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1 データセンターのエネルギー消費の現状 ~ インフラの非効率に起因する問題とは? 株式会社 APC ジャパン商品企画部担当部長佐志田伸夫 1

2 Agenda APCとMGEについて データセンタを取り巻く状況 効率の問題について データセンタの効率を改善する要因 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

3 IT 業界と設備業界におけるそれぞれのマーケットリーダの統合 (2007 年 2 月 14 日発表 ) + 配電 産業用制御ソリューションプロバイダとして40 年間の実績 ヨーロッパにおける三相 UPSメーカの最大手 主なお客様は 電気等 ファシリティ系 = 25 年間 革新的なソリューションを提供 全世界 特に北米 日本を中心に単相 UPSメーカの最大手 主なお客様はIT 系 Efficient Enterprise ( 効率的な企業インフラ ) Critical Power & Cooling Services APC-MGE

4 データセンターのインフラを支える製品群 InfrastruXure solutions Management Power Generation Cooling Solutions Power and its distribution Racks and rack distribution Critical Power & Cooling Services APC-MGE

5 トレンド :CPU の発熱量増加 3.5GHz CPU の発熱量 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

6 トレンド : 電力コストの増加 電源と冷却への支出が増加傾向 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

7 データセンタ効率化のアプローチ 一時的な節約電力設備容量は減らさず エネルギーを節約する 例 運用の見直し 構造的な節約電力設備容量を減らし エネルギーを節約する 仮想化 標準化 規模の適切化 使わない物を停める サーバの統合により改善を図る 機器の持つ電力管理機能の活用 サーバ数の削減による構造的な変化 1 サーバを 1 台減らすごとに約 200~400w 節約可能 アプリケーションの要件に併せてサーバの性能を選択 必要な場合のみ高性能のブレードを利用 稼働率を考慮した設備の導入 IT 負荷の有無と関係なく発生する電源 空調の固定損失を抑制する データセンターの場合 構造的な節約がより効果的で 一時的な節約の約 2 倍程度の効果が期待できる Critical Power & Cooling Services APC-MGE

8 データセンタにおける電力 熱の流れ IT 機器 30% 冷却機器 45% 電源他 25% 遮断器 / 発電機 Source: APC White Paper #114 電源 :2N 空調 :N+1 稼働率 : 定格容量の 30% Critical Power & Cooling Services APC-MGE

9 非効率はどこでどれだけ生じているのか? 消費電力の % が熱に変わる 非効率 ( 無駄 ) 仕事 ( 有効 ) 50% 40% % IN Physical Layer 50% Computing Hardware 60% Silicon.001% Business Apps 消費電力の.0003% コンピューティングに活用 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

10 非効率が生み出す投資の増大 コンピューティングの非効率 もっとサーバが必要 サーバの非効率 さらに大きな電源と冷却が必要 電源と冷却の非効率 著しい消費電力の増加 非効率が電力とハードウェアへの投資を増大させる結果につながっている Critical Power & Cooling Services APC-MGE

11 データセンタインフラのコスト配分 System Monitoring 1% Space 15% Racks 2% Project Management 5% ライトサイジングを実現するための課題がここに Power Equipment 18% Cooling Equipment 6% Service 15% Electricity 20% Engineering & Installation 18% Source: APC White Paper #6 データセンタと電算室のおける物理インフラ (NCPI) の総所有コストを求める Critical Power & Cooling Services APC-MGE

12 データセンタの効率改善を実現する要因 インフラの改善 1. データセンタの効率とは 2. 部屋単位の冷却 床下空調の限界 列単位の冷却 3. 標準化 モジュール化 ライトサイジング Critical Power & Cooling Services APC-MGE

13 1. データセンタの効率とは 消費される総電力のうち IT 機器に供給される割合 総入力電力 データセンタに供給される電力 データセンタ IT 機器への電力経路 IT 負荷電力 計算 データセンタの有用な出力 データセンタの効率 = IT 負荷電力 データセンタの総入力電力 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

