JP5835465B2 - 情報処理装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、制御方法、及びプログラムに関する。

クラウドサービスの進展に伴い、その基盤となる情報処理システムであるデータセンタで消費される電力が今後大きく増加すると見込まれており、データセンタの省電力化が検討されている。

データセンタの消費電力には、サーバ、ネットワーク装置、ストレージ装置等の情報技術（Information Technology：ＩＴ）機器が消費する電力と、ＩＴ機器の冷却等のための空調機器が消費する電力とが含まれる。このうち、空調機器の消費電力は、総消費電力の大きな割合を占めている。したがって、データセンタの省電力化のためには、ＩＴ機器自身の消費電力の削減だけではなく、大きな割合を占めている空調機器の消費電力の削減も検討されている。

大型のデータセンタは、堅牢な建物内に設けられ、停電に対応した給電システム、高度なセキュリティシステム等の設備を有するとともに、ＩＴ機器の動作環境に配慮した高効率の空調機器を採用することが多い。

一方、近年では、短納期で設置することが可能で、設備拡張性が高く、初期投資も低いコンテナデータセンタが注目され、その運用が始まっている。このようなコンテナデータセンタでは、ＩＴ機器の冷却のために外気を利用することで、空調機器の消費電力を削減することが可能である。

データセンタにおいて、空冷のためのコールドアイル又はラック内の通風路を省くことで、サーバを高密度に集積可能にする技術も知られている。

データセンタにおいて、電子機器から排気された排熱風が電子機器に吸気されるまでの流路の近傍に、空調機によって送風された冷却風を供給する供給口を設けることで、冷却風の風量を抑制する技術も知られている。

データセンタにおいて、ＩＴ機器を収容する収容室内の空気を冷却して床下に供給し、その空気を収容室内に流通させるグリルを設けることで、冷却効率を向上させる技術も知られている。

特開２０１１−１９１９７４号公報 特開２０１１−１９０９６７号公報 特開２０１１−５９７４１号公報

上述した従来のデータセンタには、以下のような問題がある。
コンテナデータセンタの空調機器には、ＩＴ機器の動作によって暖められた排気を冷却する冷却装置と、冷却された空気をＩＴ機器室内に送るための空調ファンと、サーバ筐体内に設けられ部品を冷却する内蔵ファンとが含まれる。冷却装置は、サーバを収納するラックの周囲に設置されたセンサから得られる温度及び湿度等の環境情報に基づいて、設定温度の冷気を送り出す。そして、サーバは、内蔵ファンを動作させて、Central Processing Unit （ＣＰＵ）等の部品の冷却に必要な風量を確保する。

サーバの内蔵ファンの消費電力は、サーバ全体の消費電力のうち２０〜４０％程度の割合を占めている場合があり、データセンタ内のサーバの数が増加するとともに増大する。データセンタ内のサーバの数が増加すると、それらの動作によって発生する排気の温度も上昇するため、排気を冷却する冷却装置及び空調ファンの消費電力も増大すると考えられる。

なお、かかる問題は、コンテナデータセンタに限らず、大型のデータセンタのように、空調機器を有する他の情報処理システムにおいても生ずるものである。

１つの側面において、本発明は、空調機器を有する情報処理システムの消費電力の増大を抑止することを目的とする。

１つの案では、情報処理装置は、格納部及び制御部を含む。格納部は、相関情報を格納する。相関情報は、情報処理システムに含まれる処理部の温度変化に対する、処理部の第１の消費電力と情報処理システムに含まれる空調機器の第２の消費電力との総和である第３の消費電力の変化を示す情報である。制御部は、格納部に格納された相関情報を参照して、第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際の処理部の温度に基づいて、処理部の温度の目標値を求め、その目標値に基づいて空調機器を制御する制御信号を出力する。

実施形態における情報処理装置によれば、空調機器を有する情報処理システムの消費電力の増大を抑止することができる。

情報処理装置の構成図である。 第１の空調機器制御処理のフローチャートである。 情報処理システムの構成図である。 ラックの構成図である。 情報処理システムを含むサービス運用形態を示す図である。 サーバの構成図である。 ＣＰＵ温度とファンユニットの消費電力との関係を示す図である。 ＣＰＵ温度とＣＰＵの消費電力との関係を示す図である。 ＣＰＵ温度と総消費電力との関係を示す図である。 第２の空調機器制御処理のフローチャートである。 第１のファン回転数制御処理のフローチャートである。 第１のファン回転数制御処理におけるＣＰＵ温度の変化を示す図である。 第２のファン回転数制御処理のフローチャートである。 第２のファン回転数制御処理におけるＣＰＵ温度の変化を示す図である。 ファン配置情報を示す図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
データセンタにおける個々のサーバの消費電力を削減するには、内蔵ファンを持たないサーバであるファンレスサーバを採用することが有効である。ファンレスサーバを採用することで、内蔵ファンが消費する電力を削減することができる。ファンレスサーバを採用した場合、サーバ内のＣＰＵ、メモリ等の部品を冷却するために、冷却装置により冷却された空気を空調ファンによりＩＴ機器室内に送ることが考えられ、空調ファンの風量を適切に制御することが求められる。

