® Dell JouleX

®  Dell JouleX
インテル® クラウド・ビルダーズ・ガイド
インテル® Xeon® プロセッサー搭載サーバー
Dell、インテル、および JouleX を使用した
データセンターの電力管理
インテル® クラウド・ビルダーズ・ガイド:
インテル® プラットフォームにおけるクラウドの
設計と導入:Dell、インテル、および JouleX を
使用したデータセンターの電力管理
Dell、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
対象読者と目的
このリファレンス・アーキテクチャーでは、クラウド・データセンターにおけるプランニング、プロ
ビジョニング、最適化戦略の一環として電力管理テクノロジーを利用し、電力コストの削減とグ
リーン IT 目標に沿った CO 2 排出量の削減を実現する方法について説明します。本資料は、新
インテル® Xeon® プロセッサー 5500 番台
インテル® Xeon® プロセッサー 5600 番台
規のデータセンターまたは既存のデータセンターにおいて電力効率と電力使用率の向上を実
現するための電力管理ソリューションを検討している、データセンター管理者と企業の IT プロ
フェッショナルを対象としています。本資料で説明する設計手法は、ハードウェア / ソフトウェア・
コンポーネントを使用して実装される電力管理ソリューションについて理解するためのリファレン
スとして使用できます。読者は、インテル ® パワー・マネジメント・テクノロジーを搭載した Dell*
PowerEdge* C シリーズサーバーと JouleX* Energy Management ソリューションを使用し
て、提示されている設計手法に基づいて適切な電力管理ソリューションを開発できます。
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
目 次
概 要 ......................................................................................................................................... 4
はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
サーバーの電力管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
JouleX* Energy Management ソリューション. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Dell* PowerEdge* C シリーズサーバー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
テストベッドの計画 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
設計に関する考慮事項. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
ソフトウェア・アーキテクチャー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
ハードウェアとソフトウェアの説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
物理アーキテクチャー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
サーバーのセットアップと構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
JouleX* Energy Management ソリューションのインストールと構成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
電力管理のユースケース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
ユースケース 1:サーバーの電力のリアルタイムの監視、レポート、分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
電力コストと二酸化炭素排出量の設定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
デバイスレベルの電力需要レポート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
総電力需要レポート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
電力コストレポート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
二酸化炭素排出量レポート. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
ラックレベルの電力レポート . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
ユースケース 2:電力ガードレールとラック密度 / ラック使用率の最適化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
ラック密度とラック使用率の最適化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
電力ガードレール . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
消費電力の監視 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
消費電力上限値の設定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
ラック密度の最適化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
消費電力の継続的な監視 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
ユースケース 3:災害復旧 / ビジネス継続性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
停電発生前の消費電力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
通常より低い消費電力上限値の設定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
低い消費電力上限値の適用後の消費電力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
ユースケース 4:電力が最適化されたワークロード . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
ワークロードのセットアップ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
実行手順 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
複合:ポリシーベースの動的電力管理のユースケース. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
ユースケース 5:複数のサービスクラスの電力対応サポートによるデータセンターの電力削減 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
前提条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
実行手順 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
考慮事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
アーキテクチャーに関する考慮事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
拡張性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
電力管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
JEM の消費電力上限設定ポリシー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
用語集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
付録 A :サーバーの電力管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
インテル® パワー・マネジメント・テクノロジー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
インテル® ノード・マネージャー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
付録 B :電力管理用の Dell* PowerEdge* C シリーズサーバーの構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
付録 C : JEM 自動化スクリプトの例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
概要
クラウド・コンピューティングの進化の結果と
してデータセンターの効率化と最適化が進
む な か、サーバーの 密 度とキャパシティー
はますます増大しています。最近では、かつ
ての小規模なデータセンターではそれほど
重視されなかった、電力消費や使用率など
の各種の要因への配慮が求められるように
1. サーバーの電力使用状況のリアルタイム
の監視、レポート、および分析:企業ネッ
トワーク、データセンター、および施設内
のサーバーおよび他のデバイス / システ
ムをエージェントレスで監視し、実際の
電力使用状況を継続的に可視化します。
電力のリアルタイムの監視に基づく実践
的なレポート / 分析により、電力コストと
CO 2 排出量の削減が可能になります。
なっています。このような進化に対応するた
め、インテルはエンドユーザーと協力しなが
ら、透過性を基盤とする安全性と効率性に優
れたシンプルなクラウド・アーキテクチャーの
構築に向けて、さまざまな IT の課題に対応
するための利用モデルとなるオープン・デー
タセンター・ロードマップを作成しています。
本資料では、インテル、JouleX、および Dell
のソリューションを基盤とする電力管理リファ
レンス・アーキテクチャーと利用モデルにつ
いて説明します。
これらの利用モデルは、
デー
タセンターの電力効率と、供給される電力お
よび冷却能力の最適な使用率を管理対象と
2. 電力ガードレールとラック密度の最適化:
一種のガードレールとして上限設定を行
うことにより、サーバーの消費電力が事
前に設定された値を超えることを防ぎま
す。決定的な上限設定によってサーバー
の消費電力の上限値を保証することで、
ラックの電力割当量に余裕があり、サー
バーのパフォーマンスにほとんど影響を
与えない状況では、ラック当たりのサー
バー数を増やし、ラックの利用可能電力
当たりの設備投資の投資収益率を最大
限に確保できます。
します。
電力管理利用モデルは、消費電力当たりの
生産性を最適化して、総保有コスト(TCO)を
削減することを目的としています。そのため
の要件には、サーバー、ラック、ゾーン、デー
タセンターの各レベルで電力をリアルタイム
に監視し、消費電力の上限を設定する機能
が含まれます。具体的には、利用可能な電力
と冷却リソースに基づいて、ラック、ゾーン、
またはデータセンター内の総消費電力を監
視し、管理する能力を意味します。
3. 災害復旧 / ビジネス継続性:停電や冷却
システムの故障などの予測不可能な事
態が発生した場合、通常より大幅に低い
