Layout 1

Size: px

Start display at page:

Download "Layout 1"

つづるみやくぼ
4 years ago
Views:

1 Power Distribution in Data Centers: STARLINE Track Busway, PX ipdus and Power IQ データセンターの電源供給効率化 : STARLINE トラックバスウェイラリタンインテリジェント PDU とモニタリングソフトウェア 2015 Raritan Inc.

2 概要データセンター管理者への要求は厳しさを増す一方です省エネ省スペースに努めながら処理能力を強化ししかも限られた予算内でミッションクリティカルな信頼性を維持しなければなりませんこのような要求によりどんな結果でも満足することができずにありきたりな変更を頻繁に繰り返すという文化を生み出しがちです不幸にもこのような文化は既存のデータセンターをストレスにさらしサステナブルな運用を困難にする可能性がありますその理由として考えられるのはコンピューター機器の能力の変化に迅速に対応できない多くのデータセンターが電源供給システムの限界に近づいているかすでに限界を超えているという事実電力監視インフラの未整備や陳腐化によって効率性に欠けていることなどが挙げられますこのホワイトペーパーではこのような要求に応えてきた実績ある配電監視ソリューションを取り上げ進化し続けるビジネス財務コンプライアンスでの目標を達成できるサステナブルなIT 環境を構築するためにデータセンターをどのように設計すればよいのかについて考察します最近の動向データセンター管理者は需要の変化に迅速に対応するためサービス指向アーキテクチャー (SOA) をサポートする適応力の高いIT 環境を提供しつつエネルギー効率を向上させる方法を模索していますソフトウェアシステムストレージなどの適応力が向上したとしても電力インフラも同様に適応できなければデータセンターにあるすべてが迅速な適応力を失ってしまいます以下のような電力関連の課題が問題となっています IT 機器はデータセンターの平均耐用年数よりもはるかに短いサイクルで変わりますデータセンターは通常 10~15 年の平均耐用年数を見込んで設計されますが IT 機器のリプレースのサイクルは2 年 ~5 年です機器が高性能になれば電源供給システムの容量が足りなくなることがあります設備設計においては以下のように多様な電力条件を考慮に入れる必要があります中密度 (5~10 kw/ ラック ) および高密度 (15~30 kw/ ラック ) の機器ブレードサーバーストレージ高密度ネットワークファブリック単相と三相の電力要件 ( 多くの場合同一ラック内に混在 ) アウトレットの物理的な要件エネルギー利用に関する企業の要求事項とコンプライアンス上の要求事項エネルギーコストだけでなく電力使用効率 (PUE) ピーク需要二酸化炭素排出量に関する目標と要求事項に対応する必要がありますこのシステムで今後需要が増加する要素は細かいレベルで電力使用量を測定し使用されている場所も含めてエネルギーの検討対象とする機能ですスマートグリッドの導入もエネルギーインフラに影響を与える可能性がありますアップタイム要件高水準のアップタイムが前提でありそのための基本機能は当然備えられているものと見なされるのが普通ですデータセンターのこのようなトレンドが電力設計に影響を与えることは明らかですフレキシブルで適応力の高い配電監視システムが求められています Page 1

従来の電力ソリューション : 過剰か不足のいずれかデータセンターにおける従来の電力供給設計は電源タップ (PDU) からリモート電源パネル (RPP) への配電さらにリモート電源パネルからホイップ ( フリーアクセス床下の電源ケーブル配線 ) を介したラックへの配電で構成されますこのような施工は一般的であり設計エンジニアや電気工事請負業者にとってリスクが少ない一方