図１は、データセンタ等の情報処理システムにおいて使用される情報処理装置（コンピュータ）の構成例を示している。図１の情報処理装置１０１は、格納部１１１及び制御部１１２を含む。格納部１１１は、相関情報１２１を格納する。相関情報１２１は、情報処理システムに含まれるＣＰＵの温度変化に対する、ＣＰＵの第１の消費電力と情報処理システムに含まれる空調機器の第２の消費電力との総和である第３の消費電力の変化を示す情報である。

制御部１１２は、格納部１１１に格納された相関情報１２１を参照して、第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際のＣＰＵの温度に基づいて、ＣＰＵの温度の目標値を求め、その目標値に基づいて空調機器を制御する制御信号を出力する。

図２は、図１の情報処理装置１０１による空調機器制御処理の例を示すフローチャートである。制御部１１２は、相関情報１２１を参照して、第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際のＣＰＵ温度に基づいてＣＰＵ温度の目標値を求め（ステップ２０１）、その目標値に基づいて空調機器を制御する制御信号を出力する（ステップ２０２）。

このような空調機器制御処理によれば、空調機器を有する情報処理システムの消費電力の増大を抑止することができる。

図３は、データセンタ等の情報処理システムの構成例を示している。図３の情報処理システム３０１は、例えば、コンテナデータセンタであり、ＩＴ機器室３１１及び空調室３１２を含む。

ＩＴ機器室３１１には、仕切り板３２１、配電盤３２２、排気口３２３、及びラック３２４−１〜ラック３２４−３が設けられている。各ラック３２４−ｉ（ｉ＝１，２，３）は、サーバ、ネットワーク装置、ストレージ装置等の１台以上のＩＴ機器を収納する。ＩＴ機器室３１１は、仕切り板３２１により、ＩＴ機器からの排熱が放出されるホットアイル３１３と、空調室３１２からの冷気が流入するコールドアイル３１４とに仕切られている。

一方、空調室３１２には、ダンパ３３１、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３、吸気口３３３、冷却装置３３４−１、冷却装置３３４−２、空調制御装置３３５、及びセンサ３３６が設けられている。各ファンユニット３３２−ｉ（ｉ＝１，２，３）には、１つ以上のファンが含まれている。

空調室３１２の吸気口３３３及びＩＴ機器室３１１の排気口３２３には、ガラリが取り付けられている。情報処理システムの外部の空気である外気は、吸気口３３３から空調室３１２へ取り入れられ、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３によりＩＴ機器室３１１へ送られる。ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３は、ＩＴ機器室３１１内のラック３２４−１〜ラック３２４−３とそれぞれ対向する位置に存在し、コールドアイル３１４を介してそれらのラックの前面に送風する。

ラック３２４−１〜ラック３２４−３内のＩＴ機器からの排熱で暖められた空気は、それらのラックの背面からホットアイル３１３へ放出され、排気口３２３を通って情報処理システム３０１の外へ排出される。

センサ３３６は、外気の温度（気温）及び湿度を測定するためのセンサであり、冷却装置３３４−１及び冷却装置３３４−２は、空調室３１２内に取り入れられた外気を冷却及び加湿する機能を有する。ＩＴ機器が動作する温度及び湿度には、それぞれ上限値及び下限値が決められている。温度範囲は、例えば、１０℃〜３５℃であり、湿度範囲は、例えば、１０％〜８０％である。

そこで、センサ３３６により測定された外気の温度が上限値より高い場合、冷却装置３３４−１及び冷却装置３３４−２により外気を冷却してから、ＩＴ機器室３１１へ送ることができる。また、センサ３３６により測定された外気の湿度が下限値より低い場合、冷却装置３３４−１及び冷却装置３３４−２により外気を加湿してから、ＩＴ機器室３１１へ送ることができる。冷却装置３３４−１及び冷却装置３３４−２としては、例えば、気化式冷却装置が用いられる。

一方、センサ３３６により測定された外気の温度が下限値より低い場合は、ＩＴ機器室３１１内の暖気をダンパ３３１を介して空調室３１２へ取り入れ、空調室３１２へ取り入れられた外気と暖気を混合してから、ＩＴ機器室３１１へ送ることができる。

空調制御装置３３５は、ダンパ３３１、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３、冷却装置３３４−１、冷却装置３３４−２、及びセンサ３３６等の空調機器を制御する装置である。空調制御装置３３５としては、例えば、プログラマブルコントローラが用いられる。

