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技術資料

HP ProLiant サーバ

目次

概要
  電力と熱負荷
  冷却装置の効果の最適化
  高密度データセンターの冷却構成の最適化
  温度管理技術
結論

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高密度コンピューティングのためのデータセンターの最適化


電力と熱負荷

  以前のように、データセンターで大きなメインフレームコンピュータを収納していたときは、電力および冷却装置の設計基準はそれぞれ、単位面積当たりの平均ワット量 (W/ftまたはW/m) および時間当たりの英サーマルユニット(BTU/hr)を使用するよう指定されていました。これらの設計基準は、データセンター全体の所要電力および所要冷却能力が一定であることを前提としていました。今日のITマネージャは、既存のスペースを活かす努力をしながら、高密度ハードウェアが統一性なく混在した環境をデータセンター内に構築しています。このような高密度ハードウェアでは、膨大な量の電力が必要であるほか、以前には考えられなかったほどの量の熱が生じます。

たとえば、ITインフラでは、現在、1Uデュアルプロセッサと4U 4プロセッサのProLiantサーバを使用しています。このサーバは、ラックマウント型エンクロージャにすべて収納することができ、相互接続も可能である上、管理も簡単です。この高密度サーバ技術では、管理コストと必要な据付面積を削減することで、CPU当たりの運用コストを削減します。高密度サーバ技術が、消費電力と熱負荷に逆効果を与えているとの考察にもかかわらず、類似のサーバ同士を比較すると、HPのp-Classブレードサーバが、より省電力で熱負荷の発生も低いことがわかります。
 

消費電力


図1.ProLiant DL760 G2 サーバ用
Power Calculatorの画面ショット
  図1.ProLiant DL760 G2 サーバ用Power Calculatorの画面ショット
 
HPでは、ProLiantサーバごとの消費電力を概算するために、オンラインのPower Calculatorを提供しています。Power Calculatorでは、実際のシステム測定に基づく情報を使用しているので、定格仕様表を使用するよりも正確です。図1は、Power Calculatorの画面ショットです。Microsoft Excelのシート上で、マクロが実行されます。Power Calculatorは、現行のすべてのHP ProLiantサーバに対応しており、下記のリンクからアクセスできます。

http://h30099.www3.hp.com/configurator/
calc/Power Calculator Catalog.xls
  世代を追うごとに高速化し大容量化する内部コンポーネントは、より多くの電力を必要とするため、高密度サーバの消費電力も増加しています。たとえば、インテル® Xeon™プロセッサ3.0GHzを搭載したProLiant DL360 G3では、旧型のPentium III 1.4 GHzプロセッサを搭載したモデルより、58パーセントも多くの電力が必要です (表1を参照)。
   
  表1.世代別ProLiant DLサーバの消費電力増加比較
   
 

ラックユニット
(CPU/メモリ/ドライブ数/アダプタ)

前世代

現世代

電力増分

1U
(2P、4 GB、2 HDD、1PCI)
DL360 G2
246 W
1.2A @ 208V
848 BTU/hr
DL360 G3
389 W
1.6 A @ 208V
1109 BTU/hr
2U
(2P、4 GB、6 HDD、2PCI)
DL380 G2
362 W
1.8 A @ 208V
1233 BTU/hr
DL380 G3
581 W
2.1 A @ 208V
1450 BTU/hr
4U
(4P、8 GB、4 HDD、3PCI)
DL5B0 G1
456 W
2.3 A @ 208V
1608 BTU/hr
DL5B0 G2
754 W
4.0 A @ 208V
2770 BTU/hr
   
  上の表は、個々のサーバの消費電力を比較しています。ただし、標準ラックでは、これらのサーバを複数収納できます。複数のサーバを収納したラックの消費電力を概算するのは、さらに困難です。なぜなら、いくつかの変数 (ラック当たりのサーバ数、各サーバの型やコンポーネント数など) が、消費電力の総量に影響するからです。ラックに関して、かなり有効な測定基準となるのが出力密度、つまり、ラックユニット当たりの消費電力 (W/U) です。出力密度は、ラックの高密度化を促す基本変数を、すべて考慮に入れています。図2は、HP ProLiant BLおよびDLサーバの世代別出力密度傾向をグラフ化したものです。
   
