを停止させることなくサービスを継続したまま物理ホスト間を移動させる機能 • より早く、並列での移動を可能に • クラスタなしの ライブ マイグレーションも可能に • 仮想マシンの配置がより柔軟に 移動元 移動先 移動元 移動先 仮想マシン 仮想マシン 仮想マシン 仮想マシン メモリ メモリ メモリ メモリ 物理ホスト 物理ホスト 物理ホスト 物理ホスト 仮想ディスク 仮想ディスク 仮想ディスク 共有ストレージ ローカル/ネットワーク ストレージ ※ ライブ マイグレーションでは、物理ホストの障害対策と計画時の仮想マシンの移動を実現します。  ゲストOS上のアプリケーションの障害は検知できないため、アプリケーションレベルでの  冗長化が必要な場合はゲスト OS レベルでの冗長対策が必要です。

  32. 仮想マシンの移行 • Hyper-V マネージャからのライブ マイグレーション操作

  33. ライブ マイグレーションの強化 R2 New • 実行時のパフォーマンス オプション • 環境に応じて、より高速な移動が可能に • TCP/IP、圧縮、SMB • クロス ライブマイグレーション • 異なるバージョンの Hyper-V 間のライブ マイグレーションが可能に • OS 移行時のダウンタイムを最小化 • Windows Server 2012 Hyper-V からWindows Server 2012 R2 Hyper-Vへの一方向の移動が可能

  34. 記憶域の移行 • ライブ ストレージ マイグレーション • 仮想マシンに使われている仮想ハード ディスクを、仮想マシンを実行したままで別の物理ストレージに移動 • メリット: • ストレージのメンテナンスが柔軟に Hyper-V ホスト 仮想マシン 物理ホスト 仮想ディスク 仮想ディスク 移動元 移動先

  35. Hyper-V 拡張スイッチ • Hyper-V 拡張スイッチ • 拡張可能な仮想スイッチ フレームワークを提供 • 仮想環境における全てのネットワーク トラフィックを操作 • 仮想マシン • 外部ネットワーク • ペアレント OS • 2 種類の拡張プラットフォーム • NDIS フィルター ドライバー • WFP Callout ドライバー • 拡張箇所 • 入口フィルター • 宛先検索と転送 • 出口フィルター • フォワーディングの例 • Cisco Nexus 1000V Switch • OpenFlow ※WFP = Windows Filter Platform Windows Firewall & Anti-Malware

  36. Hyper-V 拡張スイッチ • Hyper-V 拡張スイッチの 拡張タイプ一覧

  37. その他の機能強化 • インポート ウィザード • あらかじめ仮想マシンをエクスポートすることなく、インポートが可能 • PowerShell を利用した自動化が可能 • USB メモリに仮想マシンをコピー可能 • スナップショット • 仮想マシンを停止することなく、スナップショットの結合が可能 • PowerShell • Hyper-V 関連の PowerShell Cmdletを 150 以上提供 • Linux サポートの強化 • Hyper-V 上の Linux ゲスト OS のバックアップをサポート • Linux ゲスト OS の Dynamic Memory のサポート R2 New

