余剰電力解消でコスト削減を達成
シーモン社VersaPOD®キャビネットで共有ゼロUスペースを有効活用

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現代のデータセンターではサーバーが機器の大部分を占め、処理作業の大半をこなしています。 電力や発熱に関する課題のほとんどもサーバーに起因し、サーバーがデータセンターで最も大きなキャビネットスペースを占めているのは、意外なことではありません。
多くのデータセンター管理者は、データセンターに収納するキャビネット数が多いほどスペースを最大限に利用できると考え、小型600mm(24インチ)サーバーキャビネットを好んで利用しています。 これは誤解であるのみならず、シーモン社のVersaPODキャビネットのように、並列キャビネット間のゼロUスペースを共有する大型キャビネットを展開すれば、スペース を犠牲にせずに余剰電力を削減し、多額のコストを節約できることが証明されています。

キャビネット横幅サイズをめぐる誤解

データセンター全体を検討するときは、そのスペースの総電力が、アクティブな機器を収容するすべてのキャビネッ トに配分されることを理解しておくことが重要です。したがって、データセンターが多数の小型キャビネットを収容 しているか、少数の大型キャビネットを収容しているかにかかわらず、総電力負荷は変わりません。図1に示すよう に、50kWのデータセンター1列に小型5kWキャビネット10台を収容しても、大型6.25kWキャビネット8台を収容 しても、総割当電力は1列当たり50kWです。同じことが、一般に顧客ケージに基づいて電力が配分されるコロケー ション施設にも当てはまり、ケージの総電力は当該ケージに収容される全キャビネットに割り当てられます。

図1:小型5kWキャビネット10台と大型6.25kWキャビネット8台は総電力割当が同じで、設置面積もほぼ同じ

キャビネットに収納できるサーバー数は、電力、重量およびスペースの制約を受けます。サーバーキャビネット1台 に供給される電力量の国際平均は5.5〜6kWで、多くのコロケーション・データセンターが600mm(24インチ)の 小型キャビネット1台当たり5kWの限度を設定しています。つまり、典型的なサーバーキャビネット1台に平均約12 〜15台のサーバーを収納できるということです。シーモン社のVersaPOD®のような大型キャビネットを少数利用す れば、各キャビネットへの供給電力を増やし、より多くのサーバーをサポートすることができます。前述の50kW/1 列の例では、5kWの小型キャビネットは12台、6.25kWの大型キャビネットは15台のサーバーをサポートできます 。簡単に言えば、大型キャビネットのほうがサーバー数が少なくなるわけではなく、少数のキャビネットに、より多 くのサーバーを設置できます。チムニーかコンテインメントシステムを利用し、電力を高めれば、さらに垂直方向に 設置スペースを伸ばしてキャビネットを有効活用できます。以上から、設置面積の小さいキャビネットをより多く使 うことでスペースを最大限に利用できるという考えは誤解です。

さらに、上記のキャビネットあたりのサーバー増は急速にトレンドになりつつあります。これまでデータセンターや 施設の管理者は、データセンターの床面積拡大が将来のIT要件をサポートする鍵だと信じていました。今や、床面積 に基づく成長という考え方は隅に押しやられています。データセンターは、より高い電力負荷をサポートし、キャビ ネットあたりのサーバー増によってキャビネットを最大限活用する取り組みに尽力しているからです。

キャビネット追加による水平成長と対照的に、少数の大型キャビネットにより多くのサーバーを設置して垂直方向に 成長する方法は、既存のスペースを最大限に活用するとともに、キャビネット内部のケーブルマネジメントを改善し ます。これは床面積に余裕がないデータセンターにとって特に有益です。実際に、多くのコロケーション環境では、 垂直的成長を達成したテナントに報酬を与えています。これがなぜコロケーション所有者の視点から意味を持つのか は簡単に分かります―テナントを賃貸スペースで垂直的に成長させれば、追加のテナントを収容するための床面積が 増えるからです。