14 データセンタの効率とは IT 機器への電力経路 IT 負荷電力 データセンタに供給される電力 二次的サポート電力 空調照明防火セキュリティ発電機配電機器 物理インフラ IT 機器 計算 データセンタの有用な出力 データセンタの効率 IT 負荷電力 データセンタの総入力電力 有用な出力 総入力 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

15 インフラ設備効率に関する誤解 誤解 実際 電源や冷却インフラの効率は IT 製品の負荷のレベルに関係なく一定である 電源や冷却インフラの効率は IT 製品の使用負荷が低い場合大きくダウンする 電源や冷却インフラは IT の最大負荷に近いところで使用されている 通常 IT の負荷は電源や冷却インフラの能力に対してかなり低いところで使用されている 電源や冷却インフラで生ずる発熱はたいしたことはない これは非常に大きいので効率を考える上で特に電源および冷却インフラシステムでの非効率を検証しなければならない Critical Power & Cooling Services APC-MGE

16 電源 (UPS) の負荷率による効率の変化 No-load loss is present even at no load Most data centers operate in this range 0% 60% UPS internal power consumption (loss) Power delivered to load 75% 80% 84% 86% 88% 89% 90% 90% 91% 効率 EFFICIENCY No-load portion of loss stays constant from full load all the way down to zero load 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% UPS load UPS の負荷率 % of full power rating Critical Power & Cooling Services APC-MGE

17 2. 部屋単位冷却 床下空調の限界 列単位の冷却 Central Air Handling Unit Computer Room Air Handler InRow Air Handler 排気ダクト有 排気ダクト無 部屋単位の冷却列単位の冷却 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

18 非効率を拡大する部屋単位冷却の限界 従来 部屋単位 列単位 ラック単位 APC White Paper #130 より Critical Power & Cooling Services APC-MGE

19 床下空調の限界 一般的なデータセンターの床下空調 1 ラックあたり 300 立方フィート / 分 (510 立方メートル / 時 (CMH)) 300 cfm 300 cfm 300 cfm 300 cfm Critical Power & Cooling Services APC-MGE

20 ラック電力フリーアクセスフロアの限界 フロアタイルからの通気による冷却能力 )フリーアクセス床を使った空調は 穴開きタイル ( ブレードサーバ ) 6 1 ラック当たり 3kW-7kW 程度が限界 タイル 1 枚当たりのエアフロー ( 横軸 ) で冷却可能なラック電力 (PC サーバ ) 格子タイル 0 [170] [340] [510] [680] [850] [1020] [1190] [1360] [1530] [1700] CMH CFM 600 角のタイル 1 枚あたりの風量 [ 立方メ - トル / 時 ] CFM Critical Power & Cooling Services APC-MGE

21 部屋単位冷却による非効率 従来の冷却 ( 部屋単位 ) Critical Power & Cooling Services APC-MGE

22 列単位の冷却 InRow Cooling コールドアイル コールドアイル InfraStruXure InRow RC Critical Power & Cooling Services APC-MGE

23 列単位の冷却システムが効率をアップする IT 機器の排気 ( 熱気 ) が冷気と混ざる前に冷却装置に戻される為システム効率は最大化される 発熱源のすぐ隣に冷却装置があり 空気を最短パスで循環させるので 部屋空調のように大容量の冷気を無駄に移動させるエネルギーが不要になり ファンの消費エネルギーは従来の半分 エアフローの流れが明確かつ予測可能であり各ラック毎の許容発熱量も予測可能で効率を最大化できる 部屋単位の空調では不可能だった必要なラックの必要な発熱量に応じた容量制御が可能 高能力 高効率 高密度対応 7 15% の低減が可能 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

24 3. インフラのモジュール化 従来のデータセンタ Critical Power & Cooling Services APC-MGE

25 オーバーサイジングによる非効率 将来の稼働率予測は困難 120% 100% 80% データセンタ全体の容量 導入済みの容量 予想される負荷 容量使用率 60% 40% 20% オーバーサイジングによる無駄 実際の負荷 0% 経過年数 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

