ITリソースの有効活用

4.5 サーバグリーンIT化実現のポイント

4.5.3 ITリソースの有効活用

一般的にIAサーバの平均CPU利用率は２割程度と言われている。仮想化技術を採用し利用率の低いサーバやストレージを集約することにより、機器の台数を削減することがグリーン IT 化にも有効である。また、日々の運用においても、図 4-5 のように負荷が軽い時期に業務を移動し、未使用となったサーバの電源をオフにする。一方、負荷が増えた場合は、復帰させることにより効率良いサーバ運用が可能となる。サーバは CPU 利用率がほとんどゼロの場合でも６割から７割の電力を消費するため、未使用のサーバを積極的に作り電源をオフにすることが省電力化には有効である。

図 4-5 仮想化技術を活用した省電力化

付録

付録１簡易モデルの作成方法

付録２ 2009 年度JEITA-JAIST 共同研究報告書：JAISTにおける負荷と電力消費の関係

付録１簡易モデルの作成方法

以下は簡易モデル計算に使用したエクセルの例である。ここでは、一番複雑なUPSを使用した例を図で示した。使用するパラメータ及び、図中の注記に従って、配線に使用する電線の抵抗値が異なる場合や、UPSの常時使用電力値が違う場合の簡易モデルの作成に利用していただきたい。

壁電源電圧 V 10 0.00

壁電源からの

配線抵抗値 Ω/Km 3 .2 32 0.00 32 32 Ω/ m

PDU等見なし

配線長 m 5 .0 00

PDU等見なし

抵抗値 Ω 0 .0 32 32

UPS常時使用

電力 W 7 5.00

壁電源配線長ｍ 5 10 15 20 25 30

電流値 A 5 1.6 3.2 4.0 4.8 5.7 6.5

10 9.7 12.9 16.2 19.4 22.6 25.9

15 21.8 29.1 36.4 43.6 50.9 58.2

20 38.8 51.7 64.6 77.6 90.5 103.4

25 60.6 80.8 101.0 121.2 141.4 161.6

30 87.3 116.4 145.4 174.5 203.6 232.7

壁電源配線長ｍ 5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30

電流値 A 5 76.62 78.23 79.04 79.85 80.66 81.46 15.32% 15.65% 15.81% 15.97% 16.13% 16.29%

10 84.70 87.93 91.16 94.39 97.62 100.86 8.47% 8.79% 9.12% 9.44% 9.76% 10.09%

15 96.82 104.09 111.36 118.63 125.90 133.18 6.45% 6.94% 7.42% 7.91% 8.39% 8.88%

20 113.78 126.71 139.64 152.57 165.50 178.42 5.69% 6.34% 6.98% 7.63% 8.27% 8.92%

25 135.60 155.80 176.00 196.20 216.40 236.60 5.42% 6.23% 7.04% 7.85% 8.66% 9.46%

30 162.26 191.35 220.44 249.53 278.62 307.70 5.41% 6.38% 7.35% 8.32% 9.29% 10.26%

5m以下 10ｍ以下 15m以下 20m以下 15m以下 30m以下

500W以下 84.7% 84.4% 84.2% 84.1% 83.9% 83.8%

1KW以下 91.6% 91.3% 90.9% 90.6% 90.3% 90.0%

1.5KW以下 93.6% 93.1% 92.6% 92.1% 91.7% 91.2%

電力損失（PDU+UPS配線）

電力損失（％）

IT機器みなし使用消費電力率（100V 20A配線) 総消費電力

総電力損失

電流は行きと帰りを流れるので、

1m当たりの消費電力は、2倍（0.006464*I*I） UPS使用の場合、PDU二つ分の損失を計算

計算した電力損失を電力使用量に対する百分比（%）を計算

範囲毎の配線長、電流は最大値で計算

100%－電力損失（%）を計算小数点以下、一桁で切り上げ

－44－

付録２ 2009 年度JEITA-JAIST 共同研究報告書:JAISTにおける負荷と電力消費の関係

2009 ^年度 JEITA-JAIST ^{共同研究報告書} :

