データセンターの所有者にとって、電力は依然として主要なコスト項目の1つであるため、コンピューティングインフラストラクチャの効率を高めようとしています。 このために、さまざまな技術的解決策が適用されますが、その一部については本日お話しします。
/ photo Torkild Retvedt CC
仮想化
エネルギー効率の改善に関しては、仮想化には否定できない利点がいくつかあります。 まず、より少ないハードウェアサーバーで既存のサービスを統合すると、ハードウェアのメンテナンスを節約できるため、冷却、電力、設置面積のコストを削減できます。 第二に、仮想化により、ハードウェアリソースの使用を最適化し、プロセス内で仮想パワーを柔軟に再分配できます。
NRDCとAnthesisは共同研究を実施し、3100台のサーバーを150台の仮想ホストに置き換えることで、エネルギーコストを年間210万ドル削減できることを発見しました。 関心の対象であった組織は、機器のメンテナンスと購入を節約し、システム管理者のスタッフを削減し、問題が発生した場合のデータ復旧の保証を受け取り、別のデータセンターを構築する必要をなくしました。
Gartnerの調査によると、2016年には多くの企業の仮想化レベルが75％を超え、市場自体の価値は56億ドルに達すると予想されていますが、仮想化の普及を妨げる要因がいくつかあります。 主な理由の1つは、新しいモデルの作業でデータセンターを「再構築」することの難しさです。これは、多くの場合、コストが潜在的なメリットを上回るためです。
エネルギー管理システム
このようなシステムは、冷却システムのエネルギー効率を改善したり、IT機器のエネルギー消費を削減したりすることができ、最終的にはコストの最小化につながります。 この場合、サーバーのアクティビティ、電力の消費とコストを監視し、負荷を自動的に再分配し、さらに機器をシャットダウンする特別なソフトウェアが使用されます。
エネルギー管理ソフトウェアのタイプの1つは、さまざまな機器のエネルギー効率指標を制御、分析、予測するために使用されるデータセンターインフラストラクチャ管理システム（DCIM）です。 ほとんどのDCIMツールは、ITおよびその他の機器の電力消費を直接制御するために使用されませんが、多くのシステムにはPUE（電力使用効率）計算機が装備されています。 IntelとDell DCIMによると、このようなソリューションは ITマネージャーの53％ が使用しています。
現在、ほとんどのハードウェアはすでに経済的なエネルギー消費を目的としていますが、ハードウェアの購入時には、総所有コストよりも初期価格やパフォーマンスに注意が払われることが多く、これによりエネルギー効率の高い機器が見過ごされます。 電気料金の削減に加えて、このような機器は CO2排出量も削減します。
データ圧縮
データセンターのエネルギー効率を改善する、たとえば保存されているデータの量を減らすなど、あまり明らかなアプローチはありません。 まれにしか使用されないデータを圧縮すると、圧縮と解凍にもリソースが費やされるという事実を考慮しても、エネルギーを最大30％節約できます。 データ重複排除により、さらに魅力的な結果が得られます（40〜50％）。 「コールド」データ用の低電力ストレージの使用は、電力消費の削減にも役立つことに注意してください。
「ゾンビサーバー」を無効にする
データセンターでの非効率的なエネルギー消費につながる問題の1つは、アイドル状態の機器です。 専門家は 、一部の企業は必要なリソースの量を実際に見積もることができず、他の企業は将来を見据えてサーバー容量を購入すると考えています。 その結果、年間30億ドルのエネルギーを消費しながら、サーバーのほぼ30％が稼働していません。
同時に、調査によると、ITマネージャーは設置されたサーバーの15〜30％を特定することはできませんが、起こり得る結果を恐れて機器を償却しません。 未使用のサーバーの記録を保持し、おおよその数を知っている回答者はわずか14％でした。
この問題の解決策の1つは、会社が実際に使用した容量に対してのみ支払う場合、従量課金モデルでパブリッククラウドを使用することです。 多くの企業がすでにこのようなスキームに取り組んでおり、テキサス州プレイノにあるAligned Energyデータセンターの所有者は、これにより顧客が年間30〜50％節約できると主張しています。
データセンターの気候制御