26 ケーススタディ ( オーバーサイジング ) ある企業が保有している40 箇所のデータセンタ ( サーバルーム ) を調査 電源容量規模は40kW~3MW 総計 19MW 実際の平均稼働率は38% 低い稼働率 = 過剰投資 ( オーバーサイジング ) の内訳 : UPS 14 億円 CRAC( 電算室専用空調設備 )9 億円 非効率性による浪費電力費 (10 年間の予想値 )14.5 億円 不要な容量に対する保守費 (10 年間の予想値 )16 億円 (APC White Paper より ) 10 年間の TCO の浪費合計 53.5 億円 1 ラック当たり平均 111 万円の無駄 (10 年間 ) Critical Power & Cooling Services APC-MGE

27 電源のモジュール化 インテリジェンスモジュールは1+1 冗長構成 パワーモジュールを (N+1) 構成で編成 バッテリモジュールを並列で構成 モジュールがホットスワップ可能 ( スタティックスイッチは除く ) 40kVA/40kW 容量 ;(N+1) 冗長構成 10kVA/10kWパワーモジュール単位で追加可能 奥行き915mmのNetShelter VX 耐震ラックに収納 高さ x 幅 x 奥行き = (2065mm x 595mm x 915mm) 内蔵スタティック スイッチは125% 定格連続運転 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

28 標準化 モジュール化されたインフラ In rack Load Breaker Cable Management Modular UPS Modular cooling Multi vendor Rack Critical Power & Cooling Services APC-MGE

29 ライトサイジングなデータセンタ The Key: Scalability in both supply and distribution Critical Power & Cooling Services APC-MGE

30 ライトサイジングにより無駄を削減 120% 100% データセンタ全体の容量 必要に応じて拡張可能 ( 無駄をなくす ) すばやい設置と移動が可能 標準化されたモジュール構造 80% 予想される負荷 容量使用率 60% 40% 導入済みの容量 オーバーサイジングによる無駄 20% 実際の負荷 0% 経過年数 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

31 データセンタの効率向上によるメリット データセンタ 30% 35% 70% の効率 節約 データセンタの総電力消費量 インフラ機器 インフラ機器 節約 インフラ機器 IT 負荷 IT 負荷 IT 負荷 何もしない 物理インフラの効率を10% 改善 物理インフラの適正化 Source: APC White Paper #113 データセンタの電力効率のモデル化 Critical Power & Cooling Services APC-MGE

32 今すぐ実行できるエネルギー削減 節約量 指針 制約 空調機器の省電力モード 4 15% 多くの空調機器に省電力モードがある一部のデータセンタでは空調機器に省電力モードがあるが機能が無効になっている 新しい設計に向いている より効率的な設備配置 5-12% 空調機器の適切な配置によるホットアイルとコールドアイルの調整を含む 新しい設計に向いている エネルギー効率が高い照明の設置 1 3% 時刻や動作に基づいて一部またはすべての照明の電源を切るより効率が高い照明技術を使用する照明の電源も冷却が必要なのでコストが 2 倍になることに注意 ほとんどのデータセンタでメリットが得られる ブランクパネルの設置 1 2% サーバの吸気口の温度が低下する CRAC に吸入される空気の温度が高くなるのでエネルギーも節約される 新旧に関係なくすべてのデータセンタに向いている Critical Power & Cooling Services APC-MGE

33 まとめ データセンタのエネルギーの流れ 総入力電力の多くが物理インフラに データセンタの効率改善のポイントは物理インフラ 列単位の冷却 標準化 モジュール化 ライトサイジング Critical Power & Cooling Services APC-MGE

34 ご静聴ありがとうございました Data Centers Go Green A green approach saves! Efficient Enterprise Critical Power & Cooling Services APC-MGE

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