JAIST における負荷と電力消費の関係

小原泰弘岡本忠男佐藤幸紀宇多仁北陸先端科学技術大学院大学

yasu, tadao, yukinori, zin @jaist.ac.jp

平成 21 ^年 9 ^月 30 ^日

－44－

付録２ 2009 年度JEITA-JAIST 共同研究報告書:JAISTにおける負荷と電力消費の関係

－45－

概要

CPU

の消費電力の増加，発熱量増加，サーバ機器の高密度化が進んでおり，電力の消費量は増加傾向にある．一方で，地球環境の保全，グリーン

への要請から，消費電力の低減および効率的利用が求められる．電力の効率的な利用を実現するための第一歩として，現状の実運用コンピュータサーバ環境における電力消費量の実態を調査することが必要である．

本共同研究は，我が国における数多くのコンピュータサーバ群が電力消費にどのように関わっているかを調査するための，プロトタイプ調査環境について考察し，将来行われていく消費電力調査についの知識を深めるものである．本報告書では，当初の環境として北陸先端科学技術大学院大学のメールシステムにおける消費電力の調査と考察をまとめる．

－45－

－46－

第 1 ^章 ^はじめに

近年，環境への配慮が進み，発熱量の低減や電力の効率的な利用に注目が集まっている．データセンターの電力消費の効率化に向けた技術標準の導入と促進に取り組む団体，グリーングリッド

[1]

は，

CPU

の使用率と消費電力は１次相関関係にあるとし，省電力機能（

CPU

の周波数と電圧を制御する機能）の利用，サービスにあったサーバ投資の適切なサイジングなどを勧めている

[2]．東京大学で

は，グリーン

推進協議会

[3]

の一環として，グリーン東大プロジェクト

[4]

の名で，エネルギーサプライドチェーン管理制御システムの構築を目指し，マルチベンダーでのファシリティマネージメントシステムの実践に取り組んでいる．

一般的にグリーン

IT (ICT: Information Communication Technology)

には，

“Green of ICT”

と

“Green by ICT”

があると言われる．前者は情報通信技術自身の省エネルギー化/効率化であり，後者は情報通信技術を利用した地球環境問題の改善を目的とする．前述のグリーングリッドが前者にあたり，グリーン東大プロジェクトは後者にあたる．

社団法人電子情報技術産業協会（JEITA: Japan Electronics and Information

Technology Industries Association

）

[5]

は，北陸先端科学技術大学院大学

(JAIST

，以下本学

)

と共同研究契約を結び，実運用下におけるサーバ群の消費電力を調査した．本学での消費電力調査は，他の組織における電力消費を推測するための，

Preparatory Study

（事前調査）の位置づけとなる．本報告書では，この事前調査

の結果として，

JAIST

におけるメールサーバの負荷と電力消費の関係を報告する．

－46－

－47－

第 2 ^章 ^{消費電力調査の環境}

本共同研究では，北陸先端科学技術大学院大学

[6](

以下本学，もしくは

JAIST)

のメールシステム，およびターミナルサーバにおける消費電力を調査した．本章では，これらの電力供給と機器構成を述べる．

2.1 メールサーバの電力供給，構成

本学のメールシステムは，主に，

台のワークステーションサーバ

(Sun SPARC Enterprise T5120 [7])

と

台のメールアプライアンスサーバ

(IRONPORT C350 [8])

で構成される．図

2.1

にそのシステム概要を示す．図では，右上にバックアップ用メールサーバとして

C350

が一台配置され，残りが通常のメールサーバシステムとして右下に配置されている．右下の

台のうち，一番右が

C350

であり，左の

台が

T5120

である．

これらメールサーバへの電力供給の接続を図

2.2

に示す．図

2.1

で右上に示されたバックアップ用

IronPort C350

は，メールシステムの主幹機器とは物理的に離れた地点に配置されている．そのため，主幹機器の電源接続を示している図

2.2

には，バックアップ用

IronPort C350

は示されていない．

分電盤の各系統は，パナソニック電工の多回路電力チェッカー

BT3710 [9]

