JP2015197892A

JP2015197892A - データセンタ節電システム

Info

Publication number: JP2015197892A
Application number: JP2014077142A
Authority: JP
Inventors: 仁中島; Hitoshi Nakajima
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-11-09

Abstract

【課題】デマンドレスポンスの対応に適するよう電力使用量を大きく削減することを可能とし、デマンドレスポンスに十分対応できるデータセンタ節電システムを提供する。
【解決手段】データセンタ３は、複数の物理サーバ６と、データセンタ３において、電力供給事業者１から電力削減の要請を受けたアグリゲータ２から節電指示を受けて消費電力の低減を実施する電力管理装置４を備え、電力管理装置４はアグリゲータ２から電力削減の要請を受けると節電モードに移行し、データセンタ３内の全ての物理サーバ６の通信速度を所定の速度まで低下させ、且つサーバ仮想化技術を適用して少なくとも一部の物理サーバリソースを複数の論理サーバ６ａに割り当てて稼働する物理サーバ６の台数を削減し、余剰となった物理サーバ６の電源をオフ制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力需給が逼迫した際に複数のサーバを有するデータセンタの消費電力を効率良く低減させるデータセンタ節電システムに関する。

電力需要のピーク時に電力供給事業者の供給電力の不足が予想される場合に、需要側における消費電力の低減を求め、ピーク電力の削減を実施して電力不足を回避する方策が近年実施されている。これは、エネルギーの節約や環境への配慮から今後も実施されることが考えられ、効果的なピーク節電形態が検討されている。

このピーク節電の形態の１つとして、デマンドレスポンス対応システムが提案されている。これは、電力需要が電力供給量を上回ると予想された場合に、電力供給事業者から需要抑制協力を要請するデマンドレスポンス（ＤＲ）が発動され、これを受けた電力管理事業者（アグリゲータ）が予め契約した企業等の電力需要家に対して電力削減を実施させて、削減した分の電力（ネガワット）に見合った協力金を電力供給事業者がアグリゲータに支払い、その協力金を削減量に応じて協力頂いた電力需要家に支払うシステムである（例えば、特許文献１参照）。

一方、多数のサーバが設置されたデータセンタ、特にインターネットデータセンタにおいては、インターネット人口の増加や各種通信サービスの増加、更には各種動画の配信の増加等で消費電力の大幅な増加が見込まれており、その電力消費量の削減が求められている。特に、上述したピーク節電に対して効果的な電力削減対策が求められている。

このデータセンタの従来の消費電力削減対策としては、例えば特許文献２の技術がある。特許文献２では、物理サーバの仮想化技術を利用して物理サーバの使用状況に応じて物理サーバの電力消費量及びそれらを冷却する空調機の電力消費量の双方を制御するもので、データセンタ全体の電力消費量が最小となるように、物理サーバリソースの論理サーバへの割り当ての組み合わせの中から、電力消費量が最小となる組み合わせを選択し、物理サーバリソースの論理サーバへの割り当てを変更して、データセンタの省電力化を図った。

特開２０１３−２３００５１号公報特開２０１１−３９８８９号公報

上記従来のデータセンターの電力削減方式は、物理サーバリソースの論理サーバへの割り当てを動的に変更し、物理サーバ及び空調機のデータセンタ全体の電力消費量の削減を図るものであった。
しかしながら、この電力削減方式は無駄を省くための電力管理には有効な形態であるが、上記デマンドレスポンスに応答する制御を考えた場合、更に大胆に電力を削減できる形態が望まれた。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、デマンドレスポンスの対応に適するよう電力使用量を大きく削減することを可能とし、デマンドレスポンスに十分対応できるデータセンタ節電システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、複数の物理サーバを備えたデータセンタにおいて、電力供給事業者から電力削減の要請を受けたアグリゲータから節電指示を受けて消費電力の低減を実施する電力管理装置を備えたデータセンタ節電システムであって、電力管理装置は、アグリゲータから電力削減の要請を受けると節電モードに移行し、データセンタ内の全ての物理サーバの通信速度を所定の速度まで低下させ、且つサーバ仮想化技術を適用して物理サーバリソースに対して複数の論理サーバを割り当てて、稼働する物理サーバ台数を削減して余剰となった物理サーバの電源をオフ制御することを特徴とする。
この構成によれば、電力削減要求を受けたら物理サーバの通信速度を落とすことで、消費電力が削減されるし、稼働する物理サーバの数を削減することで更に電力の削減を実施でき、総合して大幅な消費電力の削減を実施できる。よって、電力供給事業者の要求に応えて効果的なデマンドレスポンスを実施できる。
なお、物理サーバとはデータセンタに設置されている実際のサーバであり、論理サーバとは、仮想化技術を適用して物理サーバ上で動作させる仮想サーバを言い、仮想化技術の適用により１つの物理サーバ上において複数の論理サーバを稼働させることが可能となる。