また、配電盤３２２内には、情報処理システム３０１内の各種装置へ電力を供給するためのブレーカが設けられている。各種装置には、ＩＴ機器、ダンパ３３１、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３、冷却装置３３４−１、冷却装置３３４−２、センサ３３６、及び不図示の照明機器等が含まれる。

なお、ラック３２４及びファンユニット３３２の数は、３台に限定されるものではなく、１以上の整数であればよく、冷却装置３３４の数も、２台に限定されるものではなく、１以上の整数であればよい。

図４は、図３のラック３２４の構成例を示している。図４の例では、各ラック３２４−ｉが１Ｕ〜４２Ｕの４２段分のＩＴ機器を収納可能であり、１Ｕ〜４１Ｕにはファンレスサーバが収納されており、４２Ｕにはスイッチ装置が収納されている。ただし、各ラックの段数は４２段に限定されるものではなく、１以上の整数であればよく、それぞれの段には他のＩＴ機器を収納することもできる。例えば、ファンレスサーバの代わりに、内蔵ファンを有するサーバを収納してもよい。

図５は、図３の情報処理システム３０１を含むサービス運用形態を示している。クライアント５０１は、インターネット等の通信ネットワーク５０２を介して、情報処理システム３０１のサーバ５１１−１〜サーバ５１１−Ｎ（Ｎは１以上の整数）へ処理要求を送信する。各サーバ５１１−ｊ（ｊ＝１，２，．．．，Ｎ）は、図３のラック３２４−１〜ラック３２４−３のいずれかに収納されたサーバである。サーバ５１１−ｊは、クライアント５０１からの処理要求に応じて情報処理を行い、その結果を通信ネットワーク５０２を介してクライアント５０１へ返信する。

サーバ５１１−１〜サーバ５１１−Ｎ及び空調制御装置３３５は、Local Area Network（ＬＡＮ）等の通信ネットワーク５２１を介して、互いに通信することができる。サーバ５１１−１〜サーバ５１１−Ｎのうち１台のサーバは、空調機器制御処理を行う図１の情報処理装置１０１として動作する。以下では、便宜上、サーバ５１１−１が情報処理装置１０１として動作するものとする。

配電盤３２２内のブレーカには、電力計５１２が設けられる。電力計５１２は、情報処理システム３０１の総消費電力を測定し、その測定値を空調制御装置３３５へ通知する。複数の配電系統に応じて複数のブレーカが設けられている場合は、ブレーカ毎に１個の電力計５１２が設けられ、それぞれの電力計５１２がそれぞれの配電系統の消費電力を空調制御装置３３５へ通知する。

センサ３３６は、外気の温度及び湿度を測定して、その測定値を空調制御装置３３５へ通知する。空調制御装置３３５は、通知された外気の温度及び湿度に基づいて、ダンパ３３１、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３、冷却装置３３４−１、及び冷却装置３３４−２を制御することができる。

さらに、空調制御装置３３５は、測定された外気の温度、測定された消費電力等の情報をサーバ５１１−１へ通知し、サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎは、ＣＰＵ温度、ＣＰＵ負荷等の情報をサーバ５１１−１へ通知する。

サーバ５１１−１は、通知された情報に基づき空調機器制御処理を行って、ＣＰＵ温度の目標値を求め、その目標値に基づいて空調機器を制御する制御信号を、空調制御装置３３５へ送信する。そして、空調制御装置３３５は、受信した制御信号に従って、ダンパ３３１、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３、冷却装置３３４−１、及び冷却装置３３４−２を制御する。

図６は、図５のサーバ５１１の構成例を示している。図６のサーバ５１１は、ＣＰＵ６０１（プロセッサ）、メモリ６０２、Read Only Memory（ＲＯＭ）６０３、外部記憶装置６０４、Baseboard Management Controller（ＢＭＣ）６０５、ネットワーク接続装置６０６、及び媒体駆動装置６０７を含む。これらはバス６０８により互いに接続されている。

ＣＰＵ６０１には、ＣＰＵ温度を測定する温度センサが内蔵されている。メモリ６０２は、例えば、Random Access Memory（ＲＡＭ）等の半導体メモリであり、ＲＯＭ６０３は、処理に用いられるプログラムを格納するメモリである。

サーバ５１１−１内のＣＰＵ６０１は、メモリ６０２を利用してプログラムを実行することにより、図１の制御部１１２として動作し空調機器制御処理を行う。メモリ６０２は、図１の格納部１１１としても使用できる。