  図2.HP ProLiant BLおよびDLサーバの出力密度 (ワット/ユニット)
  図2. HP ProLiant BLおよびDLサーバの出力密度 (ワット/ユニット)
 
*予測データ

熱負荷


コンピュータで消費されるほぼすべての電力が、熱に変化します。コンピュータが生成する熱は、通常はBTU/hrで表します。1 Wは、3.413 BTU/hrと同じです。したがって、コンピュータまたは複数コンピュータを収納したラックの消費電力がわかれば、その熱負荷は次の式で求められます。

熱負荷 = 消費電力 [W] × 3.413 BTU/hr/W

たとえば、DL360 G3 サーバの熱負荷は、325 W × 3.413 BTU/hr/W = 1109 BTU/hrとなります。DL 360 G2サーバを収納した42Uラックの熱負荷は、およそ47,000 BTU/hrとなり、これは、標準的な一軒家の熱負荷と同等です。表2は、高密度のProLiant DLおよびBLサーバを収納したラックの消費電力と熱負荷を表にしたものです。この表では、ラックの高密度化によって、消費電力と熱負荷が高くなる傾向を示しています。

表1.パラレルATAとSATAの比較
 
 

DL580 G2

DL380 G3

DL360 G3

BL20p G2

ProLiantサーバ HP ProLiant DL580 G2 HP ProLiant DL380 G3 HP ProLiant DL360 G3 HP ProLiant BL20p G2
ラックごとのサーバ数 10 21 42 48
消費電力 10 × 790W =
7.9 kW
21 × 500W =
10.5 kW
42 × 325W =
13.65 kW
6 × 2458W =
14.75 kW
熱負荷 26,940 BTU/hr 35,840 BTU/hr 46,578 BTU/hr 50,374 BTU/hr
   
 
* 上記の計算は、製品仕様表の値を基に、ラックの最大構成の値を算出しています。実際の消費電力および熱負荷は、上記の数値より高くなる場合があります。
   
  通常、IT機器メーカーは、消費電力および熱負荷の情報を製品仕様に記載しています。HPでは、お客様の設備計画支援用に、ラックごとの消費電力および熱負荷を概算できる、Rack/Site Installation Preparation Utility (ラック/サイト設置準備ユーティリティ) を用意しています。このユーティリティは、個々のプラットフォームのPower Calculatorを使用して、お客様自身で、ラックが環境に与える影響をさまざまな構成や負荷で計算することができます。このユーティリティは、下記のリンクからダウンロードできます。

http://h30099.www3.hp.com/configurator/calc/Power Calculator Catalog.xls
   
  図3. HPのWebサイトで利用可能なProLiantクラスのRack/Site Installation Preparation Utility (ラック/サイト設置準備ユーティリティ)
  図3.HPのWebサイトで利用可能なProLiantクラスのRack/Site Installation Preparation Utility (ラック/サイト設置準備ユーティリティ)

所要冷却能力


現在のデータセンターにある冷却装置で何キロワットの冷却ができるのか、専門家の意見は分かれています。答えは、ある特定の施設における全装置の熱負荷の合計を超えています。冷却需要は増加の一途をたどり、データセンターの設計では、チップレベルからデータセンター全体レベルの冷却について調査するという、より全体的なアプローチを採る必要がある、という点では、専門家の意見は一致しています。
今日のデータセンターにおける主な課題は、各装置に必要な冷却装置を設置すること、そして既に設置済みの冷却装置で、生成された熱をうまく排出することです。次の項では、今日のデータセンターにおける一般的な冷却装置の効果を最適化するために、いくつかの方法を検討します。

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