3 従来の電力ソリューション : 過剰か不足のいずれかデータセンターにおける従来の電力供給設計は電源タップ (PDU) からリモート電源パネル (RPP) への配電さらにリモート電源パネルからホイップ ( フリーアクセス床下の電源ケーブル配線 ) を介したラックへの配電で構成されますこのような施工は一般的であり設計エンジニアや電気工事請負業者にとってリスクが少ない一方設計上の欠点も明らかになっています例えば貴重なフロアスペースが配電設備で占められるフリーアクセス床はコストが高い床下配線が過密状態になる冷却用の気流が阻害される結局は廃棄される不要なケーブルを撤去しなければならない所定の負荷と明確に対応づけられていないブレーカーやケーブルの設置作業に伴う人的ミスが発生するというリスクです同じく特筆すべき点は従来型のデータセンターにおける電気系統の実装は柔軟性も適応力も欠如しているため変更にあたって多大な費用と時間がかかるということです従来型の電気システムを備えたデータセンターを設計する場合すべての電源アウトレットについて各電源アウトレットの専用導線から天井や床下を通り主配電盤またはサーキットブレーカーに至るまで事前に計画を立てなければなりませんデータセンター本稼働時の電力要件をロケーション別やラック別に事前決定するのは実質的に不可能であるため将来の要件を決定できないことは言うまでもありませんその結果データセンター管理者は過剰な投資をしてオーバースペックのシステムを構築するかあるいはひとまず現時点で計画できる需要を満たすシステムを構築することになりますが後者の場合はコストのかかる変更が必要になった場合に運用費が増大することになります業務拡大機器のアップグレード計画変更などに伴い変更が避けられなくなった場合電気関連の変更コストは人件費はもちろん停電のリスクという観点からもはね上がる可能性があります今日の電力ソリューション : 高い柔軟性と適応力近年進化を遂げた電源管理ソリューションは変化する諸要件に対して柔軟かつ容易に適応できるようになりました変更や増設に対する拡張性も備え長期的な所有コストは最小限に抑えられていますオーバーヘッドバスウェイシステムインテリジェントPDU インテリジェント電源管理ソフトウェアなどがシームレスに連携するソリューションについてオーバーヘッドバスウェイシステムは ACまたはDC 電源で最大 800アンペア 600ボルトに対応するものでバスウェイとプラグインユニットから構成されますバスウェイはダクト上のアルミハウジングの中にプラスチックに包まれたバスパーが走って入りこのバスパーにはプラスチック部に設けられたスロットのどの位置からでもアクセス可能と成っていますプラグインユニットはブレーカーと電源コンセントあるいはドロップコードなどの配線デバイスで構成されタップオフユニットとも呼ばれますインテリジェントPDUにはリモートからの電源オンオフスイッチ機能あり / なしのPDUやメータードPDU ( 計測機能付きPDU) 環境や電力の測定監視管理を提供するインラインメーターなどがあります電源管理ソフトウェアはデータセンターラック部門機器タイプといった任意のレベルでエネルギー使用量や環境条件のベースライン設定監視レポートが可能ですまた集中監視 OSのグレースフルシャットダウンアウトレット制御のほかコスト線間容量二酸化炭素排出量ラック温度などを分析する強力な機能も提供します Page 2

オーバーヘッドトラックバスウェイ : 簡単かつ迅速低コストの変更 STARLINE Track Busway ( スターライントラックバスウェイ以下 STARLINEトラックバスウェイ ) システムは任意の場所に多彩なプラグインユニットを接続できるため

従来の配電システムと比較してトータルでは安価になりますさらにコスト節減効果が発揮されるのは電力関連の変更が必要になった場合ですオーバーヘッドバスシステムではアウトレットの新設移設交換の際に配電盤での活線作業や停電を計画する必要がありませんオーバーヘッドバスシステムにより

移設再構成撤去が可能でその場所にある何物も影響を受けず計画外停電のリスクもありませんバスウェイ上のどこからでも電源にアクセスでき配電盤や長尺ケーブル高額な設置コストが不要になりますサステナビリティーオーバーヘッドバスシステムは将来的な設備変更や増設の際にも

