成果報告書詳細
管理番号20090000000153
タイトル平成18年度-平成20年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発/エネルギー使用合理化技術実用化開発/サーバの利用効率向上による省エネルギー化の研究開発
公開日2009/7/30
報告書年度2006 - 2008
委託先名日本電気株式会社
プロジェクト番号P03033
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約ICT(Information Communication Technology)の普及により、大量のサーバが集中するデータセンタでは、IT機器自体が消費する電力のほかに、機器の安定稼動のための冷房設備による電力消費も課題となっている。本研究開発では、上記の課題に対し、従来物理サーバ上に直接構築されていた各種サービスを仮想サーバ上で稼動させ、仮想サーバに割り当てるリソース量を必要十分に制御し、また、負荷に応じて高負荷にならない範囲で仮想サーバの稼動場所を集中させることにより、これまで共有が困難だったサーバの空きリソースを集約して余剰サーバを削減するサーバ利用効率化技術を開発した。サーバ利用効率化技術は、以下の【1】-【3】の技術を含む。【1】物理サーバ間仮想サーバ配置制御技術 : 複数の物理サーバに分散する空きリソースを集約するために、負荷集約/負荷平準化のための最適化プランニング機構の開発とスケーラビリティを確保した管理方式を開発し、物理サーバ内の利用効率を30%→最大60%に向上させることができた。また、仮想サーバの負荷変動による高負荷状態の発生を低減させるための負荷予測分析機能を開発し、高負荷状態の発生回数をほぼ1/2に低減することができた。【2】物理サーバ内リソース割当最適化技術 : 物理サーバ全体に対する空きリソースの集約効率を高めるために、各物理サーバ内における動的優先度方式によるリソース割当の効率化方式を開発し、仮想サーバの高負荷発生率を31ポイント改善することができた。また、物理サーバ内でのリソース融通だけでは高負荷状態が解消されない場合に、仮想サーバの配置制御と連携して高負荷状態を解消する連携機能を開発し、高負荷解消のための対処時間(平均発動時間)を49%短縮できることができた。【3】仮想サーバ隔離技術 : 業務上のネットワークトポロジの制約を考慮しつつ、仮想サーバの配置先を最適化するため、仮想サーバ間のネットワークアクセス制御方式の開発とネットワークトポロジを考慮した配置先の選択方式の開発を行い、4つの隔離グループに属する仮想サーバ間での通信の隔離制御を実現することができた。サーバ利用効率化技術の全体性能評価では、上述の【1】-【3】の技術を組み合わせ、CPU、メモリ、ネットワークI/Oの各リソースに負荷を発生させた環境で、仮想サーバのマイグレーションを実行しながら24時間の性能計測を行い、サーバ削減率36.2%を達成することができた。
英文要約Title : Strategic Development of Rationalization Technology for Energy Use; Practical Development of Rationalization Technology for Energy Use; Development of Energy Saving by Improvement in Use Efficiency of Servers (FY2006-FY2008) Final Report
By the spread of ICT, electric power consumption by air conditioning equipments for stable operation of servers increases rapidly, adding to power consumption of servers. In this development, various services currently conventionally built directly on physical servers are worked on virtual servers and the virtual server is assigned just enough resources according to its server load by an autonomic control mechanism. Available resources on physical servers are aggregated to a physical server by moving virtual servers, and empty servers are stopped automatically. By this autonomic control mechanism, we reduce power consumption in the whole data center. We have developed 3 technologies as follows: 1) Virtual server layout control technology among physical servers: In order to improve use efficiency of servers, it is necessary to aggregate available resources on physical servers. We have developed and evaluated an optimized planning system for load aggregation and load leveling. We have improved resource utilization of a physical server from 30% to over 60% by the optimized planning system. And, we have developed load prediction function to reduce the number of servers under the overload. The function has reduced frequency of occurrence of server becoming under the overload by almost half; 2) Resource assignment optimization technology in a physical server: In order to improve use efficiency of servers, it is important not only to aggregate available resources on physical servers, but also to assign just enough resource to each virtual server. We have developed and evaluated a resource assignment system based on dynamically-assigned priority associated with load of a physical server by enhancement of a resource assignment system based on fixed priority. We have improved 31 points average time of servers under the overload. And we have developed cooperation function between the resource assignment system and the optimized planning system. It has reduced 49% of time to invoke an action for load leveling; 3) Virtual server isolation technology: In order to improve use efficiency of servers, it is important to optimize layout of virtual servers and turn off empty servers. It is necessary for each virtual server to be able to run without influence from other virtual servers on the same physical machine. We have developed and evaluated a network access control system to manage network access configurations among virtual servers. It has kept isolation of 4 server groups before and after migration of virtual servers. With the technologies above, generating load of CPU, memory, network I/O, we performed a performance measurement for 24 hours with migration of virtual servers and achieved server reduction rate 36.2%.
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