JP2013175120A - 電力使用状況取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】データセンターにおいて、設備面から取得、集計される電力使用量の情報をシステム面からの電力使用量の情報に再構成する電力使用状況取得システムを提供する。
【解決手段】データセンター１は、ラックと電源とが１：Ｎの関係となるよう構成され、各システム２の機器構成を保持する構成管理ＤＢ２０と、データセンター１の各設備の稼働実績を保持する設備稼働情報ＤＢ３０とを有し、電力使用状況取得システム４は、各ラックがどの電源に接続されているかを含む構成情報２１を構成管理ＤＢ２０から取得し、各電源についての消費電力の情報を含む電源消費電力情報３１を設備稼働情報ＤＢ３０から取得し、構成情報２１と電源消費電力情報３１とに基づいて、各ラックが接続されている電源の消費電力を集計して各ラックの単位での電力使用量を算出する電力使用状況算出部４１と、各ラック単位での電力使用量の情報を出力する出力部４３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＴ関連機器の電力使用状況を把握する技術に関し、特に、データセンターにおける多数のＩＴ関連機器を対象とした電力使用状況取得システムに適用して有効な技術に関するものである。

サーバ機器やネットワーク機器等を始めとする多数のＩＴ関連機器を収容して稼働させ、その運用管理を行うサービスを提供するデータセンターの利用が広がってきている。データセンターでは、サービスの安定稼働のため、ＩＴ機器だけではなく、空調や電源、配線など、設備（ファシリティ）についても運用状況を監視し、管理している。すなわち、データセンターでの管理においては、一般的に、設備（ファシリティ）の面からの管理と、ＩＴ機器の稼働によってサービスを提供する情報処理システム（以下では単に「システム」と記載する場合がある）の面からの管理という２つの側面を有する。

ここで、例えば、データセンターにおける電力の使用状況の管理という点では、従来は、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply）や分電盤、分岐盤等での消費電力の情報など、主に電気設備の面からの監視や管理しか行われてこなかった。

例えば、特開２０１１ー５３１０４号公報（特許文献１）には、過去の月単位の消費電力量の実績値と過去の月単位のサーバ定格容量の実績値とから過去の月単位の前記サーバ装置の単位定格容量あたりの消費電力量を算出する単位定格容量消費電力量算出部と、月単位の単位定格容量あたりの消費電力量にそれぞれ対応する月のサーバ定格容量の計画値をかけ合わせることにより、変動する数のサーバ装置が設置されたデータセンターの月単位の将来の消費電力量予測値を算出する消費電力量予測値算出部とを備えることで、多数のサーバ装置が設置された建物の消費電力量を、精度よく予測することが可能な消費電力量監視装置に係る技術が記載されている。

特開２０１１−５３１０４号公報

従来技術では、空調設備が使用する電力や外気温度なども考慮した上で、データセンターにおける消費電力の実績と、サーバの定格容量の実績とに基づいて、サーバの単位定格容量あたりの消費電力を算出し、これに基づいて変動するサーバ数に基づく消費電力量の予測を行うことを可能とする。

しかしながら、従来技術は、データセンターにおける消費電力量の実績という、上記にいう設備（ファシリティ）の面からの管理情報を用いるものであり、これに基づいてサーバの単位定格容量あたりの消費電力を算出するという点で、システムの面からの管理の側面も有しているとも言い得るが、あくまで、データセンター全体におけるサーバの数に対する消費電力量の予測用の参考情報を提供するにとどまるものである。

データセンターの運用では、例えば、顧客へのレポートのために現実の電力使用量を把握する必要がある。この点で、例えば、現状で取得可能なＵＰＳや分電盤毎などの設備の観点から把握された電力消費量を集計して、「分電盤○○の消費電力は△△ｋＷでした」とレポートしても、顧客にとっては意味のあるレポートとはならない。データセンターの運用担当者にとっても同様である。顧客（および運用担当者）が必要とするのは、それぞれ特性の異なる顧客毎や個々のシステム毎、さらにはサーバ機器等を収納するラックやノード毎といったシステムの観点での電力使用量の情報であるが、これについては、従来技術を利用したとしても、単に機器の数に応じた計算上の消費電力としてしか把握することができず、精度の高い情報を得ることはできない。