消費電力上限設定の適用によって、消
費電力と発熱量を低減できます。これら
のシナリオでは、パフォーマンスに影響を
与えたとしても、通常より低い消費電力
上限値を積極的に設定することが適切で
す。このユースケースがデータセンター
の場所またはサーバーグループ単位で
どのように機能するかを示します。
た。さらに電力を 10% 削減した場合、パ
フォーマンスは 14% 低下しました。
5. 複数のサービスクラスの電力対応サポー
トによるデータセンターの電力削減:ワー
クロードの優先順位がそれぞれ異なるさ
まざまなユーザーグループに対して、複
数のサービスレベル契約(SLA)を適用
する機能を紹介します。8 時間にわたっ
て実行されたワークロードでは、消費電
力は 25% 削減されました。
クラウド・コンピューティングという新しいパラ
ダイムは、データセンターの効率化の機会を
もたらします。本資料で説明する電力管理利
用モデルは、電力管理要件を満たすうえで非
常に役立ちます。
J o u l e X * E n e r g y M a n a g e m e n t ソリュー
ションは、データセンター内のさまざまなデ
バイスとシステムを管理し、電力コストの削
減を実現します。本資料では、サーバー(具
体 的には、インテル ® サーバー・パワー・マ
ネジメント・テクノロジーを搭 載した Dell*
PowerEdge* C シ リーズ サーバー)上 の
JouleX* ソリューションの利用モデルに焦点
を合わせます。
はじめに
クラウド・コンピューティングは、オンデマン
ドで自己 管 理された仮 想インフラストラク
チャーを効率よくプールし、サービスとして利
用するコンピューティングの手法です。クラウ
ド・コンピューティングは、最近のコンピュー
このリファレン ス・アーキ テクチャーで は、
インテル ® ノード・マネージャー 1 を搭 載した
D e l l * P o w e r E d g e * C シリーズサーバー
と、インテル ® データセンター・マネージャー 2
( イン テ ル ® DCM)を 利 用 す る J o u l e X *
E n e r g y M a n a g e m e n t ソフトウェア 3 を
使用して、サーバーの電力のリアルタイムの
監視、消費電力上限設定、ポリシーベース
の電力管理により、データセンターの電力
効率向上を実現しました。
本資料では、次の電力管理ユースケースにつ
いて詳しく説明します。各ユースケースの説明
には、テスト結果とデータも含まれています。
4
4. 電力が最適化されたワークロード:優れ
た電 力 効 率を実 現するために、ワーク
ロードの電力を最適化します。ワークロー
ド・プロファイルを作成し、パフォーマン
ス低下の許容限度を設定します。テスト
により、この許容限度に達する前の適用
可能な消費電力上限値を特定します。こ
の手法は、実際のパフォーマンスをサー
ビスレベルの要件に適合させることを目
的としています。プロセッサー負荷が高
くないワークロードでは、パフォーマンス
に影 響を及ぼさずに、サーバーの消 費
電力を約 20% 最適化できました。一方、
プロセッサー負荷の高いワークロードで
電力を同じく 20% 削減すると、パフォー
マンスが 18% 低下することがわかりまし
ティング環境における柔軟性の低下やコス
トの増加に歯止めをかけるために、IT サー
ビスの新しいモデルとして登場しました。こ
の手法では、アプリケーションと情報を基盤
となるインフラストラクチャーの複雑さから
切り離すことで、IT がビジネス価値そのもの
をサポートし、実現することを可能にします。
JouleX はインテル、Dell、およびその他の
業界リーダー各社と協力し、革新的なエー
ジェントレス電力管理ソリューションによって、
クラウド・データセンターの電力コストの削減
に取り組んでいます。
クラウド・コンピューティングの中核を担うの
は、基盤となるサーバー、ネットワーク、およ
びストレージなどのインフラストラクチャーを、
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
1 つのデータセンター内または複数のデータ
率を向上させること、ネットワーク / ストレー
的要素となっています。データセンターにおけ
センターにわたって動的に拡張して、効率的
ジ・トラフィックのスループットを向上させるこ
る電力と温度に関する課題は次のとおりです。
な共有リソースプールとして機能させる能力
と、データの種類やニーズごとにストレージ
です。こうした基盤により、電力管理、サービ
を最適化することなどが挙げられます。
ス品質の保証、相互接続性の確保、データ
センターの運用自動化など、極めて重要な高
各企業では、既存のデータセンターの電力を
レベルの機能が実現されます。インテルは、
より効率的に使用して、サーバー・キャパシ
ソフトウェア業 界 のリーダー企 業とともに、
ティーの増加、電力コストの削減、および二
Infrastructure as a Service(IaaS)の核
となるこれらの新たなイノベーションに取り
組んでおり、企業やサービス・プロバイダー
が設計(リファレンス・アーキテクチャーを含
む)、導入、および管理に関するベスト・プラ
クティスを迅速に明確化できるようにするた
めのプログラムを開始しました。このリファ
レンス・ガイドでは、インテル ® クラウド・ビル
ダーズの取り組みの一環として、既存のデー
タセンター・インフラストラクチャーを使用し
ながら、顧客に対してクラウドサービスを提
供しなければならない企業の IT 部門やクラ
ウド・サービス・プロバイダーを対象に、技術
的なプランニングと導入に関する考慮事項を
取り上げ、ソリューションの包括的な概要を
示します。
酸化炭素排出量の削減を実現することに重
点を置いた手法の模索が続けられています。
従来から、組織においては、日常的に使用さ
れているサーバーの実際の消費電力に関す
る詳細情報が不足しています。データセン
ターのサーバー・キャパシティーは、仕様書
消費電力、または低減定格電力負荷に基づ
• 互換性のないインターフェイスと管理アプリ
ケーションを使用する、複数のベンダーの
管理コンポーネントとサブシステムの複雑さ
データセンターの管理におけるこれらの課題
は、次に示す要件として整理することができ
ロードによる実際の消費電力は、定格値より
ます。
も大幅に少なくなっています。こうした状況
は、データセンターの冷却能力と電力の過
剰供給、および TCO の増加を招いています。
サーバーの消費電力を適切に把握して制御
することにより、データセンターの既存の設
備をより効率的に使用することが可能となり
数万台に及ぶサーバーに適用されることで、
調を合わせるように、サーバー 1 台当たりの
コストの大幅な削減が達成されます。
消費電力も増加し続けています。このような
進化の結果、最近のデータセンターではサー
本資料では、まずはサーバーの電力管理手法
バーの数と密度が増大しているため、供給
と、JouleX と Dell が提供するソリューション
されるキャパシティーを効率的に利用できる
について概説します。次に、具体的な利用モ
ように、電力と冷却リソースの計画と管理が
デルを取り上げて、詳しく説明します。また、
極めて重要になります。クラウド・コンピュー
実際に行ったテストケースとその結果も示し
ティングのビジョンを実現するため、新しいテ
ます。これには、テストプロセスのスクリーン
クノロジーには電力効率と電力管理への対
ショットも含まれています。最後に、アーキテク
処が求められています。こうした要素は、マイ
チャーに関する考慮事項について説明します。
クロプロセッサーからアプリケーション・スタッ
る利用モデルに焦点を合わせています。
• サーバーとラックのリアルタイムの消費電
力の可視性の欠如
いています。しかし、データセンターのワーク
サーバーの消費電力当たり性能の向上と歩
ます。本資料では、電力管理とこれに関連す
• サーバー、ラック、およびデータセンターの
設備内での冷却と電力の物理的制限
に記載された電力、サーバーのピーク時の
ます。そして、こうしたすべての取り組みが、
クに至るまで、アーキテクチャーの基盤となり
• 電力と冷却の需要の増加による総運用コ
ストの増加
サーバーの電力管理
これまで、データセンターにサーバーを導入
するにあたって、消費電力は補足的な考慮
米国環境保護局が政府に提出したレポート
事項とされてきました。残念ながら、こうした
によると、2006 年に米 国 内のデータセン
考え方は現在も続いています。例えば、多く
ターで国内の電力の約 1.5% が消費されて
の施設で水道光熱費は建物全体の使用料
おり、2011 年までに 2 倍になることが予想
に含まれており、この結果、データセンターの
されていました。4 ストレージ、ネットワーク、
コストの可視性が損なわれています。
およびコンピューティングの各リソースが予
想どおりの比率で増え続けた場合、電力効
サーバーの効率性は大幅に向上しましたが、
率に優れた新しい利用モデルが必要となり
集約密度と単位面積当たりの消費電力は加
ます。既存のリソースを最大限に活用して効
速度的に増加しています。そのため、電力とこ
率化を実現する方法としては、サーバー使用
れに関連する温度特性は、運用コストの中心
• データセンターのあらゆるレベル(システ
ム、個々のラック、およびデータセンター)
で電力を監視し、消費電力の上限を設定す
る機能。物理サーバーまたは仮想サーバー
を大幅に拡張する場合、個々のサーバーレ
ベルで提供できる処理能力が非常に重要
なものとなる。
• ラックレベルで消費される電力を集約し、
ラックグループ内の電力を管理して、総電
力が 1 つのラックに割り当てられている電
力を上回らないようにする。
• ラック列レベルまたはデータセンター・レベ
ルでより高度な集約と制御を行い、平均電
力と使用可能な冷却リソースの範囲内で
電力予算を管理する。
• サーバー、ラック、ラック列、データセンター
の各レベルで電力を管理することで消費電
力当たりの生産性を最適化し、TCO を最
適化する。
• すべてのサーバーで使用できる標準ベー
スの電力計測ソリューションを適用するこ
とで、データセンターの効率性を最適化す
るための管理を可能にする。電力消費の
見える化を拡張して、消費電力に基づく負
荷分散、負荷の移行を可能とし、電力 / 冷
却リソース活用の最適化を実現する。
5
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
JouleX* Energy Management
ソリューション
小限に抑えることができます。JEM は、サー
型 * コンピューティング / ネットワーキング
バー、仮想マシン、アプリケーションの各レベ
の実行
ルでシステムとアプリケーションの使用率と
JouleX* Energy Manager(JEM)は、ネッ
電力負荷を正確に測定し、必要なだけのコン
トワークに接続されたすべてのデバイスやシ
ピューティング・リソースを動 的に割り当て
ステムの電力使用状況を監視・分析・制御す
ます。JEM は、大量の電力を消費しているに
ベースライン設定・監視・分析・管理機能を
ることで、電力コストを削減します。クライアン
もかかわらず、稼動率の低い低密度のサー
提供します。デバイスに依存しないネットワー
ト側での、エージェント、スタブ、ハードウェ
バーを特定します。これらのサーバーは仮想
ク・ベースの JouleX* ソリューションは、日付、
アなどのインストールは不要です。他の製品
化の一番の候補になります。また JEM は、動
時刻、場所、コストセンター、ビジネスユニッ
とは異なり、JEM は単一のソリューションで
作停止しているサーバーやアイドル状態の
ト、デバイス、またはシステムごとに電力関連
以下のデバイスの電力消費のグローバルな
サーバーを特定することで、その撤去を検討
データ(消費量、コスト、二酸化炭素排出量、
ビューを提供します。
できるようにします。こうした JEM の手法は、
削減量など)を分析できます。この強力でイン
負荷適応型 * のコンピューティングとネット
テリジェントな電力分析機能を使用して、省
ワーキングを統合して、データセンターの電
電力シナリオのシミュレーション、省電力の
力コストを最大 60% 削減します。
優先課題の特定、持続可能な調達が可能で
企業における JEM
とで、業務時間後に使用されていないすべて
