WO2021229686A1 - 制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

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裕也 南
俊宏 林
直樹 花岡
美帆 岩本
英俊 高田
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/04—Arrangements for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • H02J3/06—Controlling the transfer of power between connected networks; Controlling load sharing between connected networks

Definitions

  • the present invention relates to a technique for transferring a load between servers at a plurality of sites.
  • GSLB Global Server Load Balancing
  • solar power generation (PV: Photovoltaic) can be regenerated. It is also equipped with a power generation unit using energy, and the electric power generated by the power generation unit has been used.
  • Non-Patent Document 1 discloses that the distributed Web server optimizes the electric power with QoS as a constraint condition.
  • VPP Virtual Power Plant
  • the present invention has been made in view of the above points, and in a service providing system that provides services by servers provided at a plurality of bases, it is possible to quickly control an increase or decrease in power consumption in response to a request for an increase or decrease in power consumption.
  • the purpose is to provide technology that makes it possible to do so.
  • control device that controls power consumption in a service providing system that provides services by servers provided at each of a plurality of geographically dispersed bases.
  • a target power setting unit that sets a target power value for the site based on a request for an increase or decrease in power consumption at the site provided with the server.
  • a control device including a load balance setting unit that transfers a load between a plurality of servers based on the target power value is provided.
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of the system according to the embodiment of the present invention.
  • the system includes a load control device 100 and a GSLB device 200, which can communicate via the network 300.
  • a GSLB device 200 which can communicate via the network 300.
  • Each base is equipped with one or more servers, and the one or more servers provide services to a large number of client terminals.
  • the service is, for example, online shopping site provision, video distribution, cloud infrastructure provision, etc., but is not limited to these.
  • a system consisting of these plurality of servers may be called a service providing system.
  • a system consisting of a plurality of bases equipped with a server may be called a service providing system.
  • Each base is assumed to be a building such as a communication building or a data center, but such an assumption is an example.
  • a “base” may be in a narrower range than a building (eg, 1 floor, 1 room, etc.), and a “base” may be in a wider range than a building (eg, a group of buildings, a town, a city, etc.). , Prefecture, region, etc.).
  • the load control device 100 moves the load of the server between the bases based on the target power value of each base based on the DR request at each base and the amount of power generation (solar radiation amount, etc.), thereby consuming the power of each base. Controls the power consumption so that it approaches the target power value.
  • the load control device may be referred to as a power consumption control device or a control device.
  • the GSLB device 200 is used as an example of the means for moving the load of the server between the bases.
  • this is not the only means of moving the load on the server between bases.
  • live migration can be used as a means of moving the load of the server between bases.
  • the "GSLB device 200" is not limited to a device physically composed of one device, but may be a system composed of a plurality of devices.
  • a connection request (eg, an HTTP request, hereinafter referred to as a request) from a client terminal 400 is distributed by the GSLB device 200 to any of the servers 2A, server 2B, and server 2C.
  • the GSLB device 200 periodically performs a health check of each server. For example, when a failed server is detected, the server is prevented from accessing the server.
  • weighting such as 3: 2: 1 is set for the three distribution destinations of the server 2A, the server 2B, and the server 2C as setting parameters.
  • 3/6 is connected to Server 2A
  • 2/6 is connected to Server 2B
  • 1/6 is Server. Connected to 2C.
  • the client terminal 400 sends a DNS request specifying the domain name of the service to the GSLB device 200.
  • the GSLB device 200 returns, for example, the IP address of the server 2A to the client terminal 400 based on the above weights.
  • the client terminal 400 transmits a request to the server 2A.
  • the base A is provided with the redundant server 2A-1 and the server 2A-2
  • the base B is provided with the redundant server 2B-1 and the server 2B-2.
  • the GSLB device 200-1 executes load balancing control for the server 2A-1 and the server 2B-1
  • the GSLB device 200-2 executes the load balancing control for the server 2A-2 and the server 2B-2.
  • FIG. 3A shows a normal state, and in this case, it is assumed that the GSLB devices 200-1 and 200-2 are operating so that requests are distributed between the bases A and the base B by 50% each. do.
  • the load control device 100 changes the settings of the GSLB devices 200-1 and 200-2 to the servers 2A-1 and 2A-2.
  • the distribution ratio is increased, and the distribution ratio to the servers 2B-1 and 2B-2 is decreased. That is, the load is moved to the servers 2A-1 and 2A-2 to reduce the load on the servers 2B-1 and 2B-2.
  • the power consumption of the base B can be reduced.
  • requests for increase / decrease in power consumption at each base for example, requests for improving the utilization rate of renewable energy, requests for responding to requests for increased / decreased DR from electric power companies, and dynamic pricing have been realized. It is assumed that there will be demands related to the minimization of the electricity purchase price.
  • the weather is good at a base equipped with a solar power generation device, and a large amount of power can be obtained by solar power generation.
  • the grid can be made to follow the renewable energy output under unstable renewable energy output such as solar power generation and wind power generation. It also includes stabilizing.