機器が置かれている部屋の微気候は、データセンターのエネルギー効率に影響します。 冷却ユニットを効果的に動作させるには、冷気の損失を最小限に抑え、外部環境の影響からデータセンターの部屋を隔離し、壁、天井、床を通る熱伝達を防ぐ必要があります。 優れた方法は、部屋の湿度レベルを調整する蒸気バリアです。
湿度が高すぎると、機器の動作にさまざまなエラーが発生したり、摩耗や腐食が増加したり、静電気放電が発生したりすることがあります。 ASHRAEは、データセンターの相対湿度の最適レベルを40〜55 ％の範囲で決定します。
気流の効率的な分配は、エネルギー消費の20〜25％を節約することもできます。 機器ラックの正しい配置は、これに役立ちます。データセンターの機械室を「コールド」廊下と「ホット」廊下に分割します。 この場合、廊下の隔離を確保する必要があります。必要な場所に穴あきプレートを設置し、サーバーの列の間にダミーパネルを使用して、気流の混合を防ぎます。
また、機器の場所だけでなく、気候システムの場所も考慮する必要があります。 ホールを「コールド」廊下と「ホット」廊下に分割する場合、冷気が廊下に入るのを防ぐために、エアコンを温風に垂直に設置する必要があります。
データセンターにおける効果的な温度制御の同様に重要な側面は、空気の流れの動きを妨げ、静圧を低下させ、IT機器の冷却効率を低下させる可能性があるワイヤの位置です。 状況を修正して、ケーブルトレイを上げ床の下から天井近くに移動できるようにします。
自然冷却と液体冷却
特別な気候制御システムの優れた代替品は、寒冷期に使用できる自然冷却です。 今日、技術により、天気がよければエコノマイザーの使用に切り替えることができます。 Battelle Laboratoriesの調査によると、無料の冷却によりデータセンターのエネルギーコストが13％削減されます。
エコノマイザーには、乾燥空気のみを使用するエコノマイザーと、空冷が不十分な追加の灌漑を使用するエコノマイザーの2種類があります。 一部のシステムでは、異なるタイプのエコノマイザーを組み合わせてマルチレベルの冷却システムを形成できます。
しかし、空気流の混合や割り当てられた過剰な熱を使用できないため、空冷システムは多くの場合無効です。 さらに、このようなシステムの設置には、多くの場合、エアフィルターと常時監視に追加コストがかかります。
多くの専門家は、液体冷却がその仕事をより良くすると信じています。 サーバー用の液体冷却システムの作成に特化したデンマークのベンダーAsetekの代表であるJohn Hamillは、液体が空気よりも熱の貯蔵と伝達に関して約4000倍効果的であることを確信しています。 また、ローレンスバークレー国立研究所がAmerican Power ConversionおよびSilicon Valley Leadership Groupと共同で実施した実験中に、場合によっては、液体冷却の使用と冷却塔からの水の供給が50％に達することが示されました。
その他の技術
今日、3つの領域があり、それらの開発は、データセンターの作業をより効率的にするのに役立ちます。マルチコアプロセッサの使用、組み込み冷却システム、およびチップレベルでの冷却です。
コンピューター製造業者は、短期間でより多くのタスクを完了するマルチコアプロセッサがサーバーの電力消費を40％削減すると確信しています。 統合冷却システムの有効性の例は、Egenera and Emerson Network PowerのCoolFrameソリューションです。 サーバーから熱気を奪い、冷却して部屋に「投げ込む」ことで、メインシステムの負荷を23％削減します。
超小型回路の冷却技術に関しては、中央処理装置、グラフィック処理装置、メモリモジュールなど、サーバーの「ホットスポット」からラックの周囲空気または機械室の外に直接熱を除去できます。
今日のエネルギー効率の改善は、データセンターの量を考えると、驚くべきことではありません。すべての運用費用の25〜40％が電気料金で占められています。 しかし、主な問題は、IT機器で消費される1キロワット時ごとに熱が発生し、それが大量のエネルギーを必要とする冷却機器を使用して除去されることです。 したがって、今後数年間は、データセンターのエネルギー消費量の削減は重要ではなくなります。データセンターのエネルギー効率を向上させる新しい方法がますます登場するでしょう。
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