キャビネットへ電力供給

パワーディストリビューションユニット(PDU)は機器に電力を供給します。PDU はキャビネットに配分される電力量に基づいて容量が決められ、各キャビネットに 水平または垂直に取り付けられており、標準型、インテリジェント型、監視型、ス イッチ型、管理型などさまざまな種類があります。カスタマイズ可能なコンフィギ ュレーションやレセプタクルも多種多様です。

キャビネットのすべてのPDUが主電源に接続され、主電源パネルには入力ホイップ とブレーカーまたは電力バス接続が含まれています。何人かのコンサルタントの見 積もりによると、1本のPDUに電源を接続するためのコストは、PDU自体の実費を 除いて、ホイップとブレーカー、作業にかかる費用が約565ドルです(注:電源接 続費用と作業費用は場所によって異なります)。ほとんどのキャビネットには2台の PDU(一次電源用と二次電源用)があるため、200台のキャビネットでPDUに電力 を供給する費用は約22万6,000ドル(200台×565ドル×2)です。大型高密度キャ ビネットの導入によってキャビネットとPDUの数を抑えれば、電気代の節約になり ます。ある地点から別の地点に配電する際に電力損失が発生するため、電力供給を 減らせば総電力損失も減り、電力利用効果(PUE)が高まります。PUEはデータセ ンター効率の測定に利用され、施設への電力インプットをIT機器が実際に使用した 電力で割って計算されます。

余剰電力の解決と課題

電力はあるキャビネットに割り当てられると、ほかの場所では利用できません。キャビネットに配分される電力は、PDU の電力レセプタクルのすべてがその電力を消費するか否かに関係なく、配分されたままです。キャビネットに供給される 電力が機器の実際消費電力を超える状態は、余剰電力と定義されます。キャビネット1台当たりの未使用レセプタクルがほ んの少しなら、大した問題ではないように思えるかもしれませんが、キャビネットが何百台もあれば、余剰電力がデータ センターで利用可能な総電力の大きな割合を占めることがあります。

余剰電力は、電力が1つのキャビネットだけに供給されて他の場所に配分できない状況が原因で発生するだけではなく、 サーバーに実際の使用量を超える電力が供給されることによっても引き起こされます。24アウトレットPDUで12台のサ ーバーに電力を供給するデータセンターキャビネットを考えてみましょう。各サーバーの表示定格は450Wで、このPDU は最大5.4kWの総電力を使用すると予想されます。しかし、サーバーが表示定格に達することはめったになく、専門家の 推定によると、最大電力は表示定格の65〜70%です。サーバーの電力消費量がキャビネットに配分される電力より少なけ れば、余剰電力が発生します(図2を参照)。例えば、サーバー1台当たりの実際の負荷が200Wであれば、余剰電力は合 計3kWになるでしょう(450W−200W×12=3kW)。

データセンターデザイナーは表示定格ではなく実際電力消費の推定に基づいて供給することに適応してきていますが、電 力は依然として資本経費(CapEX)の主要な原因であり、運用費用(OpEX)への明白な寄与因子です。電力は総所有コ ストの50%と推定されており、今日のデータセンターは電力利用を最適化する方法を探し続けています。

図2:サーバーの電力消費量が電力割当量より少なければ余剰電力が発生

ソリューション:共有ゼロUスペースのあるVersaPOD®

データセンターの余剰電力問題は、シーモン社の大型VersaPODキャビネットを導入することで解決できます。この キャビネットはコーナーポストと取付レールが奥まった所に設置され、並列キャビネット間とエンドオブローに垂直 ゼロUスペースを生み出します。このゼロUスペースは幅約178mm(7インチ)で、機器取付レールと前部・後部ド アの間に150mm(6インチ)の余裕を持たせています。並列キャビネット間の前部と後部のこの垂直ゼロUスペース は、パッチングやケーブルマネジメント、配電に利用できます。VersaPODゼロUスペースは、水平機器取付スペース を解放するだけでなく、2台のキャビネットでPDUを共有できるようにします。これによって使用電力ポートの数が 増え、余剰電力が減少します(図3を参照)。