4 オーバーヘッドトラックバスウェイ : 簡単かつ迅速低コストの変更 STARLINE Track Busway ( スターライントラックバスウェイ以下 STARLINEトラックバスウェイ ) システムは任意の場所に多彩なプラグインユニットを接続できるため分電盤も長尺のコンジットやケーブルも設置する必要がなく専用電源コンセントの高額な設置コストもかかりませんラックの直前に専用ブレーカーを配設するので停電時のトラブルシューティングや電源の再構成が極めて簡単です STARLINEシステムの設置コストは従来の配電システムと比較してトータルでは安価になりますさらにコスト節減効果が発揮されるのは電力関連の変更が必要になった場合ですオーバーヘッドバスシステムではアウトレットの新設移設交換の際に配電盤での活線作業や停電を計画する必要がありませんオーバーヘッドバスシステムにより長さが足りなくなったケーブルや容量が不足するケーブルを撤去して廃棄し長尺ケーブルまたは大径ケーブルを新たに敷設するといった手間が不要になりますそのため予期しない停電のリスクを回避できます機器を稼働させたままラックの設置や移設が可能ですデータセンターのどの場所でもラックの設置移設再構成撤去が可能でその場所にある何物も影響を受けず計画外停電のリスクもありませんバスウェイ上のどこからでも電源にアクセスでき配電盤や長尺ケーブル高額な設置コストが不要になりますサステナビリティーオーバーヘッドバスシステムは将来的な設備変更や増設の際にも何年にもわたって再利用が可能ですバスウェイは従来のケーブルと比較して銅の使用量は少なくなりますまたバスウェイは再利用可能ですので銅資源や銅の精錬輸送などにかかるエネルギー消費の節減に役立ちます従来のフリーアクセス床での配電方式はエアフローに致命的な障害をもたらしますクリーンで整然としたバスウェイシステムは配電をシンプルにしてコスト削減を可能にします Page 3

サーバー密度が高まるにつれ電力密度 (kw) も上昇しその結果今日のデータセンターにおける冷却要件は厳しくなる一方です電力 (kw) の増加した分冷却能力向上が必要となりますこの電力と冷却要件の果てしない増加サイクルの結果床下の電源ケーブルが増えて貴重な冷却スペースを奪いますオーバーヘッドバスシステムでは床下の気流を妨げるケーブルの密集がないため

5 サーバー密度が高まるにつれ電力密度 (kw) も上昇しその結果今日のデータセンターにおける冷却要件は厳しくなる一方です電力 (kw) の増加した分冷却能力向上が必要となりますこの電力と冷却要件の果てしない増加サイクルの結果床下の電源ケーブルが増えて貴重な冷却スペースを奪いますオーバーヘッドバスシステムでは床下の気流を妨げるケーブルの密集がないため群を抜いたエネルギー効率と安全性を実現します拡張性データセンターの電気設計は施工前に時代遅れになってしまうことも珍しくありません初日から要件が当初の計画と異なり電源コンセントの場所や種類の再構成を余儀なくされコストの増加とスケジュールの遅れを招くこともしばしばあります STARLINEは完璧な拡張性を備えており最初から全体の完全構築をめざすのではなく部品や電源回路を必要に応じて追加できるシステムであるため投資コストや資源を無駄にすることもありませんこの方法はコロケーションや設備を徐々に構築していく場合に極めて有利ですまたリソース利用が増加するという変化があっても新しいロケーションに適切な電源が迅速に供給されないというボトルネックがないのでより環境に配慮したグリーンデータセンターを実現可能にしますデータセンターのスペース有効活用コストの高いデータセンターのフロアスペースはわずかな無駄も許されない貴重な空間ですオーバーヘッドバスシステムを導入するとRPP( リモート電源パネル ) が不要になるため IT 機器やサーバーラック用のスペースが増えますさらに電源コンセントやパワードロップを必要な場所に設置できるため長尺の電源ケーブルも不要になります電力使用量の監視データセンター管理者にとってはデータセンターの正確な電力使用量を監視し把握できることが重要ですラックに新しい機器を追加するとケーブル定格を超えサーキットブレーカーがトリップし想定外の停電に至るという状況が発生しがちです STARLINEトラックバスウェイシステムは各相の電流をリアルタイムで測定して表示する給電監視装置を搭載しておりまたアラーム機能とリモート通信機能を備えていますシステマチックな電力監視によりデータセンター管理者は将来の計画を合理的に立案できるようになりますラック別またはシステム別に正確な容量と負荷を把握して機器の新規導入やアップグレードが可能な場所を見極めることができますさらにモニタリングによって相間のバランスのとれた電気システムが実現しエネルギー効率が向上してひいてはコスト節減につながります Page 4