によって電力測定されている．メールシステムは電源を二系統利用しており（図中左下と右下の

1,2

系

-No.9T)

，各系統は，

Raritan PX DPCR8-15-J [10]

を介して，それぞれ各機器の二つの冗長化された電源装置に接続されている．左右の

⃝1

の装置は、明工社のラック用コンセントバー

MR7669 [11]

である。

BT3710

（BCRN2500 を介してアクセスする）は分電盤の各系統の消費電力の総和を，

DPCR8-15-J

は各機器の電源装置ごとの消費電力を調べることができる．

どのような環境で何を測定したのかについて理解を深めるため，メールシステムの動作概要を図

2.3

に示す．本学のメールシステムは，主に

種類の役割を持つ機器によって構成されている．それは，メール受信サーバ

(mailrelay{i,j})

，メールプロキシ

(mailproxy{1,2})

，メールストア

(mailstore{1,2})

である．

IronPort C350

が

mailrelay{i,j}

の役割を果たし，前述したようにそのうち一台

(mailrelayj)

は物理的に離れた位置に配置されている．

mailstore{1,2}

はメール

(IMAP)

のストレージサーバの役目を持つ．mailproxy

{1,2}

は内部ユーザへのインターフェイス

(webmail)

，および外部メールサーバ

(mailrelay)

とメールストレージ

(mailstore)

－47－

－48－

メール系ネットワーク構成 2009/1/5

インターネット（OCN）へ

OCN向けLAN（125.206.245.50/29）

インターネットへ

mailrelayj-internal

cons

クリエイトラボ向けLAN（150.65.7.144/28）

DMZ 学内

メールサービス用LAN（150.65.19.0/27）

DNS・認証用LAN

（150.65.1.0/25）

FCSW#1

mail-fcsw1 管理PC

mail-manager FCSW#2 mail-fcsw2

管理用LAN（150.65.19.32/27）

コンソール用LAN（150.65.39.0/25）

53 54 メール受信#2 mailrelayj mailrelayj-sub

AX2200（Active） mail-gw mail-gw1

50 LDAPレプリカ/DNS

ldap-replica ns3

153

既設L3スイッチ

151 152

⑥スパムスプール spamspool

23 25

①メールストア#1（ｸﾗｽﾀ）

mailstore1

②メールストア#2（ｸﾗｽﾀ）

mailstore2

10434

16 7

⑭

⑨

③④

⑨ ⑬ ⑮

AX2200（Standby） mail-gw2

1819 24 10

⑯

➉⑪⑫⑬

⑦メール受信#1 mailrelayi mailrelayi-sub

111 既設FireWall

既設L3スイッチ

ETERNUS2000 mailstorage

67 8 9

108 35

③メール管理 mailadmin

④メールプロキシ#1 mailproxy1

109 110

LDAPマスタ#1 ldap-master1

LDAPマスタ#2 ldap-master2

107

⑯ ①

➉

⑤メールプロキシ#2 mailproxy2

⑥⑦⑧

③

⑤ ⑪ ②

21 20

⑥ ⑫ ⑭⑮

10636 38

⑦⑧

①② ⑤

105

④

L2スイッチ L2スイッチ

↑ 上位ネットワーク機器へ ↑

← 上位ネットワーク機器へ ←

(13) 4 5 6

5 4

150

3 (14)

図

2.1:

メールサーバのシステム概要

－48－

－49－

ラック左側ラック右側

24 24

８◆ ◆８ 23

１◆ ◆１

23 22

２◆ ◆２

３◆ ◆３

４◆ ◆４

５◆ ◆５

22 21

８ 8

: 2 :