  • Minimizing the power purchase price when dynamic pricing is realized means that when the power charge changes according to geographical division, time zone, etc., for example, the power consumption of a base with a low power charge becomes high. It is to control the load of the server so that the power consumption of the base where the power charge is high is low.
  • the response speed will be slightly slower, but it is possible to cause a larger increase or decrease in energy.
  • FIG. 4 shows a configuration example of the base A in the present embodiment.
  • FIG. 4 shows the base A as an example, but other bases have the same configuration. However, there may be a base that does not have the power generation unit 1.
  • the base A is a power distribution unit 3A connected to a power generation unit 1A that generates power with renewable energy such as solar energy, a server 2A that provides services, and a distribution network 10A provided by an electric power company or the like. It has ancillary equipment 4A such as air conditioning and lighting of a server room, and a monitoring control device 5A.
  • server 2A may be physically one server or a server group composed of a plurality of servers. Further, the “server 2A” may be a virtual function such as a container. However, even a virtual function such as a container actually operates on a computer (physical server) that consumes power.
  • a server is shown as a device for providing services in FIG. 4, a communication device such as a router or a switch is provided in addition to the server, and the communication device also has power consumption control according to the present embodiment. It may be a target. Further, it may be assumed that the communication device is also realized by the server. Servers and communication devices may be collectively referred to as consumer devices.
  • the distribution unit 3A supplies the power received from the distribution network 10 to the server 2A and the ancillary equipment 4A. However, when the power generation unit 1A is sufficiently generating power (when the voltage is high), the power supply to the server 2A is performed by the power generation unit 1A. Further, the distribution unit 3A can also transfer the surplus electric power among the electric power generated by the power generation unit 1A to another base, if necessary.
  • the monitoring and control device 5A can perform control communication with each part by the communication network in the base. Further, the monitoring control device 5A is connected to the load control device 100 via the network 300.
  • the monitoring control device 5A can acquire the load (eg, the number of requests, the number of simultaneous connections, the CPU usage rate, the memory usage rate, etc.) in the server 2A from the server 2A and notify the load control device 100 of it. ..
  • the monitoring control device 5A can control the ancillary equipment 4A based on, for example, a command from the load control device 100. Controls include, for example, lighting ON / OFF, air conditioning temperature setting change, and the like.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the load control device 100.
  • the load control device 100 includes a target power setting unit 110, a service load prediction unit 120, a load balance setting unit 130, a load-power consumption correspondence table storage unit 140, and a service load measurement unit 150. The operation of each part will be described later.
  • the load control device 100 may be physically one device (computer) or a system composed of a plurality of devices.
  • the load control device 100 can be realized by, for example, causing a computer to execute a program describing the processing contents described in the present embodiment.
  • the "computer” may be a physical machine or a virtual machine on the cloud.
  • the "hardware” described here is virtual hardware.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), saved, and distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the above computer.
  • the computer of FIG. 6 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, and the like, which are connected to each other by a bus BS, respectively.
  • the program that realizes the processing on the computer is provided by, for example, a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed in the auxiliary storage device 1002 from the recording medium 1001 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores the installed program and also stores necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 1004 realizes the function related to the load control device 100 according to the program stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network.
  • the display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) or the like by a program.
  • the input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, and the like, and is used for inputting various operation instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result.
  • the service load prediction unit 120 predicts the future load of the service from information such as the past load of the target service. More specifically, the service load prediction unit 120 predicts the number of requests per unit time for the target service at a certain time t in the future.
  • the service load prediction unit 120 may use the server 2A and the server at a certain time t in the future. Predict the number of requests per unit time to 2B and server 2C.
  • the time t is the time obtained by adding T seconds to the current time. Is.
  • the time t is not limited to this.
  • the load prediction method is not limited to a specific method, but the load can be predicted by using, for example, an ARIMA model or a regression analysis.
  • the target power setting unit 110 sets (determines) a target power value (target power consumption) for each base at time t, and notifies the load balance setting unit 130 of the target power value.
  • the target power setting unit 110 is the base A, the base B, and the base C, respectively.
  • Set the target power value It is not essential to set the target power value of all the bases equipped with the server that provides the target service.
  • the target power value may be set only for the bases that need to increase or decrease the power consumption. An example of what kind of value is set as the "target power value" will be described below.
  • the target power setting unit 110 periodically performs power consumption of each current consumable device (server, ancillary equipment, etc.) at each base, DR request from the power company, and dynamic pricing from the monitoring control device 5 at each base.
  • a current consumable device server, ancillary equipment, etc.
  • DR request from the power company
  • dynamic pricing from the monitoring control device 5 at each base.
  • the target power setting unit 110 sets the target power value to 450 kW based on the lower DR request to the base A. Further, the target power setting unit 110 knows that the amount of power generated at the base B in fine weather is 50 kW, and determines the target power value to be 550 kW. For base C, the target power value will be 500 kW without any change. Regarding the target power value setting in such a form, since the service load prediction is not considered at this point, the actual power consumption after the load balance setting may be different from the target power value.
  • the target power value is set so that the power consumption of the base with the low power charge becomes high, that is, the power charge approaches the lowest as a whole. May be set.