6 400VインテリジェントラックPDU: 高精度でインテリジェントな電力供給監視管理 IT 機器を搭載したラックに400Vの電力供給を維持すると伝送損失が最小化されます通常は 480Vの三相電力がデータセンターに供給され 208V/120Vに変換されますこの変換によって約 4% の伝送損失が生じますラックに供給される電力を400Vに保つことで損失はほぼゼロになりますコスト節減ラックPDU 内では電圧線が中性線に結線されラックPDUのアウトレットでは230Vになります (400Vは2 本の電圧線間で測定した電圧たとえばL1 + L2です電圧線を中性線に結線したとえばL1 + Nになると電圧は230V {400V/1.732} に降下します ) Baseline: 208 VAC 3-Phase UPS PDU Transformer Floor/Wall PDU Rack PDU 480 V 480 V 208 V 208 V 1- or 208 V 1- or- 120 V 120 V 415 VAC 3-Phase UPS Floor/Wall PDU w/ Autotransformer Rack PDU 480 V 480 V 415 V 240 V 240 V UPS w/ Autotransformer Floor/Wall PDU Rack PDU 480 V 415 V 415 V 240 V 240 V Page 5

現代のIT 機器はほぼすべて100V~240Vで動作可能なユニバーサル電源対応であるため 230Vは安全動作電圧です実際にはさらに電力を節減できますプロセッサーを120Vで動作させると損失は18% であるのに対し 230Vで動作させると損失は15% になり効率が3% 向上するためです合わせて正味の改善率は7%(4% + 3%) になります無駄な電圧変換を排除することで

7 現代のIT 機器はほぼすべて100V~240Vで動作可能なユニバーサル電源対応であるため 230Vは安全動作電圧です実際にはさらに電力を節減できますプロセッサーを120Vで動作させると損失は18% であるのに対し 230Vで動作させると損失は15% になり効率が3% 向上するためです合わせて正味の改善率は7%(4% + 3%) になります無駄な電圧変換を排除することで 400Vの電力によるエネルギーコスト削減率は 208V 配電に対して約 2~3% 120V 配電に対して約 4~5% になります電力節減各ラックに400Vの電力を供給することで降圧と電力線伝送損失を最小限にとどめながら同時に銅使用率を減らします通常 400Vの三相電力は各キャビネット内の2 台のインテリジェントラックPDU(iPDU) に接続されます内部でライン- 中性線間 ( 三相 Wye) 配線されたラックPDUは各サーバーに対しほぼすべてのIT 機器の電源動作電圧内に収まる240Vの単相電力を供給します上記のラックPDUにおける標準構成は 3 本の入力線と3つの回路 (L1 + N L2 + N L3 + N) です北米では米国電気工事規程 (National Electrical Code NEC) によって 20Aを超える過負荷から分岐回路を保護することが義務づけられていますそのため 3つの回路にはそれぞれ20Aサーキットブレーカー ( またはヒューズ ) が設けられていますインテリジェントラックPDUはサーキットブレーカーを監視してサーキットブレーカーのトリップに近づくとアラートを送信しますまたインテリジェントラックPDUは 3 線を監視して線間のバランスが崩れるとアラートを送信しますたとえば回路 1(L1 + N) と回路 2(L2 + N) に20Aの負荷がかかり回路 3に負荷がかからなかった場合 L3は L1 L2と不均衡な状態になりますこのような不均衡は中性線に過負荷をもたらし高調波などの問題を引き起こすことがあります環境モニタリングインテリジェントラックPDUは場合によって個々のアウトレットレベルで電力を計測します計測対象には電流電圧電力 (kva kw) 消費電力(kWh) が含まれます kwhはビリンググレード精度 +/- 1% で測定するのが理想的ですインテリジェントラックPDUはラックでの環境モニタリングもサポートしていますさらにラックPDUが温度や湿度などを計測するオプションのプラグアンドプレイ環境センサーもサポートしていれば理想的でモニタリングのためのネットワーク接続やハードウェアの追加が不要になります米国暖房冷凍空調学会 (ASHRAE :American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ではラックの冷気取入口側の上中下各部に温度センサーを設置することを推奨していますインテリジェントラックPDUはユーザー側で上限下限しきい値を調整できる温度監視もサポートしていなければなりませんしきい値を超えるとアラートを送信して温度が高過ぎれば下げ低過ぎる場合は上げて過剰冷却による電力の無駄づかい Page 6