請求項２の発明は、複数の物理サーバを備えたデータセンタにおいて、消費電力の低減を実施するための電力管理装置を備え、電力管理装置は、節電モードに移行したら、データセンタ内の全ての物理サーバの通信速度を所定の速度まで低下させ、且つサーバ仮想化技術を適用して物理サーバリソースに対して複数の論理サーバを割り当てて、稼働する物理サーバ台数を削減して余剰となった物理サーバの電源をオフ制御することを特徴とする。
この構成によれば、物理サーバの通信速度を落とした時点で、稼働に使用される電力を低下させることができるし、更に稼働する物理サーバの数を削減するため、大幅な電力の削減が可能となり、データセンタの電力使用量を大きく削減したい場合に有効である。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、データセンタには、複数の物理サーバを収納したサーバラックが複数設置され、電力管理装置は、論理サーバに移行した際に稼働を停止させる物理サーバが、少なくとも１台のサーバラック内の全ての物理サーバと成るよう物理サーバリソースに対して複数の論理サーバの割り当てを実施し、少なくとも１台のサーバラック全体の電源オフを可能とすることを特徴とする。
この構成によれば、少なくとも１台のサーバラック全体の電源をオフすることが可能となり、物理サーバの電源オフに加えてサーバラックの空調も停止させることができ、大きな節電効果を発揮できる。

本発明によれば、電力削減要求を受けたら物理サーバの通信速度を落とすことで、消費電力が削減されるし、稼働する物理サーバの数を削減することで更に電力の削減を実施でき、総合して大幅な消費電力の削減を実施できる。よって、電力供給事業者の要求に応えて効果的なデマンドレスポンスを実施できる。

本発明に係るデータセンタ節電システムの一例を示す構成図である。デマンドレスポンス発動を受けた処理の流れを示すシーケンス図である。データセンタの節電動作を示す説明図であり、（ａ）は通常動作状態、（ｂ）は通信速度を低下させた状態、（ｃ）は仮想化を実施して稼働するサーバを削減した状態を示している。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係るデータセンタ節電システムの一例を示す構成図であり、１は発電して電力を供給する電力供給事業者、２は契約した需要家の消費電力を管理するアグリゲータ、３は複数のサーバが設置されたデータセンタ、４はデータセンタ３内のサーバの消費電力を制御する電力管理装置４であり、電力供給事業者１とアグリゲータ２と電力管理装置４とは通信ネットワークＮを介して接続されている。詳しくは、電力供給事業者１のサーバとアグリゲータ２のサーバと電力管理装置４とは通信ネットワークＮを介して接続されている。尚、図１において、５はサーバラック、６はサーバを示している。

電力管理装置４は、アグリゲータ２からの節電要請信号を受信する節電指示受信部４１と、データセンタ３内の各サーバ６を制御するサーバ制御部４２と、電力削減情報を返信する節電情報送信部４３を備えている。

以下、節電要請を受けた際の動作を説明する。図２は、電力供給事業者１から需要抑制協力を要請するデマンドレスポンス発動を受けた処理の流れを示すシーケンス図であり、図２を参照して説明する。
供給電力が消費電力を賄うことが難しい状況が発生すると、電力供給事業者１から需要抑制協力を要請するデマンドレスポンスがアグリゲータ２に対して発動（Ｓ１）される。これを受信したアグリゲータ２は、契約している企業等の電力需要家に対してデマンドレスポンスを伝達（Ｓ２）して電力削減を実施させる。ここでは、契約したデータセンタ３に対してデマンドレスポンスが伝達された場合について説明する。

アグリゲータ２からデマンドレスポンスが伝達、即ち節電要請信号が送信されたデータセンタ３は、電力管理装置４の節電指示受信部４１がそれを受信し、サーバ制御部４２が節電モードに移行する。節電モードへの移行により、先ず通信スピードが落とされ、次にサーバ６の仮想化が実施される。
図３は、サーバ制御部４２が実施するサーバ６の制御の流れを示すデータセンタ３の模式図であり、（ａ）は通常動作状態、（ｂ）はデマンドレスポンス（ＤＳ）が発動されて通信速度を低下させた状態、（ｃ）は仮想化を実施して稼働するサーバを削減した状態を示している。この図３を参照して節電モードでの制御を具体的に説明する。

通常状態では、全てのサーバ６は図３（ａ）に示すように高速通信を実施しているが、サーバ制御部４２は、まずデータセンタ３内の全てのサーバ６，６・・に対して、通信速度を予め設定した速度まで低下させる指示を出す。この指示を受けた各サーバ６，６・・は、外部との通信速度を予め設定された速度まで低下させる。これが図３（ｂ）に示す状態であり、稼働するサーバ６の台数に変化はないが個々のサーバ６の消費電力が低下することでデータセンタ３の消費電力は低下する。また、消費電力の低下により発熱も抑制されて空調電力も削減される。
尚、通信速度を所定の速度まで落とす制御は、予めアグリゲータ２とデータセンタ３との間で取り決めが成されている。