  • the power consumption of all the bases A to C that provide the target service is set to 100% so that the power consumption at the base C is high.
  • an increase / decrease value such as reducing the power consumption by 20 kW for the base A or increasing the power consumption by 20 kW for the base B may be set as the target power value.
  • the target power consumption (kWh) for each base may be set as the target power value.
  • the target power setting unit 110 notifies the load balance setting unit 130 of the target power value set as described above.
  • the load balance setting unit 130 includes the predicted load of the service at the time t predicted by the service prediction load unit 120, the target power value set by the target power setting unit 110, and the load-power consumption correspondence table storage unit. Based on the load-power consumption correspondence table stored in 140 and the information from the service load measurement unit 150, the parameters (load balance) to be set in the GSLB device 200 are calculated, and the calculated parameters are used in the GSLB device 200. Set to.
  • the load-power consumption correspondence table for example, as shown in FIG. 8, correspondence information between the load (example: the number of requests to the server per unit time) and the power consumption of the server is recorded.
  • the load may be, for example, a CPU usage rate or the like.
  • the service load measuring unit 150 measures the load for each server (eg, the number of requests per unit time) and notifies the load balance setting unit 130 of the load.
  • the load balance setting unit 130 needs to reduce the load of the base A (server 2A) from 60 to 20 in order to reduce the power consumption of the base A by 20 kW by referring to the load-power consumption correspondence table. It is determined that the load of the base B (server 2B) needs to be increased from 60 to 100 in order to increase the power consumption of the base B by 20 kW.
  • the GSLB device 200 that has received the setting executes the distribution of requests according to the setting.
  • any or all of the service load forecast values, the load-power consumption correspondence table, and the current service load values may not be used. That is, any one or all of the service load prediction unit 120, the load-power consumption correspondence table storage unit 140, and the service load measurement unit 150 may not be provided.
  • the GSLB device 200 is used to transfer the load between the servers in the form of request distribution control, but the method of load transfer is not limited to this.
  • the load balance setting unit 130 instructs the server 2A and the server 2B to move the virtual machine operating on the server 2A by live migration. It may be moved to the server 2B.
  • the load control is performed only for the server, but the power control for the auxiliary equipment 4 (air conditioning, lighting, etc.) may be performed in addition to the control for the server.
  • the load balance setting unit 130 monitors the base A.
  • the control device 5A is instructed to raise the set temperature of the air conditioner in the server room by a predetermined range (for example, 1 ° C.).
  • the monitoring control device 5A may automatically control the air conditioning according to the instruction, or the operator may manually control the air conditioning by looking at the instruction displayed on the monitoring control device 5A.
  • the business operator can control the server load of the user by utilizing the GSLB device, thereby controlling the energy consumption, generating negative / positive watts, and controlling the renewable energy utilization rate. It can be maximized.
  • This specification describes at least the control devices, control methods, and programs described in the following items.
  • (Section 1) It is a control device that controls the power consumption in a service providing system that provides services by servers provided in each of multiple geographically dispersed bases.
  • a target power setting unit that sets a target power value for the site based on a request for an increase or decrease in power consumption at the site provided with the server.
  • a control device including a load balance setting unit that moves a load between a plurality of servers based on the target power value.
  • the load balance setting unit performs load transfer by setting a distribution weight for a wide area load distribution device that controls distribution of requests in the service providing system.
  • a control method including a load balance setting step for transferring a load between a plurality of servers based on the target power value.
  • (Section 6) A program for causing a computer to function as each part in the control device according to any one of the items 1 to 4.

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Abstract

地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御装置であって、前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定部と、前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定部とを備える。

Description

制御装置、制御方法、及びプログラム
　本発明は、複数拠点のサーバ間で負荷移動を行う技術に関連するものである。
　複数のサーバを用いてＷｅｂサイトを構築し、ロードバランサ（以下ＬＢ）でリクエストを複数のサーバに振り分けることが従来から行われている。これにより、能力不足時の拡張を容易にしたり（拡張性）、一部のサーバが故障した時のサービス全体の停止を防いだり（可用性）することができる。
　また、複数の拠点間でＬＢの機能を実現する広域負荷分散（ＧＳＬＢ：Global Server Load Balancing）も使用されている。
　一方、データセンタや通信ビル等の拠点においては、配電網を介して商用電源から電力を受電し、サーバ等に電力を供給することに加えて、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）等の再生可能エネルギーによる発電部を備え、発電部で発電された電力を利用することも行われてきている。
　なお、非特許文献１には、分散型Ｗｅｂサーバにおいて、ＱｏＳを制約条件として電力の最適化を行うことが開示されている。
「分散型Webサーバでの負荷変動を考慮した省電力化のためのノード状態制御」、情報処理学会論文誌 コンピューティングシステム, vol.2, No.2, 75-88, July, 2009.