PDUを共有ゼロUスペースに設置すれば、PDUはキャビネット 1台おきに設置するだけですみます。これはPDUと電力接続 (分岐ホイップ、ブレーカー設備)の必要数を半分に減らします 例えば、VersaPODキャビネット200台のデータセンターはプ ライマリー電源用PDU100台、セカンダリー電源用PDU100台 しか必要としませんが、独立キャビネット200台のデータセン ターは一次電源用PDU 200台、二次電源用PDU 200台が必要 です。アップストリームの試算による電力接続1カ所当たりの費 用が565ドルとすれば、このシナリオでVersaPODキャビネッ トを利用すると、電力供給だけで11万3,000ドルの節約になり ます。

ゼロUスペースによるPDUの共有は、PDUと電力接続に関して 大きな節約を提供するだけでなく、余剰電力の削減にも役立ち ます。例えば、サーバー12台の独立キャビネットは各PDUで24 個のアウトレットのうち12個を使用し、残りは基本的に使いま せん。対照的に、サーバー15台のVersaPODキャビネット2台 で、ゼロUスペースに取り付けられた30アウトレットPDU 2台 を共有すれば、すべてのアウトレットを利用することになるで しょう。重要な留意点は、24アウトレットはPDUの一般的なコ ンフィギュレーションですが、レセプタクルポートを増やした ほうが最大限に節約できることです。VersaPODの30アウトレ ット共有PDUの費用は24アウトレットPDUよりわずかに高い だけで、PDU 1台当たりの電力の増加とキャビネット2台で使用可能なアウトレットの追加により、使用可能なラッ クマウントサーバースペースを増やします。

並列VersaPODキャビネット間の共有ゼロUスペースは、さらなる節約も提供します。カッパー/ファイバー接続がゼ ロUスペースに配置されるので、PDUと同様に、キャビネット1台おきに設置するだけです。ローのキャビネット数 に応じて、エンドオブローパッチパネルまたはPDUを利用してローを完成させることができます(図4を参照)。加 えて、共有パッチパネルはサーバーのすぐ横のゼロUスペースにあるため、1メートルの短いカッパーパッチコードと ファイバージャンパーで接続することができ、水平ケーブルマネージャの代わりに垂直ケーブルマネジメントフィンガ ーを使います。典型的な独立キャビネットでは、すべてのキャビネットの上部にパッチパネルを設置し、すべてのサ ーバーに接続するために2メートルか3メートルの長いコードとジャンパーが必要です。多様な長いコードとジャンパ ーの在庫維持コストは約40%高く、カラーコーディングを利用するデータセンターではさらにコストがかさむことが あります。

図3:VersaPODゼロUスペースは2台のキャビネット間に
プライマリーとセカンダリーPDUを各々共有

図4:並列キャビネット間に共有ゼロUスペースのあるVersaPODキャビネットは、PDUとパッチパネルをキャビネット1台 おきに設置し、PDUの有効活用化とパッチコードとジャンパーを短くすることが可能

留意すべき重要な点は、幅762mm(30インチ)のVersaPODキャビネットは、一部のデータセンター専門家がスペ ースを最大限に有効利用できると考えている小型600mm(24インチ)キャビネットよりも大きいことです。しかし 上述のように、少数の大型VersaPODキャビネットの導入は、キャビネットの数を減らしてキャビネット1台当たり の電力負荷を増やし、同様の設置面積で1ラックあたりのラックマウントスペースにより多くの機器設置を可能にす るとともに、データセンター全体で同一の電力負荷を維持します。したがってデータセンターは、もともと小型キャ ビネット用に計画された床面積では大型VersaPODキャビネットに対応できないと思い込間ないことです。762mm (30インチ)のVersaPODキャビネットは、大型(すなわち800mm)独立キャビネットよりスペースを節約するこ ともできます。一部の800mmキャビネットは縦型パッチングと配電用のゼロUスペースを備えていますが、独立キャ ビネットは、VersaPODのような並列キャビネット2台でこのスペースを容易に共有することができません。シーモ ン社のデザインサービスは、特定のスペースに適したVersaPODの数を決定し、共有ゼロUスペースの潜在的コスト 削減を分析し、それに従って電力・配線計画を調整できるようお手伝いします。