社会や環境に与える影響を重視する企業で
のデスクトップ PC とプリンターの電源を自動
は、規制強化の先を行くグリーンビジネスへ
的に切ることができます。
• PC
• サーバー
• VoIP 電話 / デバイス
• プリンター
• ネットワーク・スイッチ機器
• IP パワースイッチ
• HVAC(空調)システム
• その他
JEM は、以下の多岐にわたる戦略的な取り
組みに使用できる、強力な電力消費 / 使用
率の測定基準を提供します。
• 持続可能な調達
• サステナビリティー・レポート
• PC、分散型オフィス、およびデータセンター
のポリシーベースの電力最適化
• 仮 想 化 環 境 およびクラウド・コンピュー
ティングのポリシーベースの電力最適化
• キャパシティー・プランニング
• 電力会社の後援による、IT デバイスを含む
需要応答プログラム
• 負 荷 適 応 型 * コンピューティング / ネット
ワーキング
の取り組みが最優先の課題になっています。
持続可能なビジネスは、収益面でも重要で
す。大半の企業において、電力消費の見直し
分散型オフィスにおける JEM
JEM は、エージェントが不要の独自の検出手
は、環境への影響の軽減とコスト削減のため
法を使用して、ネットワーク上のすべてのデバ
の最大の機会を提供します。JEM は、企業全
イスを検出し、各デバイスの電力使用状況の
体の電力消費のベースライン設定・監視・分
レポートと管理を実行します。IT マネージャー
析・管理機能を提供します。JEM のインテリ
は、このデータに基づいてポリシーとルール
ジェントな機能を使用して、以下のことが可
を作成し、分散型オフィス環境における電力
能です。
消費の削減を JEM に指示できます。例えば、
• デバイスごとの電力使用率 / 消費量の測定
なかったり、必要でない場合、その機器をリ
JEM は、分散型オフィス機器が使用されてい
• 実際の電力消費の測定基準に基づく、持
続可能な調達への取り組みのサポート
• デバイスごとの電力消費、省電力効果、二
酸化炭素排出量の削減など、さまざまな測
定基準に基づく企業のサステナビリティー・
レポートの作成
• イベントベースのポリシー、ルールベース
のポリシー、電 力 使 用 状 況 のシミュレー
ション、および ROI モデリングの作成と実行
JEM のポリシーベースの電力最適化機能に
より、以下のことが可能です。
• 分散型オフィス機器の電力管理
するデバイスに対してのみ適切な量の電力
• 自動化された需要応答
いないデバイスに対して供給される電力を最
6
JEM は、企業全体の PC が消費する電力の
す。基本的な例としては、JEM を使用するこ
データセンターにおける JEM
JEM は、省電力と最適化の原理に基づくデー
タセンターの負荷適応型 * 電力管理を実現
します。JEM によって、生産的な処理を実行
を配分し、アイドル状態またはフル稼動して
PC における JEM
• データセンター内の仮想化環境およびクラ
ウド・コンピューティングの電力の最適化
• 生産的な処理を実行するデバイスにのみ
適切な量の電力を割り当てる、負荷適応
モートからシャットダウンできます。調査によ
ると、オフィス環境の電力の 40% ∼ 50% は
無駄に消費されています。この問題に対処す
るため、JEM は生産 的なユーザーに対して
電力を重点的に配分します。例えば、JouleX
のスマートフォン・アプリケーションや建物ア
クセス制御システムがナレッジワーカーの到
着を知らせるアラートを JEM に送信すると、
JEM はそのユーザーが必要とするデバイスの
電源を投入します。そして、ユーザーが建物
を退出すると、これとは逆のプロセスが実行
され、そのユーザーに関連するすべての電力
消費機器は、アイドル時の省電力ステートに
移行します。
Dell* PowerEdge* C シリーズ
サーバー
Dell は、新しい C シリーズにおいて Power
Edge* サーバーファミリーを拡 張しました。
Dell のデータセンター・ソリューション(DCS)
部門の発想に基づいて設計されたこれらの新
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
しいサーバーは、HPC、Web 2.0、ホスティン
• Hadoop、MapReduce、Web 解析、デー
タベースなど、メモリーとストレージ密度が
最も重要であるスケールアウト・データセン
ター環境に最適なサーバーです。
グ、ゲームの各分野のスケールアウト環境の
顧客、およびパブリック / プライベート・クラウ
ド・ビルダー向けに性能と効率が最適化され
ています。PowerEdge* C シリーズの サー
て設 計されています。このテストベッドは、
商 用データセンターのクラウド・コンピュー
ティング利用モデルをさまざまな角度からシ
ミュレートできるように、柔軟性のある環境を
提供することを目的としています。JouleX*
バーは次のとおりです。
• PowerEdge* C6100:4 ノードのクラウ
ドとクラスターが最適化された共有インフ
ラストラクチャー・サーバー(2U/2S サー
バーを最大 4 ノードまでマウント可能(ホッ
トサービス可能)、インテル ® Xeon® プロ
セッサー 5500 番台 / インテル® Xeon® プ
ロセッサー 5600 番台)
• PowerEdge* C1100:メモリーが 増 加
され、クラスターが最適化された電力効率
に優れた計算ノードサーバー(1U/2S、最
大 192GB RAM、インテ ル ® Xeon® プロ
セッサー 5500 番台 / インテル® Xeon® プ
ロセッサー 5600 番 台、1GbE インテル ®
82576 Kawela ポート x2)
Energy Management ソフトウェアは、統
合されたコンポーネントとしてインテル ® DCM
を使用します。
設計に関する考慮事項
電力をリアルタイムに監視するための ACPI
準拠の電源装置を備えたインテル® ノード・マ
ネージャー対応のシステムが必要です。
• パフォーマンスが 重 視される高 性 能クラ
スター・コンピューティング(HPCC)環 境、
Web 2.0 環境、およびクラウドビルダーの
ためのハイパースケール環境に対応するビ
ルディング・ブロックに最適なサーバーです。
• メモリーを最大限に拡張できる柔軟性を必
要とする、電力とスペースの要件の厳しい
顧客に最適なサーバーです。
• PowerEdge* C2100:高パフォーマンス
のデータ分析 / クラウド・コンピューティン
グ・プラットフォーム / クラウドストレージ用
サーバー(2U/2S、 最 大 192GB RAM、
インテ ル ® Xeon® プ ロセッサー 5500 番
台 / インテル ® Xeon® プロセッサー 5600
番台、1GbE インテル® 82576 Kawela ポー
ト x2)
ソフトウェア・アーキテクチャー
以 下 の 図 は、J o u l e X * E n e rg y M a n a g e r
のコンポーネントの概要を示しています。
テストベッドの計画
インテルは Dell および JouleX と協力して、
ハイパースケール 環 境 への 対 応が 可 能な
Dell の PowerEdge* C シリーズ サーバー
を導入したテストベッドを実装しました。これ
らのサーバーは、スケールアウト・データセン
ターにおけるパフォーマンスと効率を重視し
ダッシュボード
監視・分析・管理
ポリシー /
ルールエンジン
レポーティング・
エンジン
デバイス監視
TruJoule* 電力プロファイル
アセットコネクター
Active
Directory*
システム
管理
デバイスプロキシー
ネットワーク
管理
ファシリティー
管理
ビルディング・
オートメーション
図 1 : JouleX* Energy Manager のコンポーネント
7
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
アセットコネクターとデバイスプロキシーの 2
Windows* Management Instrumentation
以下の図は、インテル ® DCM が、サポートさ
つのコンポーネントは、ネットワーク・インフラ
(WMI)、Linux* 用 の SSL、スイッチや ルー
れる JEM の 他の 機 能とともに、JEM 内でど
ストラクチャーとの相互のやり取りを直接行い
ます。
ターなどのネットワーク機器用の SNMP など、
のように機 能するかを示しています。DCM
既存デバイスとの低レベルの通信プロトコル
はアウトオブバンド通 信を使 用して、Dell*
を実装します。
PowerEdge* C シリーズサーバーなどのサ
アセットコネクターは、ネットワークに接続し
ポート対象であるデバイスの電力の監視と管
て既存のデバイスを検出し、JEM にインポー
電力管理では、JEM 内で使用されるアセット
トします。JEM は、アセットコネクターを使用
コネクターの 1 つであるインテル ® DCM が、
プロキシーを使用して、インバンド通信を利用
して、例えば Active Directory* からすべ
DCM によってサポートされる IPMI や DCMI な
どの通信プロトコルを使用して、リアルタイム
で電力の監視と管理を行います。
して他の資産情報と使用率情報を取得しま
てのデバイスをインポートできます。デバイ
スプロキシーは、アセットコネクターと連携し
て、Windows* サーバーと通 信するための
理を行います。一方、JEM は適切なデバイス
す。こうした電力データおよびその他の情報に
よって、強力なレポート機能と管理機能が提
供されます。
Enegy Manager
インテル® DCM SDK
サーバー使用率や
アセット情報など、
その他の
追加データの収集
(インバンド)
分散型オフィス
電力のリアルタイムの
監視と制御
(アウトオブバンド)
データセンター
図 2 :インテル® DCM と JouleX* Energy Manager の統合
8
設備
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
ハードウェアとソフトウェアの説明
JouleX* Energy Management サーバー
VMware 上でホスティングされる仮想マシン
4 個の CPU、6GM RAM、50GB ハードディスク
ソフトウェア
Microsoft* Windows Server* 2008 R2 64 ビット版、.NET 4.0
インテル ® データセンター・マネージャー 2.1.0.1159 以降
JouleX* Energy Management ソフトウェア 2.5.5 以降
サーバー 1
Dell* PowerEdge* C1100
2-way のインテル ® Xeon® プロセッサー E5570(動作周波数:
2.93GHz)、12GB RAM、250GB SATA HDD
インテル ® ノード・マネージャー有効
BMC カード
ACPI 準拠の電源装置
Red Hat* CentOS リリース 5.5
サーバー 2
Dell* PowerEdge* C2100
2-way のインテル ® Xeon® プロセッサー E5620(動作周波数:
2.40GHz)、12GB RAM、500GB SATA HDD
インテル ® ノード・マネージャー有効
BMC カード
ACPI 準拠の電源装置
サーバー 3
ソフトウェア
Windows Server* 2008 R2 64 ビット版、SQL Server* 2005
ワークロード
Dell* PowerEdge* C6100
2-way のインテル ® Xeon® プロセッサー E5530(動作周波数:
2.40GHz)、12GB RAM、250GB SATA HDD
インテル ® ノード・マネージャー有効
BMC カード
ACPI 準拠の電源装置
サーバー 4
ソフトウェア
Windows Server* 2008 R2 64 ビット版、SQL Server* 2005
ワークロード
Dell* PowerEdge* C6100
2-way のインテル ® Xeon® プロセッサー E5530(動作周波数:
2.40GHz)、12GB RAM、250GB SATA HDD
インテル ® ノード・マネージャー有効
BMC カード
ACPI 準拠の電源装置
ソフトウェア