そこで本発明の目的は、データセンターにおいて、ＵＰＳや分電盤などの設備面から取得、集計される電力使用量の情報を、顧客やシステム、ラック等のシステム面からの電力使用量の情報に再構成する電力使用状況取得システムを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態による電力使用状況取得システムは、データセンターにおいて稼働する各システムが使用するラックの単位での電力使用量を算出する電力使用状況取得システムであって、前記データセンターは、ラックと当該ラックに収納される機器が接続される電源とが１：Ｎ（Ｎ≧１）の関係となるよう構成され、前記各システムの機器構成に係る情報を保持する構成管理記録手段と、前記データセンターの各設備の稼働実績の情報を保持する設備稼働情報記録手段とを有することを特徴とする。

また、前記電力使用状況取得システムは、各ラックに収納されている各機器がどの電源に接続されているかに係る情報を含む構成情報を前記構成管理記録手段から取得し、各電源についての消費電力の情報を含む電源消費電力情報を前記設備稼働情報記録手段から取得し、前記構成情報と前記電源消費電力情報とに基づいて、各ラックに収納されている各機器が接続されている電源の消費電力を集計して、各ラックの単位での電力使用量を算出する電力使用状況算出部と、前記電力使用状況算出部が算出した各ラック単位での電力使用量の情報を出力する出力部とを有することを特徴とするものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、データセンターにおいて、ＵＰＳや分電盤などの設備面から取得、集計される電力使用量の情報を、顧客やシステム、ラック等のシステム面からの電力使用量の情報に再構成することが可能となる。

本発明の一実施の形態である電力使用状況取得システムの構成例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるデータセンターでの電源設備およびシステムの管理体系の例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における構成情報のデータ構成の例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における電源消費電力情報のデータ構成の例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態における電力使用状況の出力方法の例について概要を示した図である。 本発明の一実施の形態におけるシステム単位で電力使用量を集計した場合の出力例について概要を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜概要＞
本発明の一実施の形態である電力使用状況取得システムは、多数のＩＴ機器を収容して、運用管理を行う施設であるデータセンターにおいて、電源系統における設備（ファシリティ）の稼働実績情報とシステムの構成情報とを「電源」を介して対応付けて管理することで、ＵＰＳや分電盤などの設備面から取得、集計される電力使用量の情報を、顧客やシステム、ラック等のシステム面からの電力使用量の情報に再構成することを実現するシステムである。

図２は、本実施の形態におけるデータセンターでの電源設備およびシステムの管理体系の例について概要を示した図である。図の下部には設備の視点での管理階層、上部にはシステムの視点での管理階層を示している。電源設備は、例えば、商用電源から電力の供給を受ける複数（図２の例では冗長化されたＡ、Ｂの２系統）のＵＰＳに対してそれぞれ分岐盤が複数接続されており、各分岐盤にはさらに複数の分電盤が接続されており、各分電盤にはさらに電源が接続されているという階層構造で表すことができる。なお、ここでの「電源」とは、ＩＴ機器等に対して直接電力を供給する設備や機器であり、例えば、いわゆる電源タップのような、１つ以上の電源プラグを有する設備や機器を指す。

設備の視点での電力使用状況の管理では、公知の技術により、ＵＰＳや分岐盤、分電盤、電源の単位で消費電力の情報をそれぞれ取得することが可能である。従来のデータセンターにおける管理では、通常、これらの情報に基づく管理しか行われていなかった。

これに対し、電力使用量の情報を各種の判断等のために効果的に用いるには、図２におけるシステムの視点での管理階層のように、データセンターに対して情報処理サービスの運用を委託等している顧客の単位や、当該顧客が有する１つ以上のシステムの単位で電力使用状況を取得できることが望ましい。そこで、本実施の形態では、各電源と、これに接続されているＩＴ機器との対応関係を把握し、各ＩＴ機器がどのラックに収納され、各システムではどのラックを用いているかというシステムの構成情報と合わせて管理することで、システムの視点からの電力使用量の把握を行うことを可能とする。