: :

3 3 3

2 2

1 4 1

2系-No.9T 1系-No.9T

①は明工社MFシリーズ 100V/30A 19インチ用コンセント

◆は線長2.5m NEMA5-15P Raritan PX

(DPCR8-15) PX８２

IronPort C350 mailrelayi

Raritan PX (DPCR8-15) PX８３

① SparcEnterpriseT5120

mailproxy1 SparcEnterpriseT5120

mailproxy2 SparcEnterpriseT5120

mailstore1 SparcEnterpriseT5120

mailstore2 SparcEnterpriseT5120

mailadmin

100V/30A 100V/30A

Fujitsu SH18616B IronPort M650

mailrelaym

FC/SW

Fujitsu SH18616B Raritan PX

(DPCR8-15) PX８１

Raritan PX

(DPCR8-15) PX８４

①

図

2.2:

メールサーバの電力供給図

－49－

－50－

メールプロキシサーバ

メールストアサーバ Firewall

インターネット

メール受信サーバ

クライアント

学内ネットワーク

部局メールサーバ MX参照

■配送経路■

学内→学外 ①→② 学内→＠jaist.ac.jp ①→③

学内→＠sub.jaist.ac.jp（静的マップあり、MXあり）

①→④

学内→＠sub.jaist.ac.jp（静的マップなし、MXあり）

①→④

①

③

② ④

メール配送経路

MX参照

SJSMS

mailrelayi (C350) mailproxy[12] (T5120)

図

2.3:

メールシステム動作概要

表

2.1:

メールサーバ定格消費電力

IRONPORT C350 750W

Sun SPARC Enterprise T5120 641W

の仲介をするサーバとなっている．

mailproxy

と

mailstore

の役割は

Sun SPARC Enterprise T5120

が担っている．

台ある

T5120

のうち残りの

台は，メールシステム管理用マシン

(mailadmin)

と，スパムに関するストレージサーバである

(spamspool)

．本研究では，主に

mailproxy

と

mailadmin

を利用して消費電力を測定した．

各機器の定格消費電力を表

2.1

に示す．

2.2 ^負荷

本学では，前述のメールシステムで，全学約

1,300

人のメールを送受信している．受信は約

12〜14

万通/日，そのうちの約

6,000〜10,000

通程度が正常なメールであり，残りはスパムメールである

(

全体の

〜

95%

程度

)

．送信は平日で約

1.5

－50－

－51－

〜2.7 万通/日，休日で約

3,000〜6,000

通/日である．送信にはスパムが約

10%程

度含まれている．

次章では，これらの環境での消費電力調査の結果を示す．

－51－

－52－

第 3 ^章メールサーバの消費電力調査

3.1 測定手法と結果（一週間）

測定は

Raritan PX DPCR8-15-J [10]

を用いた．

mailproxy1 (T5120)

に電源を供給している二つの

DPCR8-15-J

，左側

PX8-2

および右側

PX8-3

に対し，

cacti [12]

で毎分ポーリングしデータを取得した．

DPCR8-15-J

が計測する電流値の精度は

0.1A

であり

[13]，これは瞬間値である．これを cacti

に付随する

RRDtool

で平均化したものを，

cacti

から

export

し比較のために重ね合わせた．電流も

CPU Usage

も

120

分平均の値となっている（電流値は

分間隔，

CPU Usage

は

分間隔の値取得となっている）．

mailproxy1

の

2009-08-24 00:00

から

2009-08-31 00:00

までの一週間の消費電力と

CPU Usage

の関係を，図

3.1

に示す．ここでは，電源系統の

系を

”Power (left)”

（図

2.2

における左の系統），2 系を

”Power (right)”