Windows Server* 2008 R2 64 ビット版、SQL Server* 2005
ワークロード
表 1 :ハードウェアの説明
9
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
物理アーキテクチャー
図 3 は、テストベッドの導入アーキテクチャー
を示しています。このテストベッドでは、仮想
マシン上 に JEM と DNS/DHCP サービ スを
インストールします。ユースケースのテスト
1. BIOS で、固定または DHCP のオプション
を指定して BMC ネットワークの設定を行
い、BMC のホスト名を入力します。ここで
は DHCP を使用しました。BMC のホスト名
または IP アドレスを書き留めておきます。
には 4 つの Dell* サーバーノードを使用しま
す。Dell* PowerEdge* C1100 シ ス テ ム
か ら 1 ノード、Dell* PowerEdge* C2100
システムから 1 ノード、Dell* PowerEdge*
C6100 から 2 ノードを使用します。これらの
システムには、
インテル® ノード・マネージャー・
テクノロジーが搭載されています。JEM はシ
ステムにインバンド接続し、ホスト情報の監視
と収集を行います。またインテル ® DCM を介
してアウトオブバンド接続し、消費電力の監視
と管理を行います。
サーバーのセットアップと構成
サーバーのセットアップでは、以下に説明す
る手順に従ってオペレーティング・システムを
インストールし、BMC を構成する必要があり
ます。本セクションを読み進めるには、サー
バーの構成とオペレーティング・システムの
インストールに関する基礎知識が必要です。
2. 管理者権限を持つ BMC ユーザーのユー
ザー名とパスワードを書き留めておきます。
「administrator」権限が確実に付与さ
れている「root」ユーザーを使用するか、
または他のユーザーを追加します。
照してください。
4. JouleX* Energy Manager は、OS のホ
スト名と資格情報を使用してサーバーに
Dell* PowerEdge* C1100
インテル ® Xeon® プロセッサー E5570
ノード 1:
ホスト名:Dellc1100-001.inteleil.com
BMC:Dellc1100-001bmc.inteleil.com
仮想マシン
ドメイン:inteleil.com
DNS/DHCP サーバー
JouleX* Enegry Management
Dell* PowerEdge* C2100
インテル ® Xeon® プロセッサー E5620
ノード 2:
ホスト名:c2100-002.inteleil.com
BMC:c2100-002bmc.inteleil.com
仮想マシン
OS:Windows Server* 2008 R2 64 ビット版
JEM 2.5.5.5830
インテル ® DCM 2.1.0.1159
Dell* PowerEdge* C6100
インテル ® Xeon® プロセッサー E5530
ノード 3:
ホスト名:Dellc6100-001b.inteleil.com
BMC:Dellc6100-001bbmc.inteleil.com
図 3 :テストベッドの物理アーキテクチャーのセットアップ
10
イン資格情報を使用してサーバーにアウ
トオブバンド接続します。
JouleX* Energy Management ソリュー
ションのインストールと構成
テストベッドのインフラストラクチャーのインス
トールと構成に必要な手順の概要を以下に
示します。このインフラストラクチャー上で、上
記の Dell* PowerEdge* C シリーズサーバー
上でインテルがサポートするプラットフォーム
電力管理機能を実行します。
3. オペレーティング・システムとアプリケー
ション / ワークロードをサーバー上にインス
トールします。このテストでは、Windows
Server* 2008 R2 64 ビット版オペレー
ティング・システムを 3 台のサーバーに
インストールし、Red Hat* CentOS 5.5
を 1 台のサーバーにインストールしまし
た。また、SQL Server* 2005 ワークロー
ドを Windows* サーバー上にインストー
ルし、負荷を生成しました。読者はオペ
レーティング・システムとワークロードを自
由に選んで使用できます。
これについては本資料では詳しく説明しま
せん。BMC の構成については、付録 B を参
インバンド接続し、BMC のホスト名とログ
ノード 4:
ホスト名:Dellc6100-001d.inteleil.com
BMC:Dellc6100-001dbmc.inteleil.com
以下のセットアップ手順は、読者に Windows
Server* 2008 R2 Enterprise のインストー
ルと構成に関する基礎知識があることを前提
としています。
JouleX* は仮想マシンまたは物理サーバー上
にインストールできます。最小構成は次のとお
りです。
• 2 個の CPU と 4GB RAM
• 20GB のディスク空き容量
• Windows Server* 2003 または Windows
Server* 2008 64 ビット版または 32 ビット
版 OS
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
本資料で実施したテストでは、Windows Server* 2008 R2 64 ビット版を搭載した VMware の仮想マシン(4 個の CPU、6GB RAM、ハードディス
ク容量 50GB)を使用しました。
1. インテル ® DCM 2.1.0.1159 以降をインストールします。ソフトウェアに添付された説明書の手順に従って、デフォルトのインストール・オプション
を指定します。JEM 2.6 からは、DCM は JEM のインストール・キットにバンドルされるため、別途 DCM をインストールする必要はありません。
2. JouleX* Energy Management 2.5.5 以降をインストールし、JouleX インストール・ガイドの手順に従って有効化します。
3. JEM に DCM コネクターを追加します。
[Import Devices]、
[Add Asset Connector]、
[Server Management]、
[Intel Data Center Manager]の順に移動し、
[Intel
a.[Settings]、
Data Center Manager]を開きます。
図4
11
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
b. DCM ホストとポートを入力します。
図5
c. オプション:監視の間隔を短くするには、デフォルトの設定を次のように変更します。
図6
12
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
d. 変更内容を保存します。
図7
4. JEM にサーバーを追加します。
[Add Device]をクリックします。
a.[Devices]に移動し、
図8
[Hostname]
と[Device Type]を入力します。Windows* プラットフォームの場合は[pc.windows]を選択し、Linux* ベースのプラットフォー
b.
ムの場合は[pc.linux]を選択します。
c. 各デバイスに[Location]の情報を追加します。DCName/RackID/Slot# の形式を使用すると、電力のデータがデータセンター、ラック、スロッ
トごとに自動的に整理されます。本資料のテストシナリオでは、使用するサーバーの数が少ないため、場所の名前をそのまま使用しています。
d. オプションの[Business Unit]の情報を入力します。この情報はレポートと分析の役に立つことがあります。
13
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
図9
e. JEM がサーバーの詳細の取得に使用する、OS ログイン資格情報を入力します。注意:Linux* プラットフォームでは、リモート管理用に SSH を
有効にする必要があります。
図 10
14
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
f.[Save Changed & Close]をクリックします。
[Execute]ボタンをクリックして、
[Select Check Status]を選択し、最後に[Execute]をクリックします。
g. ステータスチェックを実行します。
図 11
h.サーバーのステータスが表示されます。
図 12
15
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
[Summary]をクリックして、収集されたサーバーの詳細を使用して JEM が計
i.[Extended]タブをクリックして、サーバーの詳細を表示します。
算した「Energy Profile」を表示します。なお、JEM は実際の測定値ではなく動的モデリングを使用しているため、計算の精度は中(星 9 個中
5 個)に設定されています。
図 13
16
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
5. インテル ® DCM を介してサーバーに接続します。
a.[Extended Properties]で以下の詳細を追加します。
BMC パラメーター:ipmi.ip(BMC IP アドレスまたは BMC ホスト名を入力)、ipmi.user、ipmi.password
DCM パラメーター:dcm.ip(DCM コネクターを追加するときに使用した IP アドレスと同じ)、dcm.derated_power(サーバーの低減定格電
力の推定値)
図 14
17
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
b. ここでデバイスの電力プロファイルをチェックします。JEM は DCM からリアルタイムの消費電力を取得しているため、精度は高(星 9 個中 9 個)
です。
図 15
「ハードウェアとソフトウェアの説明」の表に従ってさらにデバイスを追加します。このテストベッドには 3 台のサーバー
6. 上記の手順を繰り返して、
を追加しました。
18
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
電力管理のユースケース
1. 電力コストと二酸化炭素排出量の設定
ユースケース 1 :
サーバーの電力のリアルタイムの
監視、レポート、分析
できます。設定した値は、レポートを生成する際の計算に使用されます。
サーバーレベルでの電力のリアルタイム監視
JEM は、データセンターの場所と電力の供給源に応じて、電力コストと二酸化炭素排出量を設定
[Settings]、
[Energy Prices]の順に移動します。以下に示す 2 つの場
• JEM コンソールで、
所と値を使用します。デバイスの情報に入力された場所に基づいて、これらの値がサーバー
に適用されます。
は、
データセンターの電力と冷却能力の計画、
供給、最適化を支援するための重要な機能で
す。JouleX* Energy Management ソリュー
ションは、インテル ® DCM との組み合わせに
より、インテル ® ノード・マネージャー・テクノロ
ジーを搭載した Dell* PowerEdge* C シリー
ズサーバーの電力使用状況をリアルタイムに
高精度で監視できます。JEM は、非常に柔軟
なグループオプションとデータ集約オプション
を指定して過去の電力消費データを保存する
機能など、豊富なレポート機能と分析機能を
備えています。また JEM は、電力コストと二酸
化炭素排出量の値を設定した上で、電力コス
トレポートと二酸化炭素排出量レポートを生
成、分析できます。
このユースケースでは、収集されたデータを
利用して、JEM のレポート機能とその使用方
法について検証します。
図 16
2. デバイスレベルの電力需要レポート
デバイスレベルの電力需要レポートと、場所などのパラメーターによって集約された電力需要レ
ポートを表示できます。
[Devices]、
[Select Device]、
[View/Edit]、