すなわち、ラックに収納されている各ＩＴ機器がどの電源に接続されているかという構成情報を利用することで、電源単位の消費電力の情報から、ラック単位での電力使用量の情報を得ることが可能となる。ラック単位よりも細かい、例えば、サーバ等の個別のＩＴ機器単位で電力使用量を把握するためには多大なコストがかかることから、本実施の形態では、ラックを最小単位として電力使用量を把握するものとする。

なお、このような集計を可能とするためには、図２に示すように、各ラック（ラックに収納されているＩＴ機器）は複数の電源に接続することが可能であるが、１つの電源は特定のラックに対してのみ電力を供給する（接続する）ようにして、電源とラックとの対応がＮ：１（Ｎ≧１）の関係になるよう構成する。同様に、システム単位での電力使用量の集計を可能とするため、各システムは複数のラックを使用することが可能であるが、１つのラック（ラック内のＩＴ機器）は特定のシステムにおいてのみ使用されるようにして、ラックとシステムとの対応がＮ：１（Ｎ≧１）の関係になるよう構成する。

なお、上記のように、電源とこれに接続されているＩＴ機器との対応関係に基づいて、設備の視点での電力使用量の情報をシステムの視点での電力使用量の情報に再構成するため、本実施の形態では、１つまたは複数の電源を単位として、これらに名前等のユニークな識別子を設定し、設備側とシステム側の双方で当該識別子を用いてそれぞれ接続機器もしくは使用電源を管理するものとする。

＜システム構成＞
図１は、本発明の一実施の形態である電力使用状況取得システムの構成例について概要を示した図である。図１において、データセンター１には、設備３として、図示しない空調設備や配線、物理セキュリティ設備などの他に、電源設備を有する。この電源設備には、例えば、ＵＰＳ系統や分岐盤、分電盤、電源ブレーカ、電源などを有する。また、システム２として、例えば、サーバ機器やネットワーク機器等が複数収納されたラックを有する。各ラックは、例えば、データセンターのコンピュータルームのフロアに列状に複数配置される。ラックおよびラックに収納された各機器は、コンセントを介して設備３が有する電源に接続され、設備３から電力の供給を受ける。

設備３の各設備の稼働状況や稼働実績に係る情報は、各種の公知の手法により測定・集計され、例えば、設備稼働情報データベース（ＤＢ）３０に記録される。従来は、これらの情報を集計することで、設備の面からの管理情報として運用管理や顧客へのレポート等に利用していた。設備稼働情報ＤＢ３０には、例えば、電源設備に係る情報として各設備について一定時間の消費電力を集計した情報が含まれ、これに基づいて、各電源単位での消費電力を集計した電源消費電力情報３１を得ることができる。

一方、システム２の各ＩＴ機器の構成に係る情報は、構成管理データベース（ＤＢ）２０に記録される。これらの情報は、システム構築やメンテナンスの際などに最新の情報に更新され、これに基づいて、各システムがどの顧客のものであり、どのラックを使用しているか、各ラックにはどのような機器が収納されているかという情報に加えて、各機器がどの電源に接続しているかという使用電源の情報を含む構成情報２１を得ることができる。

電力使用状況取得システム４は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などの情報処理装置によって構成され、ソフトウェアによって実装された電力使用状況算出部４１、電力使用状況チェック部４２、および出力部４３などの各部を有する。

電力使用状況算出部４１は、例えば、定期的もしくはユーザ等から指定されたタイミングで、指定された顧客やシステムなどについて、そこで使用するラックの単位で電力使用量を集計して算出する処理を行う。このために、電力使用状況算出部４１は、構成管理ＤＢ２０から指定されたシステム等に対応する構成情報２１を取得するとともに、設備稼働情報ＤＢ３０から、構成情報２１に含まれる使用電源についての電源消費電力情報３１を取得する。図２に示したように、システム構築時に、各電源に対するＩＴ機器の接続方法やラックの使用方法に一定の制約を設けることにより、電源の識別子をキーとして電源とこれに接続されているＩＴ機器の情報をマッチングして集計することで、ＩＴ機器が収納されるラック毎に電力使用量を算出することができる。

電力使用状況チェック部４２は、電力使用状況算出部４１によって算出された各ラックの電力使用量の情報に対して、各ラックが通常使用すると想定される使用電力の情報とをラック毎に比較することで、本来の設計上の構成通りに各ラック内のＩＴ機器が電源に対して接続されているか（想定とは異なる電源に接続されている機器はないか）などの異常をチェックする機能を有する。