としている．誤差の範囲内であるが，左右の電源が均等に電力を消費しているわけではないことが見て取れる．

図

3.1

の左右の電源の消費電流を足し，

CPU Usage

と消費電流の総和を比較したものが図

3.2

である．図から，緩い相関関係が疑われる．図

3.2

の

CPU Usage

と消費電流の総和について，ピアソンの積率相関係数を求めたところ，

0.82

となった．

同時刻の

mailproxy2

での

CPU Usage

と消費電流の関係は，これとは若干異なるものとなった．

mailproxy2

の左右の消費電流と

CPU Usage

の比較を図

3.3

に, 消費電流の総和と

CPU Usage

の比較を図

3.4

に示す．

図

3.4

についての相関係数は，

0.38

となった．

－52－

ドキュメント内 ”ƒ.ai (ページ 50-82)

4.5 サーバグリーンIT化実現のポイント

4.5.3 ITリソースの有効活用

付 録

2009 年度 JEITA-JAIST 共同研究報告書 :

JAIST における負荷と電力消費の関係

小原 泰弘 岡本 忠男 佐藤 幸紀 宇多 仁 北陸先端科学技術大学院大学

yasu, tadao, yukinori, zin @jaist.ac.jp

平成 21 年 9 月 30 日

の消費電力の増加，発熱量増加，サーバ機器の高密度化が進んでおり，電 力の消費量は増加傾向にある．一方で，地球環境の保全，グリーン

への要請 から，消費電力の低減および効率的利用が求められる．電力の効率的な利用を実 現するための第一歩として，現状の実運用コンピュータサーバ環境における電力 消費量の実態を調査することが必要である．

第 1 章 はじめに

近年，環境への配慮が進み，発熱量の低減や電力の効率的な利用に注目が集まっ ている．データセンターの電力消費の効率化に向けた技術標準の導入と促進に取 り組む団体，グリーングリッド