を防げるようにします湿度の監視もまた重要ですがラック上の場所によって湿度がそれほど変化することはないためラックごとに1 台の湿度センサーがあれば十分です近年 ASHRAEはアウトレットの許容温度範囲の上限を 27 (81 ) に上げましたこのアウトレット温度でIT 機器が安全に動作することは IT 機器ベンダーが保証していますデータセンターの環境温度を上げることで IT

8 を防げるようにします湿度の監視もまた重要ですがラック上の場所によって湿度がそれほど変化することはないためラックごとに1 台の湿度センサーがあれば十分です近年 ASHRAEはアウトレットの許容温度範囲の上限を 27 (81 ) に上げましたこのアウトレット温度でIT 機器が安全に動作することは IT 機器ベンダーが保証していますデータセンターの環境温度を上げることで IT 管理者は空調によるエネルギー消費を削減できますラリタンはラック電源タップの世界的なベンダーとして 400V 入力に対応する広範な製品構成を提供しています 400V 配電は北米では比較的新しい傾向ですが 400Vシステムが標準となっているオーストラリアや多くの欧州諸国でラリタンは既に多くの導入実績があります ipdu 環境センサー電源管理ソフトウェアが連携動作しデータセンターにおける温度と湿度のデータ要素を表示する例データセンター電源管理ソフトウェア : パワフルなデータ収集とレポートがワンタッチ操作で可能データセンターにはさまざまなベンダーの多種多様な計器が導入されているためデータセンターの電源管理ソフトウェアには多様なラックPDUや計測機能付き装置から情報を収集できる能力が必要ですさらに収集した情報を整理統合しデータセンターのニーズを満たすようにまとめたレポートとして提供できなくてはなりませんたとえばデータセンターの場所別の電力データや部門別電力使用量を一覧できたり各サーバーの効率を確認できたりすると便利です温室効果ガス排出量取引が拡大されるとデータセンターの二酸化炭素排出量に関するレポートも役立ちますまたデータセンター電源管理ソフトウェアで温度や湿度といったデータセンターのラック環境情報を収集するのも有効です ASHRAEは IT 機器ベンダーと協力し IT 機器の冷気取入口における空気の温度と湿度の範囲を定めこれを推奨しています冷気取入口の温度が上昇するほど空調に費やされるエネルギーは減少しますまた電源管理ソフトウェアからラックPDUの設定もできると便利ですデータセンターは膨大な数のラックPDUを備えているためスピーディーに設定できる機能はデータセンター管理者に歓迎されるでしょうデータセンター電源管理ソフトウェアはセンサーと ipdu からデータを収集し一つのダッシュボードに整理して表示します Page 7

製品の選択トラックバスウェイを選択する際は以下の条件を満たしている必要があります常時アクセスできるスロットが設けられプラグの密度と位置決めにおける柔軟性が高いこと電気継手の点数を削減できるよう部材長ができるだけ長いこと ( 最大 20フィート約 6m) タップボックスの定格と配線装置の範囲が幅広いことタップボックスは

電源をオフにすると問題が発生するような状況や用途にはスイッチ機能なしのアウトレットが望ましい (24 時間 365 日稼働のミッションクリティカルなサーバーなど ) 電流 (A) 電圧 (V) 電力 (kva/kw) 力率消費電力量 (kwh) をビリンググレード精度 +/- 1% で測定する正確で充実した電力データ収集機能