• デバイスレベルのレポートを表示するには、
[Summary]の順に移動します。サーバーの最近の消費電力が表示されます。グラフをマウ
スでポイントすると、その時刻の測定値が表示されます。
図 17
19
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
• 特定の領域を拡大するには、グラフ上でマウスをクリックし、詳細表示する領域を選択します。このオプションを使用して、特定のワークロードまた
は特定の期間の電力消費を詳細に分析できます。
図 18
3. 総電力需要レポート
各種のグループと集約オプションを指定してレポートを生成できます。日、週、月などのレベルでデータを集約し、場所、部門、デバイスの詳細情報の
組み合わせによってグループ化できます。
[ Reports ]、
[ Energy Consumption ]、
[ Power Demand ]、
[Devices]、
[Create a New Segment]の順に移
• 論理グループの作成:
動します。利用可能なオプションを選択するか、以下に示すように[Advanced Option]をクリックして[Additional Filer]を追加します。
図 19
20
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
[Marketing]部門のデバイスの週次の電力需要を示しています。さまざまな期間や異なるグループを対象として、同様のレ
• 以下のレポートは、
ポートを生成できます。
図 20
4. 電力コストレポート
JEM は、複数の場所、複数の部門で消費される電力のコスト分析に使用できる電力コストレポートを生成します。以下のレポートは、サクラメントにあ
るサーバーの週次の電力コストを示しています。設定された電力コストがこの場所に適用されます。電力コストレポートは、コストの分析や、部門ま
たは他の論理グループに対する割り当てと課金に利用できます。さらに重要なのは、このレポートによって電力コストがきめ細かく可視化され、最適
化の機会を見極められることです。
図 21
21
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
5. 二酸化炭素排出量レポート
グリーン IT は企業にとって最重要課題の 1 つになっています。二酸化炭素排出量削減への取り組みは、排出量の値を測定するところから始まりま
す。JEM は、実際の消費電力データを使用して、電力供給源ごとに設定された排出率に基づいて二酸化炭素排出量をモデル化します。
[Carbon Emissions]、
[CO2 Emissions]の順に移動します。
•[Reports]、
図 22
22
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
6. ラックレベルの電力レポート
ラックごとまたは顧客ごとに電力データを監視できます。
•[Devices]タブに移動します。
• デバイスブラウザーの左側で、電力を表示するグループを選択します。
•[Overview]ボタンをクリックします。
以下の図はラックレベルの電力レポートを示しています。ただし、
このレポートは、本資料で説明しているテストベッドから得られたものではありません。
図 23
23
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
顧客に電力量を割り当てる標準的なホスト・
しかし、アプリケーションのパフォーマンスと
ユースケース 2 :
電力ガードレールと
ラック密度 / ラック使用率の最適化
データセンターでは、Microprocessor without
SLA に若干の影響を与えることを許容すれ
Interlocked Pipeline Stages(MIPS)値を最大
ば、より積極的な最適化が可能になります。こ
限に高めるために、電力制限が許す限り多く
のためには、監視対象のサーバーの消費電
1. ラック密度とラック使用率の最適化
のサーバーを 1 つのラック内に設置して、
ラッ
力と SLA の非常に緻密な分析を同時に行い、
リアルタイムの消費電力データの収集は、電
クの使用率を最適化することを主な目標とし
力監視に不可欠な機能です。このデータがな
ています。そのため、マシンの台数が大幅に
SLA の要件に対して許容される消費電力上
限値のレベルを決定する必要があります。こう
した事前調査を実施しながら、パフォーマンス
への影響について慎重な分析を行わなけれ
ばなりません。
い場合は、メーカーの仕様書に記載されてい
増えることとなり、すべてのマシンを永続的
るサーバーの消費電力の概算値を利用しま
な電力制限下で稼動させることが必要にな
す。仕様書の数値を指標として使用する場合、
ると考えられます。ただし、マシンのグループ
かなりの安全マージンを取らなければなりま
の全体的な MIPS 値は、電力制限なしに実
せん。しかし、この安全マージンを順守する
行されるマシンの任意の組み合わせによって
と、データセンターにおける電力の過剰プロビ
得られるいかなる値よりも大きくなりますが、
ジョニングや余剰電力につながります。万が
それでも総消費電力はラックに対する電力割
一の状況に備えた余剰電力の確保は必要で
り当て量に従わなければなりません。
すが、実際にはこの余剰電力が使用される可
能性はほとんどありません。その結果として、
データセンターの電力の過剰供給、IT 機器の
過剰冷却、および TCO の増加が生じます。
最も安全にラック密度を最適化する方法とは、
サーバー上で稼動するアプリケーションのパ
フォーマンスに影響を与えないようにすること
です。本資料で説明するシナリオでは、アプリ
このユースケースでは、パフォーマンスに影響
を与えない消費電力上限設定の例を示します。
2. 電力ガードレール
消費電力上限設定は、サーバーの消費電力
が事前に設定された上限を超えることを防ぐ、
一種のガードレールとしても機能します。これ
により、電力需要の急増によるサーキットブ
レーカーのトリップを防止できます。
ケーションについて詳しく理解していない管理
これらのユースケースを実装するには、以下
管理できるようになるため、サーバーの消費
者でも簡単にユースケースを適用できるよう
の手順を実行します。
電力をデータセンターの利用可能な電力に
に、こうしたパフォーマンスに影響を与えない
厳密に適合させることができます。このユース
手法を採用します。そのため、消費電力上限
ケースは、実際には電力の供給不足が発生す
値は、記録された最大消費電力より大きい値
る古いデータセンターや、割り当てられる電力
に設定されます。
電力監視データが使用可能であれば数値で
量が決まっているホストの設定で役立ちます。
3. 消費電力の監視
サーバーの消費電力は、実稼動環境または
実稼動環境と同様の負荷を生成するシミュ
レーション環境において、長期間にわたって
監視する必要があります。パフォーマンスへの
意図しない影響を避けるため、実際に稼動し
ているサーバーを監視することをお勧めしま
す。監視期間は、アプリケーションのライフサ
イクルのシナリオと使用状況に応じて、日、週、
または四半期単位で設定できます。監視期間
中の最大電力需要を記録します。
図 24
24
[Energy Consumption]、
• [Report]、
[Power Demand]の 順に移 動します。
監視対象となるサーバーを選択します。
サーバーのセグメントが存在しない場合
は、電力需要レポートのユースケースの
説明に従って、サーバーの新しいセグメン
トを作成します。以下の図では、最大消
費電力は 190W です。なお、このシナリ
オでは監視期間は 1 週間ですが、アプリ
ケーションの使用サイクルに応じて期間を
延長し、最大消費電力を決定することをお
勧めします。
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
4. 消費電力上限値の設定
• サーバーが消費電力上限値を超える電力を消費しないように、また仕様書に記載された電力や低減定格電力ではなく消費電力上限値に基づい
てラック密度を決定できるように、消費電力上限値を最大消費電力の値より大きい値に設定します。
[Add New Rule]の順に移動します。
•[Policies]、
[Conditions]、
[Add/Device Condition]の順に移動し、以下のようにホスト名を追加します。
• サーバーのフィルタリング条件を追加します。
図 25
25
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
[Actions]、
[Add/Script Action]の順に移動し、コマンド dxSetPowerCap(210) を追加します。このユースケース
• アクションを追加します。
では、アプリケーションのパフォーマンスに影響を与えないように、観察された最大値より約 10% 大きい消費電力上限値を適用します。
図 26
という名前を付けます。
•「unmanned」テキストの 1 つをクリックし、ルールに「Power Cap 210」
•[Save Changes]をクリックし、ルールを適用します。
図 27
26
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
[Devices]、
[Extended Properties]の順に移動します。
• このルールが適用されたことを確認します。
図 28
• このサーバーの消費電力が 210W を超えることはありません。この値は、ラックの電力予算を計画する際にこのサーバーについて使用できます。
• 消費電力上限設定を解除するには、ルールを編集して値を 0 に変更します(dxSetPowerCap(0))。また、消費電力上限値を変更するには、ルー
ルを編集して希望の値に変更します。
5. ラック密度の最適化
他のサーバーに対しても上記の手順を実行し、ラック内のすべてのサーバーに適用される総消費電力上限値を決定します。ラックに割り当てられて
いる総消費電力上限値とラックの電力割り当て量の差から、電力割り当て量を超過せずに、同様の消費電力上限値を設定したサーバーをあと何台
追加できるかを判断できます。ラックにサーバーを追加し続けると、システムの全体的なパフォーマンスはさらに向上しますが、ホスト・プロバイダーに
よって割り当てられた電力枠内に留まります。
これまでの経験では、同じ電力枠内に留まりながら、サーバー密度は 30% ∼ 50% 向上しました。ただし、サーバー密度の増加率は、ワークロード
と SLA の要件によって異なります。
インテルが外部企業と協力して行った実際のケーススタディーについては、インテルの Web サイトを参照してください。
6. 消費電力の継続的な監視
消費電力のレベルを継続的に監視することが重要です。頻繁に消費電力上限設定に達する場合は、パフォーマンスに影響を与えないように、上限値
を上げることをお勧めします。
JEM はスクリプトを使用した自動処理が可能です。電力の監視と消費電力上限設定にもスクリプトを利用できます。ラックの電力の監視を自動化し、
条件に応じた消費電力上限設定を適用した例については、付録 C を参照してください。
27
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
ユースケース 3 :
災害復旧 / ビジネス継続性
消費電力上限設定を使用することで、予測
不可能な緊急事態の発生時に消費電力を
効果的に管理できます。
データセンターの一部または全体で主 AC 電
源の停電が発生するシナリオでは、積極的
な消費電力上限設定をサーバーに適用して
消費電力を削減できます。これにより、無停
電電源装置(UPS)の電力消費が減少して、
オンサイト発電装置によって電力と冷却が回
復するまで、停電状態でサーバーが稼動でき
る時間が延長されます。
同様に、冷却システムが故障した場合も、影
響を受けるサーバーに低い消費電力上限値
を適用し、冷却システムが回復するまで消費
図 29 :消費電力上限設定の適用前のサーバーグループの電力需要
電力と発熱量を抑えることができます。
これらのシナリオはサーバーのパフォーマン
スには大きな影響を与えますが、こうした緊
急事態においては、パフォーマンスより可用
性の維持が優先されます。
次のシナリオは、主 AC 電源の停電などの緊