  38. Add-VMDvdDrive Add-VMFibreChannelHba Add-VMHardDiskDrive Add-VMMigrationNetwork Add-VMNetworkAdapter Add-VMNetworkAdapterAcl Add-VMRemoteFx3dVideoAdapter Add-VMScsiController Add-VMStoragePath Add-VMSwitch Add-VMSwitchExtensionPortFeature Add-VMSwitchExtensionSwitchFeature Checkpoint-VM Compare-VM Complete-VMFailover Connect-VMNetworkAdapter Connect-VMSan Convert-VHD Disable-VMEventing Disable-VMIntegrationService Disable-VMMigration Disable-VMRemoteFXPhysicalVideoAdapter Disable-VMResourceMetering Disable-VMSwitchExtension Disconnect-VMNetworkAdapter Disconnect-VMSan Dismount-VHD Enable-VMEventing Enable-VMIntegrationService Enable-VMMigration Enable-VMRemoteFXPhysicalVideoAdapter Enable-VMResourceMetering Enable-VMSwitchExtension Export-VM Export-VMSnapshot Get-VHD Get-VM Get-VMBios Get-VMComPort Get-VMConnectAccess Get-VMDvdDrive Get-VMFibreChannelHba Get-VMFloppyDiskDrive Get-VMHardDiskDrive Get-VMHost Get-VMHostNumaNode Get-VMHostNumaNodeStatus 参考:Hyper-V 関連の PowerShell Cmdlet一覧 Get-VMIdeController Get-VMIntegrationService Get-VMMemory Get-VMMigrationNetwork Get-VMNetworkAdapter Get-VMNetworkAdapterAcl Get-VMNetworkAdapterFailoverConfiguration Get-VMNetworkAdapterVlan Get-VMProcessor Get-VMRemoteFx3dVideoAdapter Get-VMRemoteFXPhysicalVideoAdapter Get-VMReplication Get-VMReplicationAuthorizationEntry Get-VMReplicationServer Get-VMResourcePool Get-VMSan Get-VMScsiController Get-VMSnapshot Get-VMStoragePath Get-VMSwitch Get-VMSwitchExtension Get-VMSwitchExtensionPortData Get-VMSwitchExtensionPortFeature Get-VMSwitchExtensionSwitchData Get-VMSwitchExtensionSwitchFeature Get-VMSystemSwitchExtension Get-VMSystemSwitchExtensionPortFeature Get-VMSystemSwitchExtensionSwitchFeature Grant-VMConnectAccess Import-VM Import-VMInitialReplication Measure-VM Measure-VMReplication Measure-VMResourcePool Merge-VHD Mount-VHD Move-VM Move-VMStorage New-VFD New-VHD New-VM New-VMReplicationAuthorizationEntry New-VMResourcePool New-VMSan New-VMSwitch Optimize-VHD Remove-VM Remove-VMDvdDrive Remove-VMFibreChannelHba Remove-VMHardDiskDrive Remove-VMMigrationNetwork Remove-VMNetworkAdapter Remove-VMNetworkAdapterAcl Remove-VMRemoteFx3dVideoAdapter Remove-VMReplication Remove-VMReplicationAuthorizationEntry Remove-VMResourcePool Remove-VMSan Remove-VMSavedState Remove-VMScsiController Remove-VMSnapshot Remove-VMStoragePath Remove-VMSwitch Remove-VMSwitchExtensionPortFeature Remove-VMSwitchExtensionSwitchFeature Rename-VM Rename-VMNetworkAdapter Rename-VMResourcePool Rename-VMSan Rename-VMSnapshot Rename-VMSwitch Repair-VM Reset-VMReplicationStatistics Reset-VMResourceMetering Resize-VHD Restart-VM Restore-VMSnapshot Resume-VM Resume-VMReplication Revoke-VMConnectAccess Save-VM Set-VHD Set-VM Set-VMBios Set-VMComPort Set-VMDvdDrive Set-VMFibreChannelHba Set-VMFloppyDiskDrive Set-VMHardDiskDrive Set-VMHost Set-VMMemory Set-VMMigrationNetwork Set-VMNetworkAdapter Set-VMNetworkAdapterFailoverConfiguration Set-VMNetworkAdapterVlan Set-VMProcessor Set-VMRemoteFx3dVideoAdapter Set-VMReplication Set-VMReplicationAuthorizationEntry Set-VMReplicationServer Set-VMResourcePool Set-VMSan Set-VMSwitch Set-VMSwitchExtensionPortFeature Set-VMSwitchExtensionSwitchFeature Start-VM Start-VMFailover Start-VMInitialReplication Stop-VM Stop-VMFailover Stop-VMInitialReplication Stop-VMReplication Suspend-VM Suspend-VMReplication Test-VHD

  39. 高可用性のさらなる強化

  40. Hyper-V レプリカ • 非同期で仮想マシンをレプリケートすることで、ビジネス継続性と障害回復の機能を備える機能 • ディザスタ リカバリ構成を容易に実現 • クラスタが不要で、異なる HWでも構成可能 • ネットワーク環境に合わせ、初期レプリカのタイミングを制御可能 <プライマリ> 仮想マシン(実行中) <レプリカ> 仮想マシン(オフ) 自動で複製