　将来設置される電力の需給調整市場においては、大規模な電力の増減を迅速に行うことを可能とするＶＰＰ（Virtual Power Plant）が求められているが、従来技術では、規模・応答速度ともにそれらに対応することは難しい。また、今後、更に安価になり大量導入が予測される出力の不安定な再生可能エネルギーを自家消費するために、発電量に合わせた電力消費をすることも求められてくる。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数拠点に備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおいて、消費電力の増減に関する要求に応じて迅速に消費電力の増減の制御を行うことを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御装置であって、
　前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定部と、
　前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定部と
　を備える制御装置が提供される。
　開示の技術によれば、複数拠点に備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおいて、消費電力の増減に関する要求に応じて迅速に消費電力の増減の制御を行うことを可能とする技術が提供される。
本発明の実施の形態におけるシステムの全体構成図である。 広域負荷分散の制御例を説明するための図である。 本実施の形態における制御の概要を説明するための図である。 拠点の構成例を示す図である。 負荷制御装置の構成図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。 負荷制御装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 負荷‐消費電力対応テーブルの例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　（システム構成）
　図１に、本発明の実施の形態におけるシステムの全体構成例を示す。図１に示すように、本システムには、負荷制御装置１００とＧＳＬＢ装置２００が備えられ、これらはネットワーク３００を介して通信可能である。また、地理的に分散して配置された複数の拠点（図１の例では拠点Ａ～Ｚ）が存在し、拠点内のサーバ等がネットワーク３００を介して負荷制御装置１００と通信可能である。
　各拠点は、１以上のサーバを備え、当該１以上のサーバは多数のクライアント端末にサービスを提供する。当該サービスは、例えばオンラインショッピングサイト提供、映像配信、クラウド基盤提供等であるが、これらに限られない。これらの複数サーバからなるシステムをサービス提供システムと呼んでもよい。また、サーバを備えた複数拠点からなるシステムをサービス提供システムと呼んでもよい。
　各拠点は、通信ビルやデータセンタ等の建物であることを想定しているが、そのような想定は一例である。「拠点」は、建物よりも狭い範囲のもの（例：１フロア、１部屋等）であってもよいし、「拠点」は、建物よりも広い範囲のもの（例：建物群、町、市、県、地域等）であってもよい。
　負荷制御装置１００は、各拠点におけるＤＲ要請や発電量（日射量等）等に基づく各拠点の目標電力値等に基づいて、拠点間でサーバの負荷を移動させることにより、各拠点の消費電力が目標電力値に近づくように、消費電力の制御を行う。なお、負荷制御装置を、消費電力制御装置あるいは制御装置と呼んでもよい。
　本実施の形態では、拠点間でサーバの負荷を移動させる手段の例として、ＧＳＬＢ装置２００を使用する。ただし、拠点間でサーバの負荷を移動させる手段はこれに限られるわけではない。例えば、拠点間でサーバの負荷を移動させる手段として、ライブマイグレーションを用いることも可能である。
　（動作概要）
　まず、拠点間でサーバの負荷を移動させる手段としてのＧＳＬＢ装置２００の動作の概要を、図２を参照して説明する。なお、「ＧＳＬＢ装置２００」は、物理的に１つの装置からなるものに限らず、複数装置からなるシステムであってもよい。
　図２に示す例では、地理的に分散して配置された拠点Ａ～Ｃが存在し、各拠点にはサーバ２（サーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、サーバ２Ｃ）が存在する。ＧＳＬＢ装置２００によりクライアント端末４００からの接続リクエスト（例：ＨＴＴＰリクエスト、以下、リクエストと呼ぶ）が、サーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、サーバ２Ｃのうちのいずれかのサーバに振り分けられる例を説明する。
　Ｓ０（ステップ０）において、ＧＳＬＢ装置２００は、定期的に各サーバのヘルスチェックを行っており、例えば故障したサーバを検知したら、当該サーバへのアクセスをさせないようにする。
　また、ＧＳＬＢ装置２００には、設定パラメータとして、サーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、サーバ２Ｃの３つの振り分け先に対して、例えば３：２：１といった重み付けが設定されている。この場合、「サーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、サーバ２Ｃ」により提供されるサービスへの全アクセスのうち、３／６がサーバ２Ａに接続され、２／６がサーバ２Ｂに接続され、１／６がサーバ２Ｃに接続される。