例えば、ラック単位での電力使用量が得られた場合に、当該ラックに収納されている各ＩＴ機器の想定使用電力量を合算することで、当該ラックとしての想定使用電力量を算出し、これと実際の電力使用量とを比較する。実際の電力使用量が、想定使用電力量から所定の閾値以上に乖離している場合には、結線ミスなど何らかの異常が考えられるとして、例えば、後述する出力部を介して警告を出力するようにしてもよい。なお、各機器が通常使用すると想定される使用電力量の情報は、例えば、設定ファイルやデータベース等の形式で使用電力定義情報４０に予め定義して保持しておく。ここでは、例えば、各ＩＴ機器の定格電力の１／２などの値を想定される使用電力の情報として定義することができる。

出力部４３は、電力使用状況算出部４１によって算出された、各ラック単位での電力使用量の情報を電力使用状況５として出力する。出力の方式については特に限定されず、例えば、他のソフトウェア等に取り込んで参照や加工が可能なようにデータファイルとして出力してもよいし、後述するようなグラフや表形式で出力してもよい。また、上述したように、ラック単位だけではなく、システム単位や顧客単位、ラック列単位やフロア単位など、集計単位・粒度を１つ以上のラックが含まれる種々の単位に変更して出力するようにしてもよい。また、上述したように、電力使用状況チェック部４２におけるチェック結果に基づいて、電力使用状況についての警告を出力することも可能である。

＜データ構成＞
図３は、本実施の形態における構成情報２１のデータ構成の例について概要を示した図である。構成情報２１は、構成管理ＤＢ２０から取得することが可能なシステム２の構成に係る情報であり、各システムがどの顧客のものであり、どのラックを使用しているか、各ラックにはどのようなＩＴ機器が収納されているかという情報に加えて、各機器がどの電源に接続しているかという使用電源の情報も含む。

構成情報２１のデータは、例えば、ラック単位に、当該ラックの番号や名称等の識別情報の他に、対象のラックに収納されている各機器についての情報を保持する。図３の例では、ラックに収納されている各機器の名称、および稼働ステータスの情報の他に、各機器がどの電源に接続されて電力の供給を受けているかの情報を保持する。ここでは、例えば、各機器が１００Ｖと２００Ｖの電源のＡ系とＢ系のいずれに対して接続されているかを○印によって示している。なお、各電源は、識別子（図３の例では、“Ａ１−１００”、“Ｂ３ー１００”など）によって特定可能なようになっている。この他にも、例えば、各機器のラックへのマウント場所や重量、機器のベンダーの情報、ノードとして機能する機器の情報などを有していてもよい。

図４は、本実施の形態における電源消費電力情報３１のデータ構成の例について概要を示した図である。電源消費電力情報３１は、設備稼働情報ＤＢ３０から取得することが可能な各電源での一定時間の消費電力（ｋＷ）を集計した情報である。ここでは、例えば、各電源についての１時間毎の消費電力の推移の情報を保持する。なお、図４の例では、各電源について図３の例と同様の識別子を用いて表している。すなわち、設備の視点での管理（設備稼働情報ＤＢ３０）における電源の識別情報と、システムの視点での管理（構成管理ＤＢ２０）における電源の識別情報とで共通の識別子を用いているが、同一の電源について１対１で対応させることが可能であれば、それぞれ異なる識別情報を用いて表すようにしてもよい。

図５は、本実施の形態における電力使用状況５の出力方法の例について概要を示した図である。出力部４３は、例えば、図５の面グラフに示すように、対象のラック（図５の例では、“４ＥＸ−０２−０４”）について、接続する電源毎（“Ａ１−１００”や“Ａ２−１００”など）の電力使用量の内訳が識別可能となるようにしつつ、時系列での電力使用量の推移の情報を出力する。

この情報や構成情報２１等の情報に基づいて、さらにシステム単位や顧客単位などで電力使用量を集計してもよい。図６は、本実施の形態におけるシステム単位で電力使用量を集計した場合の出力例について概要を示した図である。図示するように、あるシステム（図６の例では“顧客Ｃ”の“ＸＸシステム”）について、これが使用するラック毎に、所定の時間範囲における入力電力の最大値、およびその前回集計時からの増減と、平均の使用電力量の情報を一覧として出力する。ラックについての他の情報（例えば、スロットの空き数やその増減の情報など）を付加して出力するようにしてもよい。