VersaPODと独立サーバーキャビネットの利用に関する費用分析

共有ゼロUスペースのあるVersaPODキャビネットを利用した場合と小型独立キャビネットを利用した場合の余剰電 力削減とコスト削減の比較をさらに分かりやすく示すために、シーモン社は、20ポッドのデータセンターをベースに 費用分析を行いました(7ページポッドベースデータセンターを参照)。キャビネット幅によりますが、各ポッド は20台か16台のキャビネットを収容し、1列あたり約6.4メーターにちょうど収まる大きさです。これと同じ手法で 以下のようにポッドコンフィギュレーションを比較します(図5を参照):

• 共有ゼロUスペースのある762mm大型VersaPODキャビネット8台×2列、2列合計長6.1m
• 共有ゼロUスペースのない600mm小型サーバーキャビネット10台×2列、2列合計長6m
• 共有ゼロUスペースのない800mm大型サーバーキャビネット8台×2列、2列合計長6.4m

VersaPODと800mmキャビネットは1台当たり6.25kWで、キャビネット1台当たり15台のサーバーを収容しますが 600mmキャビネットは1台当たり5kWを利用するため、キャビネット1台当たり12台のサーバーしかサポートでき ません。VersaPODがキャビネット2台で合計30アウトレットをPDU 2台で共有するのに対し、600mmキャビネッ トと800mmキャビネットは、プライマリー・セカンダリー電源用に独立キャビネット1台当たり2台のPDUで24ア ウトレットを利用します。

この分析では、プライマリー・セカンダリーネットワーキング用にサーバー1台当たり2つのカッパー接続、プライ マリー・セカンダリーSAN用にサーバー1台当たり2つのファイバー接続、プライマリー・セカンダリー電源用に サーバー1台当たり2つの電力接続を仮定しています。分析にあたっては、エンドオブローに2台のPDUがある共有ゼ ロUスペースを利用して、2台のVersaPODキャビネットでPDUとパッチングを共有できる点を考慮しています。

図5:共有ゼロUスペースのある762mm(30インチ)VersaPODキャビネットローと
600mm(24インチ)および 800mm(31.5インチ)独立キャビネットローの比較

 

コスト比較に用いた価格はメーカー希望小売価格です VersaPODによるカッパー/ファイバーパッチングの価 格は、ゼロUスペースに取り付けるシーモン社の縦型パ ッチパネルに基づいています。縦型パッチパネルは、 上・下合わせて最大96のカッパーポートと最大288芯 のデュプレックスファイバー接続をサポートしており、 カッパー/ファイバーパッチング接続によって2台の隣接 VersaPODキャビネットに搭載した機器へ接続をサポ ートします(図6を参照)。

図6:VersaPODキャビネット間のゼロUスペースにあるシーモン社の縦型パッチパネルは、上部・下部
合 わせて最大96のカッパーポートと288芯のデュプレッ クスファイバーポートをサポート可能

 

 