　Ｓ１において、クライアント端末４００が、サービスのドメイン名を指定したＤＮＳリクエストをＧＳＬＢ装置２００に送信する。Ｓ２において、ＧＳＬＢ装置２００は上記の重みに基づいて、例えば、サーバ２ＡのＩＰアドレスをクライアント端末４００に返す。この場合、Ｓ３において、クライアント端末４００は、サーバ２Ａに対してリクエストを送信する。
　実際には、多くのクライアント端末が存在し、各クライアント端末からのリクエストがサーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、サーバ２Ｃのいずれかに振り分けられることで、上記重みに基づいた拠点間での負荷分散が実現される。
　図３を参照して、本実施の形態における負荷分散制御１００により実現される、拠点Ａと拠点Ｂとの間での消費電力制御の例を説明する。
　図３に示す例では、拠点Ａに冗長化されたサーバ２Ａ－１とサーバ２Ａ－２が備えられ、拠点Ｂに冗長化されたサーバ２Ｂ－１とサーバ２Ｂ－２が備えられている。また、ＧＳＬＢ装置２００－１が、サーバ２Ａ－１とサーバ２Ｂ－１に対する負荷分散制御を実行し、ＧＳＬＢ装置２００－２が、サーバ２Ａ－２とサーバ２Ｂ－２に対する負荷分散制御を実行する。
　図３の（ａ）は、通常状態を示しており、この場合、拠点Ａと拠点Ｂ間でリクエストが５０％ずつで振り分けられるようにＧＳＬＢ装置２００－１、２００－２が動作しているとする。
　その後、拠点Ｂにおいて、消費電力を減少させる要求があったとすると、負荷制御装置１００は、ＧＳＬＢ装置２００－１、２００－２の設定変更を行うことで、サーバ２Ａ－１、２Ａ－２への振り分けの割合を増加させ、サーバ２Ｂ－１、２Ｂ－２への振り分けの割合を減少させる。つまり、サーバ２Ａ－１、２Ａ－２に負荷を移動させて、サーバ２Ｂ－１、２Ｂ－２の負荷を下げる。これにより、拠点Ｂの消費電力を下げることができる。
　各拠点における消費電力の増減の要求としては、例えば、再生可能エネルギーの利用率の向上に関わる要求、電力会社からの上げＤＲ要請／下げＤＲ要請への対応に関わる要求、ダイナミックプライシングが実現された際の電力購入価格の最小化に関わる要求、等が想定される。
　再生可能エネルギーの利用率の向上に関わる要求として、例えば、太陽光発電装置を備える拠点において天気がよく、太陽光発電により大きな電力が得られるので、それを有効に利用するために、当該拠点のサーバの消費電力を増加させる要求がある。また、再生可能エネルギーの利用率の向上に関わる要求には、太陽光発電や風力発電等の不安定な再生可能エネルギー出力の下で、電力需要を再生可能エネルギー出力に追従させることで、系統を安定化させることも含まれる。
　ダイナミックプライシングが実現された際の電力購入価格の最小化とは、地理的区分毎、時間帯毎等に応じて電力料金が変化する場合において、例えば、電力料金の安い拠点の消費電力が高くなり、電力料金の高い拠点の消費電力が低くなるようにサーバの負荷を制御することである。
　サーバの負荷と消費電力には正の相関があることから、ＧＳＬＢ装置２００を活用して特定のサーバの負荷を制御することで、結果的に消費電力を制御することができる。また、制御を迅速に行うことができる。
　更に、拠点における空調やサーバルームの照明等の付随設備も併せて制御することで、応答速度はやや遅くなるものの、より大規模なエネルギー増減を引き起こすことも可能である。
　以下、本システムの構成と動作をより詳細に説明する。
　（拠点の構成例）
　図４に、本実施の形態における拠点Ａの構成例を示す。図４は例として拠点Ａを示しているが、他の拠点も同様の構成を備える。ただし、発電部１を備えない拠点が存在してもよい。
　図４に示すように、拠点Ａは、太陽光等の再生可能エネルギーで発電を行う発電部１Ａ、サービスを提供するサーバ２Ａ、電力会社等により提供される配電網１０Ａと接続される配電部３Ａ、空調やサーバルームの照明等の付随設備４Ａ、及び監視制御装置５Ａを有する。
　なお、「サーバ２Ａ」は、物理的に１つのサーバであってもよいし、複数サーバからなるサーバ群であってもよい。また、「サーバ２Ａ」が、コンテナのような仮想的な機能であってもよい。ただし、コンテナのような仮想的な機能であっても、実際には電力を消費するコンピュータ（物理サーバ）上で動作する。
　なお、図４には、サービス提供のための装置としてサーバが示されているが、サーバに加えてルータ、スイッチ等の通信装置が備えられ、通信装置についても本実施の形態における消費電力制御の対象であってもよい。また、通信装置も、サーバにより実現されると想定してもよい。サーバや通信装置を総称して消費機器と称してもよい。
　配電部３Ａは、配電網１０から受電した電力をサーバ２Ａ及び付随設備４Ａに給電する。ただし、発電部１Ａが十分に発電をしているとき（電圧が高いとき）には、サーバ２Ａへの給電は発電部１Ａにより行われる。また、配電部３Ａは、必要に応じて、発電部１Ａが生成した電力のうち、余った電力を他拠点に融通することも可能である。
　監視制御装置５Ａは、拠点内通信網により、各部と制御通信を行うことが可能である。また、監視制御装置５Ａは、ネットワーク３００を介して負荷制御装置１００と接続される。
　例えば、監視制御装置５Ａは、サーバ２Ａにおける負荷（例：リクエスト数、同時接続数、ＣＰＵ使用率、メモリ使用率等）をサーバ２Ａから取得し、それを負荷制御装置１００に通知することができる。
　また、監視制御装置５Ａは、例えば負荷制御装置１００からの命令に基づいて、付随設備４Ａを制御することができる。制御としては、例えば、照明のＯＮ／ＯＦＦ、空調の温度設定変更等がある。
　（負荷制御装置の構成例）