なお、上述の図３、図４で示したデータ構成（項目）や、図５、図６で示した出力内容や集計方法等はあくまで一例であり、他のデータ構成や出力内容とするものであってもよいことは当然である。

以上に説明したように、本発明の一実施の形態である電力使用状況取得システム４によれば、多数のＩＴ機器を収容して、運用管理を行う施設であるデータセンターにおいて、ＵＰＳや分電盤などの設備面から取得、集計される電力使用量の情報を、電源の消費電力の情報を介して、顧客やシステム、ラック等のシステム面からの電力使用量の情報に再構成することが可能となる。

これにより、例えば、顧客への運用管理状況のレポート等において、顧客もしくはシステムが実際にどの程度の電力を使用しているのかという情報を提供することが可能となり、システム構成の情報やトランザクション量などの情報との比較衡量により、システムの規模（例えば、サーバ機器やラックの数やスペック、契約上の上限電力使用量など）の妥当性などをより精緻に判断するための材料とすることが可能となる。また、例えば、ラック単位での想定使用電力量と実際の電力使用量とを比較することで、通常は発見することが困難な電源ケーブルの接続ミスなど、システムの面から見た電源系統についての何らかの異常の有無を検知することも可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、データセンターにおける多数のＩＴ関連機器を対象とした電力使用状況取得システムに利用可能である。

１…データセンター、２…システム、３…設備、４…電力使用状況取得システム、５…電力使用状況、
２０…構成管理データベース（ＤＢ）、２１…構成情報、
３０…設備稼働情報データベース（ＤＢ）、３１…電源消費電力情報、
４０…使用電力定義情報、４１…電力使用状況算出部、４２…電力使用状況チェック部、４３…出力部。

Claims (4)

1. データセンターにおいて稼働する各システムが使用するラックの単位での電力使用量を算出する電力使用状況取得システムであって、
   前記データセンターは、
   ラックと当該ラックに収納される機器が接続される電源とが１：Ｎ（Ｎ≧１）の関係となるよう構成され、前記各システムの機器構成に係る情報を保持する構成管理記録手段と、前記データセンターの各設備の稼働実績の情報を保持する設備稼働情報記録手段とを有し、
   前記電力使用状況取得システムは、
   各ラックに収納されている各機器がどの電源に接続されているかに係る情報を含む構成情報を前記構成管理記録手段から取得し、各電源についての消費電力の情報を含む電源消費電力情報を前記設備稼働情報記録手段から取得し、前記構成情報と前記電源消費電力情報とに基づいて、各ラックに収納されている各機器が接続されている電源の消費電力を集計して、各ラックの単位での電力使用量を算出する電力使用状況算出部と、
   前記電力使用状況算出部が算出した各ラック単位での電力使用量の情報を出力する出力部とを有することを特徴とする電力使用状況取得システム。
2. 請求項１に記載の電力使用状況取得システムにおいて、
   前記データセンターは、
   前記システムと前記システムが使用するラックとが１：Ｎ（Ｎ≧１）の関係となるよう構成され、
   前記電力使用状況システムの前記出力部は、
   前記電力使用状況算出部が算出した各ラック単位での電力使用量の情報を、前記構成情報に基づいて、前記システムの単位で集計して出力することを特徴とする電力使用状況取得システム。
3. 請求項１または２に記載の電力使用状況取得システムにおいて、
   各ラックに収納されている各機器について想定される電力使用量を集計して、各ラックの単位で想定される電力使用量の情報を算出し、当該情報と前記電力使用状況算出部が算出した各ラック単位での電力使用量の情報とをラック毎に比較して、所定の値以上乖離している場合には警告を出力する電力使用状況チェック部を有することを特徴とする電力使用状況取得システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力使用状況取得システムにおいて、
   前記データセンターの前記構成管理記録手段と前記設備稼働情報記録手段は、
   それぞれ電源に対して共通もしくは１対１に対応付け可能な識別情報を付して記録することを特徴とする電力使用状況取得システム。

Images