急事態が発生した場合、データセンターに消
費電力上限設定を適用する例を示しています。
1. 停電発生前の消費電力
サクラメントの施設に設置されたサーバーの
消費電力(この場合は約 390W)
を以下に示
します。
図 30 :消費電力上限設定の適用前の 1 台のサーバーの電力需要
28
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
2. 通常より低い消費電力上限値の設定
主電源の緊急停電シナリオを想定して、サクラメントのサーバーの消費電力上限値を 150W に設定できます。消費電力上限設定の詳しい適用
手順は、ラック密度の最適化のユースケースを参照してください。
図 31
3. 低い消費電力上限値の適用後の消費電力
消費電力上限値の適用後のサクラメントにおける消費電力を以下に示します。なお、すべてのサーバーが、設定された積極的な電力制限を満た
すとは限りません。それは運用しているアプリケーションによって決まります。順守可能な最小限の電力制限は、その時点のオペレーティング・シス
テムとアプリケーションの負荷によって決まります。例えば、この場合、2 台のサーバーの各々に 150W の消費電力上限値が設定されていますが、
2 台のサーバーの実際の合計消費電力は 320W です。
図 32 :消費電力上限設定の適用後のサーバーグループの電力需要
29
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
図 33 :消費電力上限設定の適用後の 1 台のサーバーの電力需要
ユースケース 4 :
電力が最適化されたワークロード
この手法の主な利点としては、実際のサービ
ス品質(QoS)をサービスレベルの要件に適
合させられることが挙げられます。一般に、
インテル IT 部 門も含め、多くの IT 組 織が
SLA を超過してもプロバイダーに追加ポイン
データセンターの電力と冷却に関する重大
トが与えられるわけではなく、ただ不要な支
な課題に直面しています。そのため、企業で
出が増えるだけです。一方、SLA を満たして
は既存のデータセンターの電力をより効率
いない場合には、SLA 違反として顧客から訴
的に使用することに重点を置いた代替手法
えられるおそれさえあります。
を模索しています。ワークロードの電力最適
化は、電力の効率性を実現するこうした手法
の 1 つです。
電力を最適化するには、
さまざまなワークロー
ド・プロファイルを含むテーブルが必要です。
また、パフォーマンス低下の許容限度を設定
1. ワークロードのセットアップ
• インフラストラクチャーで IT ワークロード
を設定します。この利用モデルでは、2
種類の IT ワークロードを使用しました。
I/O 負荷の高い DB ワークロードと、プロ
セッサー負荷の高いワークロードです。
する必要があります。開発者は、一連のテス
トを実施して、この許容限度に達するまでの
適用可能な消費電力上限値を特定します。
その後、通常運用時に、アプリケーション・
エンジニアが事前測定に基づいて消費電力
上限の目標値を設定します。これでシステム
は「最適化された」と言えます。これらの上限
値を適用した場合の影響がすでにわかって
いるためです。
30
2. 実行手順
• ホストで実 行されている仮 想マシンで
I/O 負荷の高いワークロードを構成します。
• 消費電力上限を設定せずにワークロード
を実行し、ワークロードの実行時間を取
得します。
• 今度は、消費電力上限を追加し、実行時
間がベースライン値を超えて増加し始め
るまで、消費電力上限値を徐々に増やし
ていきます。実行時間が増加し始める直
前の消費電力上限値(実行時間への影
響がなかった最後の値)を書き留めてお
きます。
• プロセッサー負荷の高いワークロードに
対しても、上記の 3 つの手順を繰り返し
ます。
3. 結果
プロセッサーの性能による制約を受けない
ワークロード(I/O 負 荷 の 高いワークロード
や、メモリーを大量に使用するワークロード
など)では、インテル ® ノード・マネージャーと
インテル ® DCM を使用することで、全体的な
パフォーマンスに影響を及ぼすことなく、サー
バー・プロセッサーの速度を抑えることができ
ると考えられます。結果として、SLA に違反
するリスクを伴わずに、サーバーの消費電力
を削減できます。
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
図 34 に示すように、プロセッサー負荷が高くないワークロードでは、パフォーマンスに影響を及ぼすことなく、サーバーの消費電力が約 20% 最
適化されました。
1,200
上限
100W 削減(約 10%)
消費電力(W)
1,100
200W 削減(約 20%)
1,000
300W 削減(約 30%)
900
800
5:50
5:45
5:50
7:00
時間
図 34 : I/O 負荷の高いワークロードの実行時間に対する消費電力上限設定の影響
一方、プロセッサー負荷の高いワークロードで電力を同じく 20% 削減すると、実行時間が 18% 増加しました。電力削減率を 10% にしても、実
行時間は 14% 増加しました。
1,200
上限
消費電力(W)
1,100
100W 削減(約 10%)
200W 削減(約 20%)
1,000
900
800
5:50
6:30
6:50
時間
図 35 : CPU 負荷の高いワークロードの実行時間に対する消費電力上限設定の影響
31
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
複合:ポリシーベースの動的電力管
理のユースケース
での数時間が需要の谷間になるという、ある
源が投入されているサーバーは、何も実行し
程度予測可能なパターンを示すと考えられま
ていなくても、ピーク時の電力の 50% を消
す。実際、1 日のピーク時の需要が閑散時の
費するということです。
消費電力上限設定だけでは、消費電力が削
10 倍に変動することも珍しくはありません。
減される機会は限られてしまいます。電力を
幸いにも、
このような状況でも利用できるサー
大幅に削減するには、長期間にわたり継続
こうした 10:1 の変動を前提とし、ピーク需要
バーステートがあります。一定期間、サーバー
的に電力を削減する必要があります。実施さ
時に 7 台のサーバーが実行される仮想化さ
を使 用しないことが わかっている場 合 は、
れているポリシーの中で、一種のガードレー
れたクラウドのワークロードについて考えてみ
サーバーをスリープ状態にすることができま
ルとして上限設定が行われている場合、その
ましょう。
す。正確に言うと、サーバーを ACPI S5(ソフ
ポリシーが効力を発することはほとんどあり
トオフ)
または ACPI S4(休止状態)にします。
ません。消費電力上限が永続的に設定され
今日のほとんどのデータセンターで一般的に
管理アプリケーションにより、サーバーが使
た体制下でも、省電力の効果が上がることも
見られるように、7 台のサーバーが 24 時間
用されていないときはスリープ状態にし、必
ありますが、こうした方法による省電力では、
365 日稼動している場合、可能な限り最小
限のポリシーに消費電力の上限設定を適用
しても、現在のテクノロジーで削減できる消
費電力は、どれだけ多く見積もってもピーク
時の 50 ∼ 60% 程度です。ワークロードの
需要がピーク時の 10% 未満の場合があるこ
とを考えると、需要の谷間でこの運用モード
は極めて非効率的といえます。従来のほとん
どのデータセンターが 10 ∼ 20% という極
めて低い使用率で稼動している理由も、ここ
にあります。
設定された上限値の制限を受けます。場合
によっては、パフォーマンスを最適化するた
めに、上限設定ポリシーの削除が必要となる
こともあります。
動的電力管理下でのポリシーでは、仮想化
されたクラウド・データセンター特有の自由さ
と、先進のプラットフォーム電力管理テクノロ
ジーがもたらす動的な動作を利用できます。
消費電力の上限設定レベルは動的に変更が
可能であり、これらのレベル自体が制御変数
要に応じて再起動することができます。サー
バーをスリープ 状 態 にすると、ピーク時 の
90% 以上も消費電力を削減できます。
日常生活に例えると、私たちは部屋を出ると
きには電気を消します。こうした習慣がある
にもかかわらず、ほとんどのデータセンター
でサーバーが常に過熱状態になっているの
はなぜでしょうか。これは、ほとんどのレガ
シー・アプリケーションが、物理サーバーの
電源を切ると同時に停止してしまうためで
す。ただし、仮想化された環境では、需要の
となります。電力管理だけでなく、機器を選
ワークロードの需要単位当たりの消費電力
択的にシャットダウンすることでも、消費電力
が一定に保たれているとして、ワークロード
谷間には仮想マシンを少数の物理ホストに
動的に統合する一方、需要が高い間は仮想
を削減できます。一方、動的ポリシーの代償
の需 要がピーク時の 10% に低 下したとき
マシンを拡張することが可能であるため、こう
は複雑さが増すことです。上限設定レベルを
に、消費電力も同様に低下することが最も理
した状況は当てはまらなくなっています。
制御変数とする場合、その制御を行うための
想的です。この概念は、電力比例計算と呼
メカニズムの実装が要となります。
ばれます。すべての既知のテクノロジーにも、
現在、7 台のサーバーを使用して実行され
電力比例計算の最低値があります。現代の
るワークロードがあるとします。需要が最も
クラウドサービスのワークロードは、営業時間
サーバーでは、アイドル状態のサーバーの最
高い時間帯を除き、一部のサーバーの電源
内に需要のピークを迎え、深夜から夜明けま
低値はピーク時の約 50% です。つまり、電
が常時オフになります。このようなサーバー
を「サスペンド状態」と言います。前述のよう
に、サーバーをサスペンド状態にすると、サー
バープールのアイドル時の電力をピーク時の
サーバー =
50% から 10% 以下にまで削減することが
可能となります。こうした方法こそが、本当に
省電力を実現するための切り札です。
サスペンド
プールの
サーバー
ただし、需要が最も低いときでも、稼動してい
るただ 1 台のサーバーに電力が過剰供給さ
れる可能性は残されているため、消費電力
の上限設定も必要となります。消費電力上
限設定を併用することにより、QoS を過度に
低下させることなく、消費電力をさらに削減
アクティブ
プールの
サーバー
できます。同様に、サーバーはそれぞれ異な
時刻
図 36 :1 日の電力需要曲線とアクティブ / パッシブプール内のサーバー数
32
るタイミングで電源が投入されるため、いず
れかのサーバーがアクティブになったときに、
電力が過剰供給される可能性があります。
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
消費電力上限設定を適用することにより、需
要と供給の均衡化が可能となります。また、
システムで複数のサービスクラスをサポート
している場合もあります。そのため、SLA に
• ワークロードを特定のサービスクラスに
タグ付けするメカニズムと、ESX* ホスト
の適切なセットにワークロードを転送す
る機能を設定します。
関連付けられた特定のサービスクラスにそれ
ぞれ割り当てられた、2 つ以上のサーバーサ
ブプールが存在することがあります。利用可
能なすべての電力がさまざまなサービスクラ
スに分配される場合、SLA が最も厳しいサー
ビスクラスが最も多くの電力配給を受け取り
ます。複数のユースケースを同時に適用する
ことを複合利用と呼びます。
ユースケース 5 :
複数のサービスクラスの
電力対応サポートによる
データセンターの電力削減
1. 目 的
優先度が高いワークロードと中程度のワーク
ロードの 2 つのサービスクラスについて考え
てみましょう。優先度が高いワークロードは、
電力の制約がないサーバーで実行されます。
これらのワークロードでは、できるだけ高速
で実行するために必要な電力を 100% 使
用できます。優先度が中程度のワークロード
は、消費電力上限が設定されたサーバーに
割り当てられています。これらのワークロード
は、実行速度は低下しますが継続して実行さ
れます。顧客への課金は、選択したサービス
クラスに基づいて行われます。
3. 実行手順
• 調査 / 調整フェーズ
• 電力管理メカニズムを使用せずに数回