　図５に、負荷制御装置１００の構成例を示す。図５に示すように、負荷制御装置１００は、目標電力設定部１１０、サービス負荷予測部１２０、負荷バランス設定部１３０、負荷―消費電力対応テーブル格納部１４０、サービス負荷計測部１５０を備える。各部の動作については後述する。負荷制御装置１００は、物理的に１つの装置（コンピュータ）であってもよいし、複数の装置から構成されるシステムであってもよい。
　＜ハードウェア構成例＞
　本実施の形態における負荷制御装置１００は、例えば、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。なお、この「コンピュータ」は、物理マシンであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。仮想マシンを使用する場合、ここで説明する「ハードウェア」は仮想的なハードウェアである。
　上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図６は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図６のコンピュータは、それぞれバスＢＳで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、負荷制御装置１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（負荷制御装置の動作例）
　次に、図７に示すフローチャートの手順に沿って、負荷制御装置１００の動作例を説明する。以下では、対象とするサービスが、拠点Ａのサーバ２Ａ、拠点Ｂのサーバ２Ｂ、拠点Ｃのサーバ２Ｃにより提供される場合を例にとって説明する。
　＜Ｓ１０１＞
　Ｓ１０１において、サービス負荷予測部１２０は、対象とするサービスの過去の負荷等の情報から当該サービスの将来の負荷を予測する。より具体的には、サービス負荷予測部１２０は、将来のある時刻ｔにおける対象とするサービスへの単位時間当たりのリクエスト数を予測する。
　例えば、対象とするサービスが、拠点Ａのサーバ２Ａ、拠点Ｂのサーバ２Ｂ、拠点Ｃのサーバ２Ｃにより提供される場合において、サービス負荷予測部１２０は、将来のある時刻ｔにおける、サーバ２Ａ、サーバ２Ｂ、及びサーバ２Ｃへの単位時間当たりのリクエスト数を予測する。
　現在時刻から、Ｓ１０１～Ｓ１０３の制御により、各拠点のサーバの負荷（リクエスト数）の移動が完了するまでの時間がＴ秒であるとすると、時刻ｔは、現在時刻にＴ秒を加えた時刻である。ただし、時刻ｔはこれに限られない。
　なお、負荷としてリクエスト数を用いることは一例である。例えば、同時接続ユーザ数、サービスに係るサーバ全体のＣＰＵ使用率等を負荷として使用することとしてもよい。また、負荷の予測方法は特定の方法に限られないが、例えば、ＡＲＩＭＡモデルや回帰分析等を用いて負荷の予測を行うことができる。
　＜Ｓ１０２＞
　Ｓ１０２において、目標電力設定部１１０は、時刻ｔにおける拠点毎の目標電力値（目標となる消費電力）を設定（決定）し、当該目標電力値を負荷バランス設定部１３０に通知する。
　例えば、対象とするサービスが、拠点Ａのサーバ２Ａ、拠点Ｂのサーバ２Ｂ、拠点Ｃのサーバ２Ｃにより提供される場合において、目標電力設定部１１０は、拠点Ａ、拠点Ｂ、及び拠点Ｃそれぞれの目標電力値を設定する。なお、対象とするサービスを提供するサーバを備える全ての拠点の目標電力値を設定することは必須ではない。例えば、消費電力の上げ又は下げを要する拠点のみの目標電力値を設定することとしてもよい。どのような値を「目標電力値」とするかについては、下記で例を説明する。
　目標電力設定部１１０は、例えば定期的に、各拠点の監視制御装置５から、各拠点における、現在の各消費機器（サーバ、付随設備等）の消費電力、電力会社からのＤＲ要請、ダイナミックプライシングが実現された際の電力料金、再生可能エネルギーについての状況（天気、風力等）等の情報を収集している。現在のこれらの情報から、時刻ｔでの情報は推定可能である。
　目標電力設定部１１０は、上記の情報を用いて、時刻ｔにおける拠点毎の目標電力値を設定する。例えば、対象とするサービスが、拠点Ａのサーバ２Ａ、拠点Ｂのサーバ２Ｂ、拠点Ｃのサーバ２Ｃにより提供される場合において、目標電力設定部１１０が、拠点Ａにおいて５０ｋＷの下げＤＲ要請があり、発電部１Ｂとして太陽光発電設備を持つ拠点Ｂにおいて、天気の悪い状態から晴天になったことを検知したとする。また、現在の消費電力（拠点内全体の消費電力の合計）が拠点Ａ＝５００ｋＷ、拠点Ｂ＝５００ｋＷ、拠点Ｃ＝５００ｋＷであるとする。
　目標電力設定部１１０は、拠点Ａに対し、下げＤＲ要請に基づき、目標電力値を４５０ｋＷと設定する。また、目標電力設定部１１０は、拠点Ｂにおける晴天時の発電量が５０ｋＷであることを把握しており、目標電力値を５５０ｋＷと決定する。拠点Ｃについては変更なく５００ｋＷを目標電力値とする。このような形での目標電力値設定に関して、この時点では、サービス負荷予測を考慮していないので、負荷バランス設定後の実際の消費電力は目標電力値と異なり得る。
　また、例えば、時刻ｔの時間帯における電力料金が拠点間で異なる場合において、電力料金の安い拠点の消費電力が高くなるように、つまり、全体として電力料金が最安に近づくように目標電力値を設定してもよい。例えば、電力料金が、「拠点Ａ＝拠点Ｂ＞拠点Ｃ」である場合に、拠点Ｃでの消費電力が高くなるように、対象サービスを提供する拠点Ａ～Ｃ全体の消費電力を１００％としたときに、「拠点Ａ＝３０％、拠点Ｂ＝３０％、拠点Ｃ＝４０％」という形で目標電力値を設定してもよい。