9 製品の選択トラックバスウェイを選択する際は以下の条件を満たしている必要があります常時アクセスできるスロットが設けられプラグの密度と位置決めにおける柔軟性が高いこと電気継手の点数を削減できるよう部材長ができるだけ長いこと ( 最大 20フィート約 6m) タップボックスの定格と配線装置の範囲が幅広いことタップボックスは少ない部品と接続点で優れた信頼性を確保できること継手と接続点は耐用期間を通じメンテナンスフリーであることサプライヤーにパフォーマンスと納入に関して信頼できる追跡記録があることインテリジェントラック PDU を選択する際は以下の条件を満たしている必要があります電源オンオフで電力供給を制御できるようなアウトレットレベルの切り替え電源をオフにすると問題が発生するような状況や用途にはスイッチ機能なしのアウトレットが望ましい (24 時間 365 日稼働のミッションクリティカルなサーバーなど ) 電流 (A) 電圧 (V) 電力 (kva/kw) 力率消費電力量 (kwh) をビリンググレード精度 +/- 1% で測定する正確で充実した電力データ収集機能プラグアンドプレイ環境センサーに対する内蔵サポート機能ネットワーク帯域幅への負担を軽減する電力データと環境データのバッファリング分岐回路ブレーカーの電流とトリップに関する状況を監視三相電力の場合三相間の電流のバランスを監視インテリジェント電源管理ソフトウェアを使えば分岐回路ブレーカーの電流とトリップに関する状況をアウトレットレベルまで監視できます Page 8

電源管理ソフトウェアを選択する際は以下の条件を満たしている必要がありますマルチベンダー管理ユーザー側で設定可能なダッシュボードレポートやチャートによるわかりやすい情報表示デバイスラック顧客単位のエネルギー消費量モニタリングと通知高度な冷却分析機能将来のデータセンターにおける電力供給変化は避けられませんデータセンターはこの動かしがたい事実

10 電源管理ソフトウェアを選択する際は以下の条件を満たしている必要がありますマルチベンダー管理ユーザー側で設定可能なダッシュボードレポートやチャートによるわかりやすい情報表示デバイスラック顧客単位のエネルギー消費量モニタリングと通知高度な冷却分析機能将来のデータセンターにおける電力供給変化は避けられませんデータセンターはこの動かしがたい事実を前提として設計しなければなりません時代遅れの技術やインフラが原因で時代やトレンドに乗り遅れた企業は俊敏性を備えた競争相手にビジネスチャンスを奪われてしまいます電源管理ソリューションは将来の需要や課題に応じて迅速な進化を遂げられる汎用性の高いデータセンターを実現する上で基本的な役割を果たします将来導入する装置だけでなく既存のリソースも監視し管理できるソリューションを選択することが重要ですさらに詳細をご覧ください STARLINEトラックバスウェイシステムはこの製品カテゴリーの中でトップの地位を占めていますユニバーサルエレクトリック社の製品には他にもSTARLINE Plug-In Raceway( スターラインプラグインレースウェイ ) や U-S Safety Trolley( ユーエスセイフティートロリー ) などの製品がありますフレキシブルな電力ソリューションを実現するためのより詳細な情報はこちらをご覧ください : ラリタンのコミットメントラリタンは長年にわたり業界のリーダーとしてデータセンター管理用の先端技術製品を提供してきましたラリタンのブランドには Paragon とDominion ( サーバーに対するセキュアなアウトオブバンドのアクセスと制御 ) インテリジェントPDUの PX シリーズ Power IQ エネルギー管理ソフトウェアそしてdcTrack ( ワークフローのベストプラクティスでデータセンターの変更管理と容量管理を行うフル機能の先進的 DCIM) がありますラリタンの製品はその使いやすさとクラス最高の性能で常に卓越した存在感を示してきましたニュージャージー州サマセットに本拠を置くラリタンは世界 38か所にオフィスを構え 76か国にサービスを展開しています詳細についてはまでお問い合わせください 2011 Raritan Inc. All rights reserved. Raritan, Know more. Manage smarter., Dominion, Paragon, PX, Power IQ and dctrack are registered trademarks or trademarks of Raritan Inc. or its wholly-owned subsidiaries. All others are registered trademarks or trademarks of their respective owners. C1034

Rack Power Distribution Unit Rack Automatic Transfer Switch ラックマウント PDU カタログワンランク上の安全性管理性可用性を追求したラックマウントPDUシリーズ

Rack Power Distribution Unit Rack Automatic Transfer Switch ラックマウント PDU カタログワンランク上の安全性管理性可用性を追求したラックマウントPDUシリーズ http://catalog.clubapc.jp/ IT こんな運用に心当たりはありませんか? 電源容量を気にせずに新しい IT 機器を接続している電流監視が行えるインテリジェント