また、ＣＰＵ６０１は、管理プログラムを実行することでＣＰＵ負荷の情報を取得することができる。ＣＰＵ負荷の情報としては、例えば、ＣＰＵ使用率が用いられる。サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎ内のＣＰＵ６０１は、取得したＣＰＵ負荷の情報をネットワーク接続装置６０６を介してサーバ５１１−１へ通知する。

外部記憶装置６０４は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。この外部記憶装置６０４には、ハードディスクドライブも含まれる。サーバ５１１は、外部記憶装置６０４にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ６０２にロードして使用することができる。

ＢＭＣ６０５は、サーバ５１１内のハードウェアの動作を監視する監視装置であり、ＣＰＵ６０１内の温度センサからＣＰＵ温度の情報を取得する。サーバ５１１−１内のＢＭＣ６０５は、取得したＣＰＵ温度の情報をＣＰＵ６０１へ転送する。一方、サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎ内のＢＭＣ６０５は、取得したＣＰＵ温度の情報をネットワーク接続装置６０６を介してサーバ５１１−１へ通知する。サーバ５１１−１は、通知されたＣＰＵ温度がＣＰＵ６０１の温度の目標値に近づくように、空調機器を制御する。

ネットワーク接続装置６０６は、通信ネットワーク５０２及び通信ネットワーク５２１に接続され、通信に伴うデータ変換を行う通信インタフェースである。サーバ５１１は、プログラム及びデータを外部の装置からネットワーク接続装置６０６を介して受け取り、それらをメモリ６０２にロードして使用することもできる。

媒体駆動装置６０７は、可搬型記録媒体６１１を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬型記録媒体６１１は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。この可搬型記録媒体６１１には、Compact Disk Read Only Memory （ＣＤ−ＲＯＭ）、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、フラッシュメモリ、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）メモリ等も含まれる。ユーザ又はオペレータは、この可搬型記録媒体６１１にプログラム及びデータを格納しておき、それらをメモリ６０２にロードして使用することができる。

このように、処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、メモリ６０２、ＲＯＭ６０３、外部記憶装置６０４、及び可搬型記録媒体６１１のような、物理的な（非一時的な）記録媒体が含まれる。

なお、サーバ５１１が図６のすべての構成要素を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。例えば、サーバ５１１が可搬型記録媒体６１１にアクセスしない場合は、媒体駆動装置６０７を省略してもよい。また、サーバ５１１内に含まれるＣＰＵ６０１、メモリ６０２等の数は１個に限定されるものではなく、１以上の整数であればよい。

次に、図７から図９までを参照しながら、図１の相関情報１２１の求め方について説明する。

図７は、サーバ５１１内のＣＰＵ６０１の動作時における温度と、ファンユニット３３２の消費電力との関係を示している。ファンユニット３３２に含まれるファンの回転数を下げると、ファンユニット３３２の消費電力は減少するが、ＣＰＵ６０１の温度は上昇する。

図８は、サーバ５１１内のＣＰＵ６０１の動作時における温度と、そのＣＰＵ６０１の消費電力との関係を示している。ＣＰＵ６０１の温度が上昇すると、ＣＰＵ６０１内でのリーク電流が増加するため、同じＣＰＵ負荷で動作していても、その消費電力は増加する。

このように、情報処理システム３０１の消費電力を削減するためにファンの回転数を下げると、ＣＰＵ６０１の温度が上昇してその消費電力が増加し、情報処理システム３０１の消費電力が増加に転じる、という因果関係があることが分かる。

図９は、サーバ５１１内のＣＰＵ６０１の動作時における温度と、そのＣＰＵ６０１の消費電力及びファンユニット３３２の消費電力を含む総消費電力との関係を示している。ファンユニット３３２の消費電力を削減することで総消費電力が減少すると、ＣＰＵ６０１の温度が上昇する。このため、リーク電流の増加に伴ってＣＰＵ６０１の消費電力が増加し、ある温度Ｔ１において総消費電力が増加に転じるものと推定される。その温度Ｔ１における総消費電力Ｐ１は、総消費電力の極小値に該当する。

そこで、情報処理システム３０１の総消費電力と各サーバ５１１内の各ＣＰＵ６０１の温度とを監視することで、図９に示すような、各ＣＰＵ６０１の温度変化に対する総消費電力の変化を求め、その変化を相関情報１２１として用いることができる。

この場合、相関情報１２１において、総消費電力が相対的に低い消費電力を示す際のＣＰＵ６０１の温度に基づいて、ＣＰＵ６０１の温度の目標値を求めることができる。そして、その目標値を用いてファンの回転数を制御することで、情報処理システム３０１の消費電力の増大が抑止される。例えば、情報処理システム３０１の総消費電力の極小値Ｐ１に対応する温度Ｔ１を、ＣＰＵ６０１の温度の目標値として用いることができる。