は，

の使用率と消費電力は１次相関関係 にあるとし，省電力機能（

の周波数と電圧を制御する機能）の利用，サー ビスにあったサーバ投資の適切なサイジングなどを勧めている

は，グリーン

推進協議会

の一環として，グリーン東大プロジェクト

の 名で，エネルギーサプライドチェーン管理制御システムの構築を目指し，マルチ ベンダーでのファシリティマネージメントシステムの実践に取り組んでいる．

一般的にグリーン

には，

と

社団法人 電子情報技術産業協会（JEITA: Japan Electronics and Information

）

は，北陸先端科学技術大学院大学

， 以下本学

と共同研究契約を結び，実運用下におけるサーバ群の消費電力を調査 した．本学での消費電力調査は，他の組織における電力消費を推測するための，

（事前調査）の位置づけとなる．本報告書では，この事前調査

の結果として，

におけるメールサーバの負荷と電力消費の関係を報告する．

第 2 章 消費電力調査の環境

本共同研究では，北陸先端科学技術大学院大学

以下本学，もしくは

のメールシステム，およびターミナルサーバにおける消費電力を調査した．本章 では，これらの電力供給と機器構成を述べる．

2.1 メールサーバの電力供給，構成

本学のメールシステムは，主に，

台のワークステーションサーバ

と

台のメールアプライアンスサーバ

で構成される．図

にそのシステム概要を示す．図では，右上にバックアップ 用メールサーバとして

が一台配置され，残りが通常のメールサーバシステ ムとして右下に配置されている．右下の

台のうち，一番右が

であり，左 の

台が

である．

これらメールサーバへの電力供給の接続を図

に示す．図

で右上に示さ れたバックアップ用

は，メールシステムの主幹機器とは物理的に 離れた地点に配置されている．そのため，主幹機器の電源接続を示している図

には，バックアップ用

は示されていない．

分電盤の各系統は，パナソニック電工の多回路電力チェッカー

に よって電力測定されている．メールシステムは電源を二系統利用しており（図中左 下と右下の

系

，各系統は，

を介して，そ れぞれ各機器の二つの冗長化された電源装置に接続されている．左右の

の装置 は、明工社のラック用コンセントバー

である。

（BCRN2500 を介してアクセスする）は分電盤の各系統の消費電力の総和を，

は 各機器の電源装置ごとの消費電力を調べることができる．

どのような環境で何を測定したのかについて理解を深めるため，メールシステム の動作概要を図

に示す．本学のメールシステムは，主に

種類の役割を持つ機 器によって構成されている．それは，メール受信サーバ

，メールプ ロキシ

，メールストア

である．

が

の役割を果たし，前述したようにそのうち一台

は 物理的に離れた位置に配置されている．

はメール

のスト レージサーバの役目を持つ．mailproxy

は内部ユーザへのインターフェイス

，および外部メールサーバ

とメールストレージ

図

メールサーバのシステム概要

図

メールサーバの電力供給図

付録

2009 ^年度 JEITA-JAIST ^{共同研究報告書} :

小原泰弘岡本忠男佐藤幸紀宇多仁北陸先端科学技術大学院大学

平成 21 ^年 9 ^月 30 ^日

の消費電力の増加，発熱量増加，サーバ機器の高密度化が進んでおり，電力の消費量は増加傾向にある．一方で，地球環境の保全，グリーン

への要請から，消費電力の低減および効率的利用が求められる．電力の効率的な利用を実現するための第一歩として，現状の実運用コンピュータサーバ環境における電力消費量の実態を調査することが必要である．

第 1 ^章 ^はじめに

近年，環境への配慮が進み，発熱量の低減や電力の効率的な利用に注目が集まっている．データセンターの電力消費の効率化に向けた技術標準の導入と促進に取り組む団体，グリーングリッド

の使用率と消費電力は１次相関関係にあるとし，省電力機能（

の周波数と電圧を制御する機能）の利用，サービスにあったサーバ投資の適切なサイジングなどを勧めている

の名で，エネルギーサプライドチェーン管理制御システムの構築を目指し，マルチベンダーでのファシリティマネージメントシステムの実践に取り組んでいる．

社団法人電子情報技術産業協会（JEITA: Japan Electronics and Information

，以下本学

と共同研究契約を結び，実運用下におけるサーバ群の消費電力を調査した．本学での消費電力調査は，他の組織における電力消費を推測するための，

第 2 ^章 ^{消費電力調査の環境}

のメールシステム，およびターミナルサーバにおける消費電力を調査した．本章では，これらの電力供給と機器構成を述べる．

にそのシステム概要を示す．図では，右上にバックアップ用メールサーバとして

が一台配置され，残りが通常のメールサーバシステムとして右下に配置されている．右下の

であり，左の

で右上に示されたバックアップ用

は，メールシステムの主幹機器とは物理的に離れた地点に配置されている．そのため，主幹機器の電源接続を示している図

によって電力測定されている．メールシステムは電源を二系統利用しており（図中左下と右下の

を介して，それぞれ各機器の二つの冗長化された電源装置に接続されている．左右の

の装置は、明工社のラック用コンセントバー

は各機器の電源装置ごとの消費電力を調べることができる．

どのような環境で何を測定したのかについて理解を深めるため，メールシステムの動作概要を図

種類の役割を持つ機器によって構成されている．それは，メール受信サーバ

，メールプロキシ

は物理的に離れた位置に配置されている．

のストレージサーバの役目を持つ．mailproxy

台は，メールシステム管理用マシン

を利用して消費電力を測定した．

2.2 ^負荷

人のメールを送受信している．受信は約

通程度が正常なメールであり，残りはスパムメールである

．送信は平日で約

第 3 ^章メールサーバの消費電力調査

に電源を供給している二つの

で平均化したものを，

分間隔の値取得となっている）．

までの一週間の消費電力と

としている．誤差の範囲内であるが，左右の電源が均等に電力を消費しているわけではないことが見て取れる．

と消費電流の総和を比較したものが図

となった．