表1に示すように、20ポッドのデータセンターの場合、共有ゼロUスペースのあるVersaPODキャビネットを利用 すれば、800mmの独立キャビネットと比べて約40%、600mmの独立キャビネットと比べて約46%という無視で きない節約を達成できます。さらに魅力的なのは、無駄な電力接続に関する節約です。VersaPODキャビネットは 2台の隣接キャビネットで30アウトレットPDU 2台を共有し、必要PDU数が600mm/800mm独立キャビネット (いずれもキャビネット1台当たり24アウトレットPDU 2台を使用)の半分になります。その結果、VersaPODは 各列の未使用PDUアウトレットがポッド当たり120個だけになり、これらは必要に応じて将来の拡張に利用できま す。対照的に、600mmキャビネットは未使用アウトレットが480個、800mmキャビネットは288個になります。 この費用分析では示されていませんが、電力供給にかかる分岐ホイップやブレーカー設備、作業のコストも節約さ れます。VersaPODキャビネットのPDU数は600mmキャビネットの半分なので、VersaPODは電力供給面で最大 50%以上節約することができます。この節約をすべて考慮すれば、VersaPODキャビネットによって CapEX、OpEX両面でデータセンター費用を大幅に削減できることは明らかです。さらに、VersaPODキャビネッ トは電力接続数が少ないため、電力損失が減ってPUEが高まります。

結 論

データセンター管理者は多くの場合、価格の安い小型 サーバーキャビネットを選んだほうが使用可能スペー スが広くなると考え、そのようなキャビネットを好み ます。しかし、データセンターの電力負荷はキャビネ ットの数で割られます。同じスペースにシーモン社の VersaPODのような大型キャビネットを少数設置すれ ば、キャビネット1台当たりの電力を増やしてキャビ ネット1台当たりでより多くのサーバーをサポートし 費用効果の高いラックマウントスペースの有効活用を 達成できます。したがって、小型キャビネットのほう が使用可能スペースが広くなるというのは誤解です。

キャビネットの価格を比較するのではなく、全体的な 解決策としてキャビネットを検討することが重要です シーモン社のVersaPODキャビネットは、隣接キャビ ネット間のゼロUスペースで接続やパッチング、PDU を共有できるので、PDU数、電力接続、余剰電力を大 幅に削減します。表1に示すように、VersaPODと 600mmキャビネットを比較すると、キャビネットと PDU、取付ブラケット、パッチパネルの数が減り、短 いパッチコードを利用できるおかげで、約46%の節約 を実現することができます。縦型ゼロUパッチングの 採用だけで、1mの短いカッパー/ファイバージャンパ ーの利用が可能となり約40%の節約を実現できます。 加えて、余剰PDUアウトレットも75%削減されます。 これらの節約のすべてによって、CapEXとOpEXを大 幅に削減できるのです。

シーモン社のデザインサービスは、データセンターの設計を支援するとともに、詳細な個別費用分析によって VersaPODキャビネットの利用による節約可能費用を示すことができます。シーモン社のデザインサービスは 2D/3Dレイアウト、部材リスト、熱解析を提供します。また、スペックを分析し細かな部材リストや構成を統合し V-Built™製品番号を提供することにより追加・変更に容易に対応します(1つの型番に構成、スペック、部材リス トを含ませることにより構成ごとの型番を提供)。

シーモン社のキャビネットやデザインサービスに関する詳しい情報はwww.siemon.comをご覧いただくか、営業 または、テクニカルサポートにお問い合わせください。

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シーモン社について

1903年に創業したシーモン社は、世界トップクラスの企業にデータセンタ、通信室等のローカルエリアネットワークや 、インテリジェントビルディングシステムに不可欠な高品質で高性能な通信システム、ケーブリングソリューションとサービスを提供する実績を持ち、それらの専門性の高いコンポネンツを設計・製造するリーディングカンパニーです。米国コネチカット州に本社を持ち世界100カ国の主要都市にセールス、技術、ロジスティックの専門家を配し、カッパと光ファイバケーブリングシステム、キャビネットを含むラックシステム、ケーブルマネジメント、データセンタ電源コントロールシステムと冷却システムそしてインテリジェントインフラマネジメントソリューションと幅広く通信システムを提供しています。また、配線システムに関して400以上の特許を取得し 、シーモンラボでは研究開発と業界の規格や標準化の発展を重視し、絶え間なく投資を繰り返し長期的な視野で通信業を通して幅広く顧客と通信業界の発展に寄与しています。

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ザ・シーモン・カンパニー

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