図１０は、サーバ５１１−１内の制御部１１２により行われる空調機器制御処理の例を示すフローチャートである。制御部１１２は、まず、サーバ５１１−１のＣＰＵ温度及びＣＰＵ負荷の情報と、サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎから通知されるＣＰＵ温度及びＣＰＵ負荷の情報と、空調制御装置３３５から通知される情報とを、日時毎に対応付けて蓄積する（ステップ１００１）。空調制御装置３３５から通知される情報には、電力計５１２により測定された配電系統毎の消費電力の測定値と、センサ３３６により測定された外気の温度の測定値とが含まれる。

次に、制御部１１２は、外気の温度及びＣＰＵ負荷の数値範囲毎に、対応する配電系統毎の消費電力とＣＰＵ温度を分類し、各数値範囲に分類された消費電力とＣＰＵ温度を用いて相関情報１２１を求める（ステップ１００２）。そして、制御部１１２は、外気の温度及びＣＰＵ負荷の複数の数値範囲に対応する複数の相関情報１２１を、格納部１１１に格納する。

相関情報１２１の求め方としては、例えば、以下のような方法が考えられる。
（１）配電系統毎の消費電力の総和を総消費電力として求める。そして、日時毎の総消費電力と各ＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度とを対応付けることで、情報処理システム３０１の総消費電力とＣＰＵ温度との関係を示す相関情報１２１を、ＣＰＵ６０１毎に求める。
（２）配電系統毎の消費電力の総和を総消費電力として求め、各サーバ５１１内の複数のＣＰＵ６０１についてＣＰＵ温度の平均値を求める。そして、日時毎の総消費電力とＣＰＵ温度の平均値とを対応付けることで、情報処理システム３０１の総消費電力とＣＰＵ温度との関係を示す相関情報１２１を、サーバ５１１毎に求める。
（３）配電系統毎の消費電力の総和を総消費電力として求め、情報処理システム３０１内の複数のＣＰＵ６０１についてＣＰＵ温度の平均値を求める。そして、日時毎の総消費電力とＣＰＵ温度の平均値とを対応付けることで、情報処理システム３０１の総消費電力と全ＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度の平均値との関係を示す相関情報１２１を求める。

次に、制御部１１２は、現在の外気の温度及びＣＰＵ負荷の値が属する数値範囲に対応する相関情報１２１に基づいて、総消費電力の極小値に対応するＣＰＵ温度を求め、そのＣＰＵ温度を目標値に決定する（ステップ１００３）。

相関情報１２１をＣＰＵ６０１毎に求めた場合は、各ＣＰＵ６０１の相関情報１２１における総消費電力の極小値に対応するＣＰＵ温度が、そのＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度の目標値に決定される。また、相関情報１２１をサーバ５１１毎に求めた場合は、各サーバ５１１の相関情報１２１における総消費電力の極小値に対応するＣＰＵ温度が、そのサーバ５１１のＣＰＵ温度の目標値に決定される。

そして、制御部１１２は、決定した目標値に基づいてファンユニット３３２に含まれるファンの回転数を制御する（ステップ１００４）。

なお、外気の温度が一定範囲内である環境に情報処理システム３０１が設置されている場合は、外気の温度の数値範囲毎に相関情報１２１を求める必要はない。したがって、センサ３３６により測定された外気の温度を空調制御装置３３５からサーバ５１１−１へ通知する必要はなくなる。この場合、ステップ１００３では現在のＣＰＵ負荷に対応する相関情報１２１が用いられる。

また、ＣＰＵ負荷が一定範囲内に収まっている場合は、ＣＰＵ負荷の数値範囲毎に相関情報１２１を求める必要はない。したがって、サーバ５１１−１がＣＰＵ負荷を取得したり、サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎからサーバ５１１−１へＣＰＵ負荷を通知したりする必要はなくなる。この場合、ステップ１００３では現在の外気の温度に対応する相関情報１２１が用いられる。

さらに、相関情報１２１をシミュレーションにより求める場合は、必ずしも実際の総消費電力及びＣＰＵ温度を蓄積する必要はない。したがって、電力計５１２により測定された配電系統毎の消費電力を空調制御装置３３５からサーバ５１１−１へ通知する必要はなくなる。また、サーバ５１１−１がＣＰＵ温度を取得したり、サーバ５１１−２〜サーバ５１１−Ｎからサーバ５１１−１へＣＰＵ温度を通知したりする必要もなくなる。

図１１は、図１０のステップ１００４におけるファン回転数制御処理の例を示すフローチャートである。制御部１１２は、まず、ファンの回転数を最小値に制御する制御信号を空調制御装置３３５へ送信し（ステップ１１０１）、所定時間毎にＣＰＵ温度と目標値を比較する（ステップ１１０２）。