の 1 日サイクルでアプリケーションを実
行して、ベースライン消費電力を定め
ます。これは、消費電力上限を設定せ
ずに、24 時間 365 日マシンを実行し
続けることを意味します。この運用モー
ドでのベースライン消費電力を書き留
めておきます。
• サスペンド状 態 のサーバーサブプー
ルとアクティブなサーバーサブプール
の割り当てスケジュールを設定します。
ワークロードを再実行して、全体的に
過剰割り当てまたは割り当て不足がな
いことを確認します。割り当ては時間
単位で実行することも、KPI 監視を使
用した制御フィードバック・ループのよ
うなより高度な方法で実行することも
できます。
• 消費電力上限設定スケジュールを重
ね合わせてさまざまなサービスクラス
を設定し、消費電力曲線を成形します。
考慮事項
アーキテクチャーに関する考慮事項
1. 拡張性
1 インスタンスのインテル ® データセンター・
マネージャーで最大 5000 ノードまで管理で
きます。5 より大規模な構成では、複数インス
タンスのインテル® DCM が必要です。
2. 電力管理
さまざまな消費電力上限設定を行い、ワーク
ロードのパフォーマンスを綿密に分析した後
で、電力管理の使用方法を検討する必要が
あります。すでに説明したように、電力管理
ソリューションの有効性を高めるための利用
モデルは多数あります。その一方で、電力管
理が適切な選択肢とはいえないシナリオも存
在します。例えば、機密性の高い本番ワーク
ロードのプロセッサー負荷が非常に高く、ホ
ストの使用率もすでに高い場合、最大消費
電力レベル以下の消費電力上限を加えると、
システムのパフォーマンスに悪影響が及ぶこ
とがあります。
3. JEM の消費電力上限設定ポリシー
消費電力上限設定ポリシーは、JEM の現行
バージョンのスクリプトアクション手法を使用
します。この手法の限界は、JEM 内でポリシー
がオフにされても、ポリシーによって設定され
• システムを数日間再実行して、電力割
た消費電力上限値がリセットされないことで
り当てアルゴリズムとワークロードの需
す。消費電力上限設定ポリシーを無効にする
この利用モデルの主な目的は、さまざまな
要の不一致が全体的にないことを確認
には、必要なサーバーに対して、スクリプトア
ユーザーグループを対象とした異なる SLA
します。
クション DxSetPowerCap(0) を指定した他
の適用が可能であることを示すことです。
のポリシーを適用する必要があります。この
• 実行フェーズ
2. 前提条件
• 1 日サイクルの需要予測に基づいて、サ
スペンド状態のサーバーと稼動中のサー
バーのスケジュールを設定します。ほとん
どのワークロードでは、1 時間ごとのスケ
ジュールで十分であると考えられます。
• ワークロードのクラスに応じて、アクティ
ブなサーバーサブプールに電力を割り当
てます。これらの割り当て量は、電力需
要予測に基づいて設定できます。割り当
て量がアプリケーションの主要業績評価
指標(KPI)に基づいている場合は、さら
に厳密な割り当てを行うことができます。
• 以前に調整したシステムを導入し、数
週間にわたって KPI を監視して、例外
的なケースが残されていないことを確
認します。
制限は JEM の将来のバージョンで変更され
る予定です。それまでは、消費電力上限設定
ポリシーは慎重に使用する必要があります。
• この時点で、システムを稼動本番環境
にリリースできます。
4. 結 果
8 時間にわたって実行されたワークロードで、
消費電力が約 25% 削減されました。
33
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
用語集
インテル® ノード・マネージャー:
インテル ® ノード・マネージャーは、インテル ®
Xeon® プロセッサー 5500 番 台( 以 降 )を
搭載したサーバー・プラットフォームに搭載さ
れています。インテル ® ノード・マネージャー
により、個々のサーバーの電力と温度を監視
し、ポリシーベースの電力管理を行うことが
できます。各機能は、サポートされるベース
ボード管理コントローラー(BMC)の標準の
IPMI インターフェイスを通じて公開されます。
インテル ® ノード・マネージャーを使用するに
は、PMBus* などの制御機能を備えた電源
装置が必要です。
インテル® データセンター・マネージャー
(インテル® DCM):
インテル ® データセンター・マネージャーは、
インテル® ノード・マネージャーの機能をラック
とサーバーグループまで拡張したものです。
IT ユーザーは、インテル ® データセンター・マ
ネージャーを使用することにより、ラック密度
の向上、および初期費用と運用費用の削減
参考資料
•[01]インテル ® ノード・マネージャー h t t p : / / w w w . i n t e l . c o m / t e c h n o l o g y /
i n t e l l i g e n t p o w e r /(英語)
•[02]インテ ル ® データセンター・マネージャー http://software.intel.com/sites/
datacentermanager/(英語)
•[03]J o u l e X * E n e r g y M a n a g e m e n t ソフトウェア h t t p : / / w w w . j o u l e x . n e t /
s o l u t i o n s /(英語)
「EPA Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency」
•[04]
ht t p : // w w w . e n e rg y s t a r. g ov / i a / p a r t n e r s / p ro d _ d eve l o p m e nt / d o w n l o a d s /
EPA_Report_Exec_Summary_Final.pdf(英語)
•[05]インテル® DCM の拡張性 http://software.intel.com/sites/datacentermanager/
datasheet.php(英語)
•[06]イン テ ル ® マ イクロ アーキ テ クチャー開 発 コード 名 Nehalem http://www.
i nt e l . co m / t e c h n o l o g y / a rc h i t e c t u re - s i l i co n / n ex t - g e n / i n d ex . ht m ? i i d = t e c h _
micro+nehalem(英語)
•[07]インテリジェント・プラットフォーム管理インターフェイス http://www.intel.com/
design/servers/ipmi/ipmi.htm(英語)
•[08]PMBus* http://pmbus.org/specs.html(英語)
「Advanced Configuration & Power Interface」http://www.acpi.info/(英語)
•[09]
による恩恵を享受できます。
JouleX* Energy Management
ソフトウェア
JouleX* Energy Manager(JEM)は、ネッ
トワークに接続されたすべてのデバイスとシ
ステムの電力使用状況を監視・分析・管理
し、電力コストを削減します。コストと手間の
かかるソフトウェア・エージェントの導入は不
要です。
SDK:ソフトウェア開発キット
QoS:サービス品質
KPI:主要業績評価指標
SLA:サービスレベル契約
34
Dell とインテル ® クラウド・ビルダーズ・プログラムの詳細については、
http://www.intelcloudbuilders.com/dell/(英語)を参照してください。
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
付録 A :サーバーの電力管理
インテル ® DCM SDK では、データセンターの
サーバー、ラック、およびサーバーグループ
たり数十ワットに制限されています。こうした
制限は、個々のマイクロプロセッサー・レベル
インテル® パワー・マネジメント・
テクノロジー
の電力と温度を監視し、管理することができ
ではわずかな量に思われますが、大規模な
ます。管理コンソールのベンダー(ISV)とシ
データセンターに通常存在する何千、何万も
マイクロプロセッサーは、サーバー内で最も
ステム・インテグレーター(SI)は、それぞれの
のマイクロプロセッサーに適用すると、月ベー
電力を消費するコンポーネントと考えられる
コンソールまたはコマンドライン・アプリケー
スでは数百キロワットの省電力につながる
ため、従来から電力管理戦略の焦点となっ
ションにインテル ® DCM を統合することで、価
可能性があります。インテル ® ノード・マネー
てきました。ソリッドステート・ドライブなどの
値の高い電力管理機能を提供できます。こ
ジャーは、ノード(サーバー)レベルでのイン
新たに登場したテクノロジーには、消費電力
れらのテクノロジーは、新しい電力管理パラ
バンド / アウトオブバンドの電力の監視と管
を大幅に削減できる可能性があり、将来的に
ダイムを実現し、ワークロードによるパフォー
理をサポートする BMC のためのチップセット
は、メモリー消費電力の管理機能の組込みも
マンスへの影響を最小限に抑えます。
拡張機能です。
インテル ® ノード・マネージャー
インテル ® Xeon® プロセッサーは、電圧と動
プラットフォーム(サーバー)の消費電力上
作周波数のスケーリングによって消費電力を
限設定、電力のしきい値アラートが挙げられ
調整します。動作周波数が低下すると、電圧
ます。
予定されています。
インテル ® ノード・マネージャーとインテル ®
主な機能として、リアルタイムの電力監視、
DCM は、前述のようなデータセンターの標準
的な電力要件に対処することを目的としてい
ます。
が下がり、消費電力も削減されます。削減の
度合いは、特定の電圧と周波数が設定され
図 37 は、インテル ® ノード・マネージャーの
インテル ® ノード・マネージャーは、インテル ®
た段階ごとに決まります。インテル ® Xeon®
サーバー電力管理閉制御ループを示してい
サーバー・チップセットを搭載した、インテル ®
プロセッサー 5500 番台では、13 段階の電
ます。
Xeon® プロセッサー 5500 番台以降のプラッ
トフォームに搭 載されています。6 インテル ®
ノード・マネージャーにより、個々のサーバー
の電力と温度を監視し、ポリシーベースの電
力管理を行うことができます。インテル ® ノー
ド・マネージャーは、サポートされるベース
ボード管理コントローラー(BMC)の標準ベー
スの IPMI インターフェイス 7 を通じて公開さ
れます。インテル ® ノード・マネージャーを使
用するには、PMBus* 標準準拠の制御機能
を備えた電源装置が必要です。8
力に対応できます。これらの段階は ACPI 9 で
インテル ® Xeon®
プロセッサー
P/T ステートの変更
定義されており、通称「P ステート」と呼ばれ
ます。P0 は、名目上、電力の制約がない標
準的な運用状態を示します。P1、P2 と段階
を追うごとに、消費電力の上限が設定された
ステートが増加します。
電圧と周波数のスケーリングは、システム全
体のパフォーマンスにも影響するため、アプリ
ケーションへの制約が加わることにもなりま
す。制御範囲は、1 マイクロプロセッサー当
システム BIOS
使用可能な
P/T ステート数の
変更
消費電力
の変更
制御機能を備えた
PSU
IT 管理
コンソール
( SCI ハンドラー
または ASL コード)
消費電力
インテル ®
ノード・マネージャーと
インテル ®
Managability Engine
IPMI
ポリシー
電力予算の設定
BMC
(ボード管理
コントローラー)
図 37 :インテル® ノード・マネージャーの電力管理閉制御ループ
35
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
付録 B :
電力管理用の Dell* PowerEdge* C
シリーズサーバーの構成
を以下に示します。構成手順は他の機種の C
新ファイルは、Linux*、Windows*、ブート
