成果報告書詳細
管理番号20130000000305
タイトル平成20年度-平成24年度成果報告書 グリーンネットワーク・システム技術研究開発プロジェクト(グリーンITプロジェクト) エネルギー利用最適化データセンタ基盤技術の研究開発/データセンタのモデル設計と総合評価 
公開日2013/5/31
報告書年度2008 - 2012
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所 国立大学法人筑波大学 エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社
プロジェクト番号P08017
部署名省エネルギー部
和文要約本プロジェクトでは、主に以下の項目について実施をした。
(1)サーバシステムの省エネルギー性評価指標の開発(筑波大学)
サーバシステムの消費電力を実測や調査を行うことでモデル化を行い、消費電力量に関わるサーバシステムの評価指標を開発した。電力の削減量を把握するためには、単に電力を測定するのではなく、同等の機能を有することを前提とした比較対象が必要である。サーバシステムについて、実測を含めた市場の調査を行うことで、それらのモデル化を行った。また、サーバシステムの性能と削減量を評価可能なツールを開発した。また、各種サーバの省電力パラメータを用いて、負荷に応じた制御を行うことにより、省電力を実現できることを確認するとともに、それを考慮したグリーンSLAの提案を行った。
(2)データセンタの省エネルギー性評価指標の開発(産総研)
サーバ以外のIT機器、空調設備、電源設備について市場調査と実機測定を行い、データセンタの構成要素と電力消費量に関するモデル化を行った。また、データセンタ関連プロジェクト全体の成果を統合した場合に、削減可能な電力消費量を評価する手法を開発した。データセンタの省エネルギー性を評価する指標としては、公平かつ精緻な手法として機能単位に評価する手法を開発し、広く利用されている指標であるPUEに適用することで機能型PUEと呼ぶ指標を提案した。
(3)データセンタのリファレンスモデルの開発(NTTコミュニケーションズ)
データセンタ全体でエネルギー利用を最適化するためには、一定の基準に従った装置構成・装置配置によりデータセンタを構成する必要がある。実データセンタの調査と省エネルギー性を評価する既存の指標の調査・分析を行ない、6分類17項目を評価パラメータとするレファレンスモデルを策定した。さらに、グリーンIT各プロジェクトの成果を取り込むために、レファレンスモデルの改良を実施、「建物構造」項目として、現存データセンタを参考に大規模、中規模、小規模(コンテナ型)のモデル化や、サーバ冷却装置の効果を取り込むための「ラック内構造」項目を追加した。
(4)データセンタの統合評価の実施(産総研、NTTコミュニケーションズ)
グリーンITプロジェクト全体の成果を統合することで、データセンタの年間電力消費量が30%以上削減可能であることを確認した。(1)と(2)で開発された電力消費量のモデルに基づき、開発した省エネ技術がデータセンタ内のどの要素に対してどのぐらいの削減効果があるかを抽出し、データセンタ全体の電力消費量への影響を評価した。また、(3)で開発したデータセンタのリファレンスモデルを参照しながら、典型的なデータセンタについて熱流体シミュレーションを行い、グリーンITプロジェクトの成果が空調設備の電力消費量を削減することを確認した。
(5)次世代グリーンデータセンタの構築(産総研)
グリーンITプロジェクトの中から、SOHKiが開発したサーバ液冷、NTTファシリティーズらが開発した高電圧直流電源、NECが開発したグリーンクラウド運用を実装し、さらに新たに開発した外気導入装置を組み合わせて、モジュール型データセンタを構築した。われわれは、同じIT機器から構成される従来型のモジュール型データセンタも構築し、電力消費量を比較することで、30%以上の電力消費量を削減できることを検証した。
英文要約Title: Research and Development Project for Green Network/System Technology (Green IT Project). R&D of Fundamental Technology for Datacenters to Optimize Energy Use/ Model Designs and a Comprehensive Evaluation of Datacenters (FY2008-FY2012) Final Report
(1) Development of evaluation framework for energy-saving operation in the server system (University of Tsukuba)
We researched the environment of existing server system and the trend in aspect of energy use, and developed a model of power consumption of a server. Because simple measurement of power consumption is not enough to evaluate the efficiency of power consumption, the performance of applications should be considered. We developed a framework for evaluating energy efficiency of server system with changing the workload. We made it clear that it is possible to improve the index of performance per watt by appropriately selecting their system parameters depending on the load, and proposed a Green SLA with the consideration.
(2) Development of evaluation framework for energy-saving operation in a datacenter (AIST).
We developed a model of the component and power consumption of a datacenter with referring to market research about IT equipment, an air conditioner, and power supply system, other than a server. Moreover, we developed an evaluation framework of energy saving for integration all datacenter related technology. We widely proposed our evaluation method called functional PUE as a fair and accurate method for the energy-saving of a datacenter.
(3) Development of a datacenter reference model (NTT communications)
It is necessary to design a datacenter by adequate equipment selection and placement according to a criterion to optimize the energy use in the whole datacenter. New data center model is defined by investigation and analysis of traditional management parameter as datacenter model and actual datacenters. This model includes 17 parameters with 6 categories. This model is improved by adding two entities, “Building structure” and “Rack installation structure”, Former entity defines scale of datacenter such as large scale, middle scale and small scale (i.e. Modular type), and later defines to introduce an efficiency of server cooling system.
(4) Implementation of integrated evaluation environment for total evaluation of datacenter (AIST and NTT communications)
We confirmed that it was reachable to reduce annual power consumption of the datacenter more than 30% by unifying result of the whole Green IT project. We evaluated the energy-saving technologies as how much reduction of power consumption for which element in the datacenter and influence on power consumption of the whole datacenter with the reference of model developed in (1) and (2). In addition, we performed CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation about a typical datacenter with the reference model developed in (3) and confirmed that the outputs of Green IT project reduced the power consumption of the air conditioner.
(5) Building the next generation green datacenter (AIST)
We built a next generation modular datacenter by integration of liquid cooled server system developed by SOHKi, HVDC (High Voltage Direct Current) power supply developed by NTT Facilities, and the green cloud management system developed by NEC, and newly developed fresh air intake system by AIST and NTT Facilities. We also built a general modular datacenter with the same IT equipment as the next generation modular datacenter for comparison, and verified an achievement of more than 30% reduction of power consumption.
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