　また、目標電力値の設定を「大小」のような曖昧な情報で設定してもよい。例えば、上記の状況（拠点Ａ＝下げＤＲ要請、拠点Ｂ＝晴天になった）においては、拠点Ａに対して「小」（消費電力を小さくする）、拠点Ｂに対して「大」（消費電力を大きくする）を目標電力値として設定してもよい。
　また、例えば、拠点Ａに対して消費電力を２０ｋＷ減らす、拠点Ｂに対して消費電力を２０ｋＷ増加させる、といった増減値を目標電力値として設定してもよい。また、拠点毎の目標とする消費電力量（ｋＷｈ）を目標電力値として設定してもよい。
　目標電力設定部１１０は、上記にようにして設定した目標電力値を負荷バランス設定部１３０に通知する。
　＜Ｓ１０３＞
　Ｓ１０３において、負荷バランス設定部１３０は、サービス予測負荷部１２０により予測された時刻ｔのサービスの予測負荷と、目標電力設定部１１０により設定された目標電力値と、負荷‐消費電力対応テーブル格納部１４０に格納されている負荷‐消費電力対応テーブルと、サービス負荷計測部１５０からの情報とに基づいて、ＧＳＬＢ装置２００に設定すべきパラメータ（負荷バランス）を算出し、算出したパラメータをＧＳＬＢ装置２００に設定する。
　負荷‐消費電力対応テーブルには、例えば図８に示すように、負荷（例：サーバへの単位時間当たりのリクエスト数）とサーバの消費電力との対応情報が記録されている。なお、負荷は、例えばＣＰＵ使用率等であってもよい。また、サービス負荷計測部１５０は、サーバ毎の負荷（例：単位時間当たりのリクエスト数）を計測し、それを負荷バランス設定部１３０に通知している。
　例えば、負荷バランス設定部１３０は、拠点Ａに対して消費電力を２０ｋＷ減らす、拠点Ｂに対して消費電力を２０ｋＷ増加させるという目標電力値を目標電力設定部１１０から受信し、また、時刻ｔのサービス負荷として、「２００」をサービス負荷予測部１２０から受信したとする。また、サービス負荷計測部１５０から受信した現在の負荷が「拠点Ａのサーバ２Ａ＝６０、拠点Ｂのサーバ２Ｂ＝６０、拠点Ｃのサーバ２Ｃ＝６０」であるとする。
　この場合、負荷バランス設定部１３０は、負荷‐消費電力対応テーブルを参照することにより、拠点Ａの消費電力を２０ｋＷ減らすために、拠点Ａ（サーバ２Ａ）の負荷を６０から２０にする必要があると判断し、拠点Ｂの消費電力を２０ｋＷ増加させるために、拠点Ｂ（サーバ２Ｂ）の負荷を６０から１００にする必要があると判断する。
　また、サービス全体の負荷予測が２００なので、負荷バランス設定部１３０は、拠点Ｃ（サーバ２Ｃ）の負荷を２００－２０－１００＝８０にする必要があると判断する。つまり、拠点Ａ、Ｂ、Ｃのリクエスト数の比率は、拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝２０：１００：８０＝１：５：４になる。
　よって、負荷バランス設定部１３０は、ＧＳＬＢ装置２００に設定するパラメータ（リスエスト数の重み）として、「拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝１：５：４」を算出し、これをＧＳＬＢ装置２００に設定する。設定を受けたＧＳＬＢ装置２００は、設定に従ってリクエストの振り分けを実行する。
　なお、サービス負荷予測の値、負荷‐消費電力対応テーブル、及び現在のサービス負荷の値のうちのいずれか又は全部を使用しないこととしてもよい。つまり、サービス負荷予測部１２０、負荷‐消費電力対応テーブル格納部１４０、サービス負荷計測部１５０のうちのいずれか又は全部を備えないこととしてもよい。
　サービス負荷予測の値、負荷‐消費電力対応テーブル、及び現在のサービス負荷の値を使用しない場合において、例えば、負荷バランス設定部１３０は、拠点Ａに対して「小」（消費電力を小さくする）、拠点Ｂに対して「大」（消費電力を大きくする）を目標電力値として設定されたとすると、ＧＳＬＢ装置２００に設定するパラメータの値をある決められた値だけ変更する。例えば、変更前の重みが「拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝３：３：４」であるとした場合に、変更後の重みを「拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝２：４：４」とする。
　また、負荷バランス設定部１３０に対象サービスのサービス要件（ＳＬＡ、ＳＬＯ等）を入力し、負荷バランス設定部１３０は、サービス要件を制約として使用して、ＧＳＬＢ装置２００に設定するパラメータを算出してもよい。例えば、サービス要件の制約を用いない場合において、重みが「拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝０：２：３」になる場合において、サービス要件により、可用性あるいは信頼性の観点で少なくとも拠点Ａと拠点Ｂを振り分け先に含めなければならない場合には、負荷バランス設定部１３０は、重みを例えば「拠点Ａ：拠点Ｂ：拠点Ｃ＝１：１：３」とする。
　なお、上記の例では、ＧＳＬＢ装置２００により、リクエストの振り分け制御の形でサーバ間での負荷移動を行うこととしているが、負荷移動の方法はこれに限られるわけではない。例えば、サーバ２Ａの負荷をサーバ２Ｂに移動させたい場合において、負荷バランス設定部１３０は、サーバ２Ａとサーバ２Ｂに対して指示することで、サーバ２Ａ上で動作する仮想マシンを、ライブマイグレーションにより、サーバ２Ｂに移動させることとしてもよい。
　また、上記の例ではサーバのみについての負荷制御を行うこととしているが、サーバへの制御と合わせて付随設備４（空調、照明等）に対する電力制御を行うこととしてもよい。