情報処理システム３０１内で最もＣＰＵ負荷が高いＣＰＵ６０１を優先して冷却するために、ステップ１１０２では、例えば、現在のＣＰＵ負荷が最も高いＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度が目標値と比較される。このとき、相関情報１２１をＣＰＵ６０１毎に求めた場合は、ＣＰＵ負荷が最も高いＣＰＵ６０１の目標値が比較に用いられ、相関情報１２１をサーバ５１１毎に求めた場合は、ＣＰＵ負荷が最も高いＣＰＵ６０１を含むサーバ５１１の目標値が比較に用いられる。また、相関情報１２１を情報処理システム３０１内の全ＣＰＵ６０１について求めた場合は、全ＣＰＵ６０１についての目標値が比較に用いられる。

なお、現在のＣＰＵ負荷が最も高いＣＰＵ６０１の代わりに、現在のＣＰＵ温度が最も高いＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度を目標値と比較してもよい。

ＣＰＵ温度が目標値より高い場合（ステップ１１０２，ＹＥＳ）、制御部１１２は、ＣＰＵ６０１を冷却するために、ファンの回転数を所定値だけ上げる制御信号を空調制御装置３３５へ送信する（ステップ１１０３）。そして、制御部１１２は、ファンの回転数が最大値に達したか否かをチェックする（ステップ１１０４）。ファンの回転数が最大値に達していない場合（ステップ１１０４，ＮＯ）、制御部１１２は、ステップ１１０２以降の処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ温度が目標値以下の場合（ステップ１１０２，ＮＯ）、制御部１１２は、消費電力を削減するために、ファンの回転数を所定値だけ下げる制御信号を空調制御装置３３５へ送信する（ステップ１１０８）。そして、制御部１１２は、ステップ１１０２以降の処理を繰り返す。ステップ１１０３におけるファンの回転数の増加幅を、ステップ１１０８におけるファンの回転数の減少幅より大きく設定することで、ＣＰＵ６０１を早く冷却することができる。

ファンの回転数が最大値に達した場合（ステップ１１０４，ＹＥＳ）、制御部１１２は、一定時間待ってから（ステップ１１０５）、ＣＰＵ温度と目標値を比較する（ステップ１１０６）。そして、ＣＰＵ温度が目標値以下の場合（ステップ１１０６，ＮＯ）、制御部１１２は、ステップ１１０２以降の処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ温度が目標値より高い場合（ステップ１１０２，ＹＥＳ）、制御部１１２は、目標値より高いＣＰＵ温度になっているＣＰＵ６０１に対するスロットリングを行う（ステップ１１０７）。そして、制御部１１２は、ステップ１１０２以降の処理を繰り返す。

ステップ１１０７におけるＣＰＵ６０１のスロットリングでは、その動作周波数が制限される。これにより、ＣＰＵ６０１の動作温度が低下することが期待できる。その後、ＣＰＵ温度が目標値以下になった場合（ステップ１１０２，ＮＯ）、制御部１１２は、ステップ１１０８において、ファンの回転数を下げるとともにスロットリングを解除する。

図１２は、このようなファン回転数制御処理におけるＣＰＵ温度の変化を示している。空調制御装置３３５がPulse Width Modulation（ＰＷＭ）制御によりファンの回転数を制御する場合、空調制御装置３３５は、ＰＷＭ信号をファンユニット３３２へ出力する。この場合、制御部１１２は、ファンの回転数を制御する制御信号として、ＰＷＭ信号のディーティ比を指定する制御信号を出力する。

図１２の例では、ＣＰＵ温度の目標値は７０℃であり、ステップ１１０３におけるファンの回転数の増加幅を指定するディーティ比の増加幅は２０％であり、ステップ１１０８におけるファンの回転数の減少幅を指定するディーティ比の減少幅は１０％である。折れ線１２０１は、ディーティ比の時間変化を表し、折れ線１２０２は、ＣＰＵ温度の時間変化を表す。

制御部１１２は、まず、ファンの回転数の最小値を指定するディーティ比０％の制御信号を空調制御装置３３５へ送信して、ファンユニット３３２の消費電力が最小になるように制御する。時刻ｔ１においてＣＰＵ温度が７０℃を超えると、それ以降、所定時間毎にディーティ比を２０％ずつ増加させる。そして、ディーティ比がファンの回転数の最大値を指定する１００％に達すると、時刻ｔ２まで一定時間待つ。時刻ｔ２においてＣＰＵ温度が７０℃以下になると、それ以降、所定時間毎にディーティ比を１０％ずつ減少させる。