  41. Hyper-V レプリカの操作 • Hyper-V マネージャからフェールオーバー • 履歴 (スナップショット) で柔軟な復元

  42. Hyper-V レプリカの強化 R2 New • Windows Server 2012 R2 Hyper-V レプリカ強化機能 • レプリケーション頻度の設定 • 仮想マシンごとに 30秒、5分、15 分のいずれかの値を設定 • レプリケーションの拡張 • 作成済のレプリカを、別の Hyper-V ホストに作成可能 Windows Server 2012 R2 Hyper-V レプリカによる新たなレプリカ構成例

  43. NIC チーミング • 複数のネットワークカード (NIC) を OS でチーミング • 負荷分散、可用性も • 親パーティションでもゲスト OS でも可能 ゲスト OS ゲスト OS ネットワークスタック ネットワークスタック 仮想 NIC NIC チーミング 仮想 NIC1 仮想 NIC2 ペアレント OS 仮想スイッチ ペアレント OS NIC チーミング  仮想スイッチ 物理 NIC1 物理 NIC2 物理 NIC1 物理 NIC2

  44. その他の機能 • クラスタ機能の拡張 • ゲスト クラスタリングの FC 対応 • クラスタ ボリュームの暗号化 • BitLocker 対応 • クラスタ Live Migration の高速化 • Cluster Shared Volume (CSV) 2.0 • より高いセキュリティとパフォーマンスを提供 • 新機能 • 透過的なフェールオーバー • サーバーアプリケーションへの影響を最小限に抑えながら、ノード間でファイルシェアを移動 • 構成ファイル、仮想ハードディスク、スナップショット • Hyper-V アプリケーション モニタリング • クラスタを公式にサポートしていないワークロードに対しても冗長性を提供 • 仮想マシン フェールオーバー時の優先順位づけ • ライブマイグレーションの並列実行

  45. スケールアップと集約率の向上

  46. 最大構成の比較

  47. Dynamic Memory • 仮想マシンに割当てるメモリ容量を動的に調整する機能 • Windows Server 2008 R2 SP1 より提供 • メリット: • 実行中の仮想マシン間で、メモリを再分配することで、Hyper-V ホストのメモリ リソースを有効活用 • 仮想マシンのワークロードとパフォーマンスを一定に保ちながらメモリをより効率的に利用 • 1台の 物理サーバー上で構成できる仮想マシンの数が増加 物理メモリ:8GB 時間 VM3 1GB VM4 2GB VM1 1GB VM2 1GB VM3 1GB VM1 1.5GB VM2 2GB VM4 2GB ゲストが要求するメモリに応じて最適なメモリ量を割り当て VM3 4GB VM4 2GB VM1 1.5GB VM2 1GB

  48. Dynamic Memory • Windows Server 2012 Hyper-V の強化点 • 「最小 RAM」オプションの追加 • メリット:ハードウェア使用効率をさらに向上1 台の物理サーバー上でより多くの仮想マシンを実行可能に • メモリ管理技術「スマート ページング」の実装 • 仮想マシンの再起動に必要なメモリが、仮想マシンに割り当てられているメモリ量より多い場合に、ディスク リソースを追加の一時的なメモリとして使用 • メリット:仮想マシンが再起動する際に、メモリ不足により再起動できなくなるリスクを低減

  49. ゲスト OS の NUMA 対応 • ゲスト OS 上のアプリケーションから、NUMA を意識したメモリ利用が可能に • 既定の仮想 NUMA トポロジは、物理コンピューターの NUMA トポロジに合わせて最適化 • メリット: • メモリアクセス速度によって、パフォーマンスが左右される DB サーバ等のパフォーマンスが向上 NUMA node 1 NUMA node 2 NUMA node 1 NUMA node 2 プロセッサ NUMA を意識しない動作 NUMA を意識した動作 メモリ NUMA node 3 NUMA node 4 NUMA node 3 NUMA node 4 Host NUMA Host NUMA

  50. ゲスト OS の NUMA 対応 • NUMA (Non-uniform memory access) とは • 複数プロセッサが共有するメインメモリへのアクセスコストが、メモリ領域とプロセッサに依存して均一でないアーキテクチャ • OS としては、Windows Server 2003 から NUMA アーキテクチャへ対応 SMP アーキテクチャ NUMA アーキテクチャ NUMA ノード 1 NUMA ノード 2 メモリ プロセッサ プロセッサ バスを共有するプロセッサ数を抑え、バスの輻輳を防ぐことでバスクロックの向上を容易にする メモリ 不均一なメモリアクセスコストを持つ

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