そして、低速通信状態を維持しながらサーバ６の仮想化を実施して、実稼働のサーバ６台数の削減が行われる。このとき少なくとも１台のサーバラック５内の全てのサーバ６が稼働を停止するよう物理サーバリソースに対して複数の論理サーバの割り当てが行われる。即ち、実際の１台のサーバ（物理サーバ）６に複数のサーバ（論理サーバ）機能を持たせて、実稼働する物理サーバの削減が図られる。
この仮想化により、１台のサーバ（物理サーバ）６が複数のサーバ（論理サーバ）６ａとして稼働を開始し、余剰の物理サーバ６が発生する。
更にこのとき、少なくとも１台のサーバラック５に収納されている全てのサーバ６の稼働が停止するよう物理サーバリソースの間で論理サーバ６ａの割り当てが行われる。図３（ｃ）はこうして論理サーバ６ａを配置した状態を示している。

収納している全ての物理サーバ６の稼働が停止したサーバラック５を発生させたら、このサーバラック５全体の電源を停止する。そして、この節電モードは、電力供給事業者１から要請を受けた期間（時間帯）に亘り継続され、アグリゲータ２の指示によりピーク電力の削減が実施される。

電力管理装置４は、こうして削減した電力情報を節電情報送信部４３からアグリゲータ２を介して電力供給事業者１に通知する。即ち、ネガワットがデータセンタ３から電力供給事業者１に提供（Ｓ３）される。
電力供給事業者１は、この提供されたネガワットを計量して協力金を算出し、アグリゲータ２に支払う（Ｓ４）。協力金の支払いを受けたアグリゲータ２は、支払われた協力金を電力需要家毎に削減量に応じて協力金を算出し、協力頂いた電力需要家（ここではデータセンタ３）に支払い（Ｓ５）が行われる。

このように、電力削減要求を受けたらサーバ（物理サーバ）６の通信速度を落とすことで消費電力が削減されるし、稼働するサーバ６の数を削減することで更に電力の削減を実施でき、総合して大幅な消費電力の削減を実施できる。よって、電力供給事業者１の要求に応えて効果的なデマンドレスポンスを実施できる。
また、仮想化技術を適用することで、少なくとも１台のサーバラック５全体の電源をオフすることが可能となり、物理サーバの電源オフに加えてサーバラックの空調も停止させることができ、大きな節電効果を発揮できる。

尚、上記実施形態では、デマンドレスポンス対応システムについて説明したが、データセンタ３側の独自判断で電力管理装置４を節電モードに移行させても良く、協力金の発生はないが、消費電力を削減には有効である。
また、サーバラック５の単位で電源停止を実施しているが、サーバ６単位で電源停止させても良いのは言うまでもない。

１・・電力供給事業者、２・・アグリゲータ、３・・データセンタ、４・・電力管理装置、５・・サーバラック、６・・サーバ（物理サーバ）、６ａ・・論理サーバ、４１・・節電指示受信部、４２・・サーバ制御部、Ｎ・・通信ネットワーク。

Claims

複数の物理サーバを備えたデータセンタにおいて、電力供給事業者から電力削減の要請を受けたアグリゲータから節電指示を受けて消費電力の低減を実施する電力管理装置を備えたデータセンタ節電システムであって、
前記電力管理装置は、前記アグリゲータから電力削減の要請を受けると節電モードに移行して、前記データセンタ内の全ての物理サーバの通信速度を所定の速度まで低下させ、且つサーバ仮想化技術を適用して物理サーバリソースに対して複数の論理サーバを割り当てて、稼働する物理サーバ台数を削減して余剰となった物理サーバの電源をオフ制御することを特徴とするデータセンタ節電システム。
複数の物理サーバを備えたデータセンタにおいて、消費電力の低減を実施するための電力管理装置を備え、
前記電力管理装置は、節電モードに移行したら、前記データセンタ内の全ての物理サーバの通信速度を所定の速度まで低下させ、且つサーバ仮想化技術を適用して物理サーバリソースに対して複数の論理サーバを割り当てて、稼働する物理サーバ台数を削減して余剰となった物理サーバの電源をオフ制御することを特徴とするデータセンタ節電システム。
前記データセンタには、複数の物理サーバを収納したサーバラックが複数設置され、
前記電力管理装置は、前記論理サーバに移行した際に稼働を停止させる物理サーバが、少なくとも１台のサーバラック内の全ての物理サーバと成るよう物理サーバリソースに対して複数の論理サーバの割り当てを実施し、少なくとも１台のサーバラック全体の電源オフを可能とすることを特徴とする請求項１又は２記載のデータセンタ節電システム。