なお、ディーティ比の増加幅及び減少幅は、外気の温度又はＣＰＵ負荷の少なくとも一方に基づいて変更することができる。外気の温度が高いほど、ＣＰＵ６０１の冷却に時間がかかるため、ディーティ比の増加幅及び減少幅を大きい値に変更することが望ましい。同様に、ＣＰＵ負荷が高いほど、ＣＰＵ６０１の冷却に時間がかかるため、ディーティ比の増加幅及び減少幅を大きい値に変更することが望ましい。

このようなファン回転数制御処理によれば、ＣＰＵ温度が常に目標値に近づくようにファンの回転数が制御され、ファンユニット３３２の消費電力の増大が抑止される。

図１３は、図１０のステップ１００４におけるファン回転数制御処理の別の例を示すフローチャートである。制御部１１２は、まず、ＣＰＵ温度を目標値に近づけるためのProportional-Integral-Differential（ＰＩＤ）制御を行い、ファンの回転数を指定する制御信号を空調制御装置３３５へ送信する（ステップ１３０１）。ステップ１３０１では、図１１の場合と同様に、現在のＣＰＵ負荷又はＣＰＵ温度が最も高いＣＰＵ６０１が温度制御の対象として選択される。

次に、制御部１１２は、ファンの回転数が最大値に達したか否かをチェックする（ステップ１３０２）。ファンの回転数が最大値に達していない場合（ステップ１３０２，ＮＯ）、制御部１１２は、ステップ１３０１以降の処理を繰り返す。

一方、ファンの回転数が最大値に達した場合（ステップ１３０２，ＹＥＳ）、制御部１１２は、ＣＰＵ温度と目標値を比較する（ステップ１３０３）。そして、ＣＰＵ温度が目標値以下の場合（ステップ１３０３，ＮＯ）、制御部１１２は、ステップ１３０１以降の処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ温度が目標値より高い場合（ステップ１３０３，ＹＥＳ）、制御部１１２は、目標値より高いＣＰＵ温度になっているＣＰＵ６０１に対するスロットリングを行う（ステップ１３０４）。そして、制御部１１２は、ステップ１３０１以降の処理を繰り返す。その後、ステップ１３０１においてＣＰＵ温度が目標値以下になった場合、制御部１１２は、ファンの回転数を再設定するとともにスロットリングを解除する。

図１４は、このようなファン回転数制御処理におけるＣＰＵ温度の変化を示している。図１４の例では、ＣＰＵ温度の目標値は７０℃であり、折れ線１４０１は、ディーティ比の時間変化を表し、折れ線１４０２は、ＣＰＵ温度の時間変化を表す。

制御部１１２は、まず、ディーティ比０％の制御信号を空調制御装置３３５へ送信して、ファンユニット３３２の消費電力が最小になるように制御する。その後、ＣＰＵ温度が上昇するとともにディーティ比を増加させ、ＣＰＵ温度が低下し始めるとディーティ比を減少させる。

このようなファン回転数制御処理によれば、ＣＰＵ温度が常に目標値に近づくようにファンの回転数が制御され、ファンユニット３３２の消費電力の増大が抑止される。

図１０、図１１、及び図１３に示した各フローチャートは一例に過ぎず、情報処理システム３０１の構成や条件に応じて一部の処理を省略又は変更してもよい。例えば、図１１のファン回転数制御処理において、ファンの回転数が最大値に達する可能性が低い場合は、ステップ１１０４〜ステップ１１０７の処理を省略することができる。同様に、図１３のファン回転数制御処理において、ファンの回転数が最大値に達する可能性が低い場合は、ステップ１３０２〜ステップ１３０４の処理を省略することができる。

また、図１０のステップ１００４において、ファンユニット３３２のファンの回転数を制御する代わりに、ダンパ３３１、冷却装置３３４−１、又は冷却装置３３４−２の動作を制御しても構わない。

ところで、図１０のステップ１００４において、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３のファンの回転数を同じ値に制御する必要はなく、現在のＣＰＵ負荷又はＣＰＵ温度が最も高いＣＰＵ６０１を選択的に冷却することができればよい。そこで、冷却したいＣＰＵ６０１を含むラック３２４に対向する位置に存在するファンユニット３３２のファンの回転数を上げて、それ以外のファンユニット３３２のファンの回転数は変更しない制御を行うことが考えられる。

図１５は、このようなファン回転数制御処理に用いられるファン配置情報の例を示している。図１５のファン配置情報は、ファンユニットＩＤ１５０１、ラックＩＤ１５０２、ラック内位置１５０３、及び装置ＩＤ１５０４の各項目を含み、格納部１１１に格納される。

ファンユニットＩＤ１５０１は、ファンユニット３３２の識別情報を表す。Ｆ１〜Ｆ３は、それぞれファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３の識別情報である。ラックＩＤ１５０２は、ラック３２４の識別情報を表す。Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれラック３２４−１〜ラック３２４−３の識別情報である。Ｆ１〜Ｆ３をそれぞれＲ１〜Ｒ３と対応付けておくことで、ファンユニット３３２−１〜ファンユニット３３２−３がそれぞれラック３２４−１〜ラック３２４−３と対向する位置に設置されていることが分かる。