シリーズサーバーでもほぼ同じですが、BIOS
可能フラッシュデバイスの 3 種類のパッケー
とリモート管理用ユーザー・インターフェイス
ジで提供されます。
に多少違いがあります。
ここでは、インテル ® DCM と JEM による電力
最初に、電力と温度の測定値を提供するよう
管理を可能にする Dell* PowerEdge* C シ
最高の体験が得られるように、最新の BIOS
に Dell* PowerEdge* C1100 を設 定しま
リーズサーバーの構成について説明します。
と BMC ファームウェアを使用することをお勧
す。以下の手順に従って設定を行います。
PowerEdge* C1100 サーバーの構成手順
めします。BIOS と BMC ファームウェアの更
1. サーバーの起動時に[F2]を押して BIOS に入ります。初期画面に BIOS と BMC のバージョンが次のように表示されます。
図 38
[Set BMC LAN Configuration]が表示されます。
2. [Server]タブに切り替えると、
図 39
36
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
3. BMC が DHCP 対応サブネット上にある場合、DHCP アドレスを取得するように設定します。デフォルトの設定は[Dedicated]になり、DHCP は
[Disabled]になります。これはサーバーに専用の管理窓口が必要であり、サーバーのインストール時に IP アドレスを割り当てる必要がある
という意味です。このテストシナリオでは、BMC ポートの構成は[Shared-NIC]、DHCP は[Enabled]に設定します。
図 40
4. IP アドレスが設定されたら、そのアドレスを書き留めておきます。BMC ホスト名の割り当てや詳細情報の表示など、その他の構成は、使いやす
い Web ユーザー・インターフェイスから実行できます。
5. ブラウザー・インターフェイスを開き、上の手順で書き留めた BMC の IP アドレス(この例では http://10.19.253.4)を入力します。これでサー
バー管理インターフェイスへのログイン画面が開きます。説明書に記載されているデフォルトのユーザー名 / パスワードの設定でログインします。
このサーバーのデフォルト資格情報は root/root です。
図 41
37
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
[Configuration]タブをクリックして、
[Network]を選択します。この画面で、以下に示すように、サーバーの管理
6. BMC にログインしたら、
IP アドレスの論理名を設定できます。
図 42
7. [Apply Changes]をクリックして保存します。この Dell* PowerEdge* C1100 サーバーは JEM と DCM を使用して消費電力の監視と管理
を開始できます。
38
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
付録 C : JEM 自動化スクリプトの例
以下の例は、自動化と動的ポリシーの作成に使用される JEM スクリプトを示しています。このスクリプトは、以下に説明するように、ラックの消費電力
が 15,000W を超えた場合、条件スクリプトを使用して警告を記録し、アクションスクリプトを使用して消費電力上限設定をサーバーに適用します。
以下の図は、
[Load Adaptive Computing (Power Capping)]という名前のポリシーを示しています。
図 43
「条件」
スクリプト:
// If TotalPower > 15000 Watts
// Measure DC1//Rack1 Watts
var a = queryDevices("location=DC1//
Rack1");
var count=0;
//Avg = Watts / i;
//log("There are currently " + i + "
devices in DC1//Rack1");
//log("The average consumption per
devices in DC1//Rack1 is " + Avg + "
watts");
var Volts = 120;
var amps = 0;
var Avg = 0;
var Watts = 0;
if (Watts > 15000 ) {
log("Warning!!!! Rack consuming more
than 15KWatts");
var maxamps = 200;
return true;
} else {
// a is an array containing device-ids
log("System pulling " + Watts);
var NumDev=a.length;
return false;
}
for( var i=0; i<NumDev; i++) {
Watts += dget ("power", a[i]) ||0;
アクションスクリプト:
// Powercap DC1//Rack1 Servers
//log("Watts = " + Watts);
dxSetPowerCap(150);
// log("i = " + i);
}
39
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
以下の図は、
[JEM Devices]リストビューに表示されたラック内のサーバーを示しています。このような論理グループに対して自動化スクリプトを
適用できます。
図 44
40
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
免責条項
Δ
インテル・プロセッサー・ナンバーはパフォーマンスの指標ではありません。プロセッサー・ナンバーは同一プロセッサー・ファミリー内の製品の機能を区別します。異なるプロセッサー・ファミリー間の機能の区
別には用いません。詳細については、http://www.intel.co.jp/jp/products/processor_number/ を参照してください。
インテル® ハイパースレッディング・テクノロジー(インテル® HT テクノロジー)
を利用するには、同技術に対応したプロセッサー、チップセットと、BIOS、OS を搭載したコンピューター・システムが必要です。性能は、
使用するハードウェアやソフトウェアによって異なります。詳細については、http://www.intel.co.jp/jp/products/ht/hyperthreading_more.htm を参照してください。
◊
インテル ® バーチャライゼーション・テクノロジーを利用するには、同テクノロジーに対応したインテル ® プロセッサー、BIOS、および仮想マシンモニター(VMM)を、さらに用途によっては、同テクノロジーが有効
になっている特定のプラットフォーム・ソフトウェアを搭載したコンピューター・システムが必要です。機能性、性能もしくはその他の特長は、
ご使用のハードウェアやソフトウェアの構成によって異なり、BIOS のアッ
プデートが必要になることもあります。ご利用になる OS によっては、ソフトウェア・アプリケーションとの互換性がない場合があります。詳細については、各アプリケーション・ベンダーにお問い合わせください。
すべての条件下で絶対的なセキュリティーを提供できるコンピューター・システムはありません。インテル ® トラステッド・エグゼキューション・テクノロジー(インテル ® TXT)を利用するには、インテル ® バーチャラ
イゼーション・テクノロジー、インテル ® TXT に対応したプロセッサー、チップセット、BIOS、Authenticated Code モジュール、インテル ® TXT に対応した Measured Launched Environment(MLE)を搭載
するコンピューター・システムが必要です。MLE は、仮想マシンモニター、OS、またはアプリケーションによって構成できます。さらに、インテル® TXT を利用するには、Trusted Computing Group によって定め
られた TPM v1.2 と、用途によっては、特定のソフトウェアも搭載している必要があります。詳細については、http://www.intel.co.jp/jp/technology/security/ を参照してください。
インテル® ターボ・ブースト・テクノロジーを利用するには、同テクノロジーに対応したプロセッサーを搭載したシステムが必要です。インテル® ターボ・ブースト・テクノロジーの実際の性能はハードウェア、
ソフトウェ
ア、全体的なシステム構成によって異なります。ご使用のシステムがインテル® ターボ・ブースト・テクノロジーに対応しているかは、各システムメーカーにお問い合わせください。詳細については、http://www.
intel.co.jp/jp/technology/turboboost/ を参照してください。
本資料に掲載されている情報は、インテル製品の概要説明を目的としたものです。本資料は、明示されているか否かにかかわらず、また禁反言によるとよらずにかかわらず、いかなる知的財産権のライセンスも
許諾するものではありません。製品に付属の売買契約書『Intel's Terms and Conditions of Sale』に規定されている場合を除き、インテルはいかなる責任を負うものではなく、またインテル製品の販売や使
用に関する明示または黙示の保証(特定目的への適合性、商品適格性、あらゆる特許権、著作権、その他知的財産権の非侵害性への保証を含む)に関してもいかなる責任も負いません。インテルによる書面
での合意がない限り、インテル製品は、その欠陥や故障によって人身事故が発生するようなアプリケーションでの使用を想定した設計は行われていません。
インテル製品は、予告なく仕様や説明が変更されることがあります。機能または命令の一覧で「留保」または「未定義」と記されているものがありますが、その「機能が存在しない」あるいは「性質が留保付であ
る」という状態を設計の前提にしないでください。これらの項目は、インテルが将来のために留保しているものです。インテルが将来これらの項目を定義したことにより、衝突が生じたり互換性が失われたりして
も、インテルは一切責任を負いません。この情報は予告なく変更されることがあります。この情報だけに基づいて設計を最終的なものとしないでください。
本資料で説明されている製品には、エラッタと呼ばれる設計上の不具合が含まれている可能性があり、公表されている仕様とは異なる動作をする場合があります。現在確認済みのエラッタについては、インテル
までお問い合わせください。最新の仕様をご希望の場合や製品をご注文の場合は、お近くのインテルの営業所または販売代理店にお問い合わせください。本資料で紹介されている注文番号付きのドキュメント
や、インテルのその他の資料を入手するには、1-800-548-4725(アメリカ合衆国)
までご連絡いただくか、http://www.intel.co.jp/ を参照してください。
41
インテル ® クラウド・ビルダーズ・ガイド: Dell 、インテル、および JouleX を使用したデータセンターの電力管理
Intel、インテル、Intel ロゴ、Xeon、Xeon Inside は、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation の商標です。
Microsoft、Active Directory、SQL Server、Windows、Windows Server、Windows ロゴは、米国 Microsoft Corporation および / ま
たはその関連会社の商標です。
* その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。
インテル株式会社
〒 100-0005 東京都千代田区丸の内 3-1-1
http://www.intel.co.jp/
2012 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。
©2012
年 1月
326517-001JA
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