　例えば、拠点Ａに対して、下げＤＲ要請があったが、サーバ２Ａの負荷制御のみでは下げＤＲ要請に応える十分な消費電力の削減ができない場合において、負荷バランス設定部１３０は、拠点Ａの監視制御装置５Ａに対して、例えば、サーバルームの空調の設定温度を所定幅（例えば１℃）上げるように指示する。監視制御装置５Ａは指示に従って自動的に空調を制御してもよいし、作業者が監視制御装置５Ａに表示される指示を見て、手動で空調を制御してもよい。
　（実施の形態の効果）
　本実施の形態に係る技術によれば、複数拠点に備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおいて、消費電力の増減に関する要求に応じて迅速に消費電力の増減の制御を行うことが可能となる。
　すなわち、本実施の形態では、例えば事業者がＧＳＬＢ装置を活用して利用者のサーバ負荷を制御することができ、これにより、消費エネルギーを制御し、ネガポジワットの生成や再生可能エネルギー利用率の最大化を実現できる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記の各項に記載した制御装置、制御方法、及びプログラムが記載されている。
（第１項）
　地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御装置であって、
　前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定部と、
　前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定部と
　を備える制御装置。
（第２項）
　前記負荷バランス設定部は、前記サービス提供システムにおいてリクエストの振り分け制御を行う広域負荷分散装置に対して、振り分けの重みを設定することにより、前記負荷移動を行う
　第１項に記載の制御装置。
（第３項）
　前記負荷バランス設定部は、前記負荷移動に加えて、拠点の付随設備に対する消費電力の制御を実行する
　第１項又は第２項に記載の制御装置。
（第４項）
　前記負荷バランス設定部は、前記サービスのサービス要件を制約として用いて、前記負荷移動を行う
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の制御装置。
（第５項）
　地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御方法であって、
　前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定ステップと、
　前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定ステップと
　を備える制御方法。
（第６項）
　コンピュータを、第１項ないし第４項のうちいずれか１項に記載の制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１Ａ　発電部
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ　サーバ
３Ａ　配電部
４Ａ　付随設備
５Ａ　監視制御装置
１０Ａ　配電網
１００　負荷制御装置
１１０　目標電力設定部
１２０　サービス負荷予測部
１３０　負荷バランス設定部
１４０　負荷―消費電力対応テーブル格納部
１５０　サービス負荷計測部
２００　ＧＳＬＢ装置
３００　ネットワーク
４００　クライアント端末
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (6)

  1. 　地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御装置であって、
    　前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定部と、
    　前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定部と
    　を備える制御装置。
  2. 　前記負荷バランス設定部は、前記サービス提供システムにおいてリクエストの振り分け制御を行う広域負荷分散装置に対して、振り分けの重みを設定することにより、前記負荷移動を行う
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記負荷バランス設定部は、前記負荷移動に加えて、拠点の付随設備に対する消費電力の制御を実行する
    　請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　前記負荷バランス設定部は、前記サービスのサービス要件を制約として用いて、前記負荷移動を行う
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の制御装置。
  5. 　地理的に分散して配置された複数拠点のそれぞれに備えられたサーバによりサービスを提供するサービス提供システムにおける消費電力を制御する制御方法であって、
    　前記サーバが備えられた拠点における消費電力の増減に関する要求に基づいて、当該拠点の目標電力値を設定する目標電力設定ステップと、
    　前記目標電力値に基づいて、複数のサーバ間での負荷移動を行う負荷バランス設定ステップと
    　を備える制御方法。
  6. 　コンピュータを、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
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