ラック内位置１５０３は、図４の各ラック３２４−ｉ内の１Ｕ〜４２Ｕの各段を表し、装置ＩＤ１５０４は、１Ｕ〜４２Ｕの各段に収納された装置の識別情報を表す。ＳＶ１〜ＳＶ１２３は、サーバ５１１の識別情報であり、ＳＷ１〜ＳＷ３は、スイッチ装置の識別情報である。

格納部１１１には、各サーバ５１１の識別情報と、そのサーバ５１１に含まれるＣＰＵ６０１の識別情報の対応関係を示す構成情報も格納されている。この構成情報とファン配置情報は、複数のＣＰＵ６０１の位置と複数のファンの位置との関係を示す位置情報としての役割を果たす。制御部１１２は、構成情報及びファン配置情報に基づいて、冷却したいＣＰＵ６０１を含むラック３２４に対向する位置に存在するファンユニット３３２を特定することができる。

この場合、図１１のステップ１１０１、ステップ１１０３、ステップ１１０８、及び図１３のステップ１３０１において、制御部１１２は、温度制御の対象となるＣＰＵ６０１に対応するファンユニット３３２を特定する。そして、制御部１１２は、特定したファンユニット３３２のファンの回転数を制御する制御信号を空調制御装置３３５へ送信する。

例えば、ラック３２４−１に含まれるＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度が目標値を超え、ラック３２４−２及びラック３２４−３に含まれるＣＰＵ６０１のＣＰＵ温度が目標値以下の場合、ファンユニット３３２−１のファンの回転数のみを上げる制御が行われる。

このようなファン回転数制御処理によれば、温度制御の対象となるＣＰＵ６０１を含まないラック３２４に対応するファンユニット３３２の消費電力が増大しないため、無駄な消費電力の増大を回避できる。

なお、ファンユニット３３２が複数のファンを含む場合、各ファンの位置とラック内位置の対応関係を含むファン配置情報を用いて、ファン毎に回転数を制御してもよい。

開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。

Claims (6)

1. 情報処理システムに含まれる処理部の温度変化に対する、前記処理部の第１の消費電力と前記情報処理システムに含まれる空調機器の第２の消費電力との総和である第３の消費電力の変化を示す相関情報を格納する格納部と、
   前記第３の消費電力の測定値と前記処理部の温度の測定値とを用いて前記相関情報を求め、求めた前記相関情報を前記格納部に格納し、前記格納部に格納された前記相関情報を参照して、前記第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際の前記処理部の温度に基づいて、前記処理部の温度の目標値を求め、前記目標値に基づいて前記空調機器を制御する制御信号を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記制御部は、前記第３の消費電力を削減するような前記処理部の温度を前記目標値として求め、前記処理部の温度が前記目標値に近づくように前記空調機器を制御する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
3. 前記制御部は、前記空調機器に含まれるファンの回転数を制御する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の情報処理装置。
4. 前記格納部は、前記処理部を含む複数の処理部の位置と前記空調機器に含まれる複数のファンの位置との関係を示す位置情報をさらに格納し、前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記相関情報に含まれる前記処理部の位置に対応する位置にあるファンの回転数を制御する前記制御信号を出力することを特徴とする請求項３記載の情報処理装置。
5. 情報処理システムに含まれる処理部の温度変化に対する、前記処理部の第１の消費電力と前記情報処理システムに含まれる空調機器の第２の消費電力との総和である第３の消費電力の測定値と、前記処理部の温度の測定値とを用いて、前記第３の消費電力の変化を示す相関情報を求め、
   求めた前記相関情報を格納部に格納し、
   前記相関情報を参照して、前記第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際の前記処理部の温度に基づいて、前記処理部の温度の目標値を求め、
   前記目標値に基づいて前記空調機器を制御する
   ことを特徴とする制御方法。
6. コンピュータのためのプログラムであって、
   前記コンピュータは、情報処理システムに含まれる処理部の温度変化に対する、前記処理部の第１の消費電力と前記情報処理システムに含まれる空調機器の第２の消費電力との総和である第３の消費電力の測定値と、前記処理部の温度の測定値とを用いて、前記第３の消費電力の変化を示す相関情報を求め、求めた前記相関情報を格納部に格納し、
   前記プログラムは、
   前記相関情報を参照して、前記第３の消費電力が相対的に低い消費電力を示す際の前記処理部の温度に基づいて、前記処理部の温度の目標値を求め、
   前記目標値に基づいて前記空調機器を制御する制御信号を出力する
   処理を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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