ポイント: データセンターの冷却は、熱を効果的に管理することでサーバーのパフォーマンスと持続可能性を最適化するために不可欠です。それはエネルギー効率を向上させ、環境への影響を軽減し、サーバーの稼働時間を確保します。
- 冷却ソリューションは、技術の寿命を延ばし、運用効率を改善します。
- AI技術は、エネルギー節約のために冷却システムを最適化できます。
すべてのデジタルサービスの背後には、ビジネス運営に必要なパフォーマンスと可用性を提供し、顧客とエンドユーザーの体験を継続的に改善するための膨大なサーバーとコンピューティングリソースのネットワークがあります。これらのリソースは次のことを担当しています…
- 検索クエリの実行
- データの転送
- コンピューティングサービスの提供
…世界中のあらゆる瞬間に数百万のユーザーに対して。すべてのサーバーを考慮し、それが生成する電力と熱を考えてみてください。ノートパソコン、デスクトップ、またはゲームプラットフォームでゲームをする人なら、機器がどれほど熱くなるかを知っています。ビジネスの世界の頂点に立つと、サーバールームはコンピューティングマシンでいっぱいになり、その問題は重要です。サーバーを冷却することは重要であり、特に企業規模のビジネスでは、地球に対してかなりの悪影響を及ぼします。この記事では、データセンターの冷却と、企業がシンプルな実践と最新技術を活用してデータセンターの冷却をより持続可能な実践にする方法を見てみましょう。
データセンターの冷却とは？
データセンターの冷却とは、まさにその通りです：データセンター内の温度を制御して熱を減少させることです。データセンター内の熱と気流を管理できないと、ビジネスに悪影響を及ぼす可能性があります。エネルギー効率が著しく低下するだけでなく、サーバーの過熱のリスクが急速に高まります。現代のデータセンターの冷却システムは、最大効率を達成するために熱と冷却の流れをガイドするいくつかのパラメーターを調整します。これらのパラメーターには、温度、冷却性能、エネルギー消費、冷却流体の流れの特性などが含まれますが、これに限りません。
- 温度
- 冷却性能
- エネルギー消費
- 冷却流体の流れの特性
すべてのデータセンターの冷却システムのコンポーネントは相互に接続されており、冷却システムの全体的な効率に影響を与えます。データセンターやサーバールームをどのように設定しても、冷却はビジネスを運営するために必要なデータセンターを実現するために必要です。(データセンターの移行とインフラ管理のベストプラクティスを探求してください。)
データセンターの冷却は必要ですか？
はい、しかし私たちが長い間信じてきたほどの程度ではないかもしれません。一般的な指針は、部屋全体の環境温度を18度セルシウスに安定させることでした。しかし、これは不必要に低く、Sentry Softwareが説明するように：
コンピュータシステムは問題なく動作できることが証明されている...これはデータセンターのエネルギー消費を削減し、そのP.U.E. [Power Utilization Effectiveness]を改善する最も迅速で安価な方法です
よく引用される例はGoogleで、彼らはデータセンターの温度を26.7°C（80°F）に上げることに成功しました。後で有名なGoogleのケーススタディについてもっと話しましょう。データセンターの管理者は、サーバールームで効果的な冷却技術を実装しないことで過熱が発生するリスクを理解するべきです。不適切に構成された冷却は、センターに間違ったタイプのサーバー冷却を提供する可能性があります（例えば、下から上へのタイル冷却技術を現代のサーバーに使用すること）。これにより、再び深刻な過熱が発生し、どのビジネスも甘んじて受け入れるべきリスクではありません。
データセンターの冷却の利点
データセンターの冷却のビジネス上の利点は明らかです。
サーバーの稼働時間の確保
適切なデータセンターの冷却技術により、サーバーはより長くオンラインのままになります。過熱は、99.99%以上の稼働時間を必要とするプロ環境では破滅的であるため、サーバーレベルでの失敗はビジネスや顧客に波及効果をもたらします。
データセンターの効率の向上
データは、冷たいサーバールームでより早く移動するわけではありませんが、クラッシュしたサーバーを通過しようとするよりもずっと早く移動します！データセンターは急速にホットスポットを発生させる可能性があります（データセンター管理者が冷気の通路を設定したかどうかにかかわらず）、冷却ニーズに新しいソリューションを作成することは効率的で、簡単に行えます。つまり、簡単に適応できる液体冷却技術や、冷たい空気の使用方法を簡単に変更できる空気冷却システムのみを使用することができます。全体として、これによりデータセンターのスケールアップ時により大きな効率が可能になります。
技術の寿命を延ばす
常に過熱するコンピュータは、予想される耐用年数（EOL）に達する前に故障します。そのため、データセンターの冷却システムの費用はすぐに自らのコストを回収することができます。データセンターの冷却技術を導入することで、ハードウェアがより長く生き残り、ビジネスがインフラの交換にかかる費用を削減します。企業は、環境に優しいITソリューションに向かうべきであり、積極的に産業廃棄物を生成すべきではありません。(メインフレームの近代化とソフトウェアについて学びましょう。)
データセンターの冷却の欠点
データセンターの冷却はビジネスの成功に不可欠ですが、コストに大きな影響を与え、地球にも影響を及ぼします。
コストが高すぎる可能性がある
データセンターの冷却は高価です：サーバーやデータセンターを運営するために必要なエネルギーが非常に多く、これらのシステムが生成する熱を減少させるために追加のエネルギーを費やします。小規模な運営にとって、最先端の冷却システムは単に不可能です。高価なHVACシステムやデータセンターの温度管理のために特別に設計された複雑な水冷システムは、中小企業が負担できるものをはるかに超えるコストがかかる可能性があります。しかし、これが中小企業のデータセンターの失敗を意味するわけではありません。ブランクパネルのようなシンプルなソリューションを使用して、サーバールーム全体の冷気の流れを促進することができます。同様に、整理されたケーブル（つまり、IT技術者にとってケーブルの悪夢でないこと）は、より良い気流を可能にします。
地球への深刻な影響
データセンターで使用される電力の最大50%は冷却技術に費やされています。大企業はすべて、カーボンフットプリントを削減する方向に進んでおり、冷却技術は変わる必要があるか、または廃止される必要があります。Global e-Sustainability Initiative（GESI）によると、Smarter 2030レポートで、現在のデジタル世界は、次のように広がっています：
- 340億の機器
- 40億人以上のユーザー
これらの数十億のネットワークインフラストラクチャとデータセンターに関連して、私たちのデジタル世界は世界の温室効果ガス（GHG）排出量の2.3%を占めています。データセンター自体は、世界の電力消費の1%とCO2排出量の0.5%を占めています。そして、科学はGHG排出量を大幅に削減することが気候変動の影響を遅らせたり逆転させたりするための義務であることを認識しています。テクノロジー企業は、エネルギー消費を削減するために協力して取り組む必要があります。それが、すべての企業がGHG排出量を削減する計画を発表するのを見る理由です。多くの企業が新たなアプローチでデータセンターの冷却に取り組んでいます。
データセンターを冷却する方法
完全なデータセンター冷却システムを構築することは dauntingな作業に思えるかもしれませんが、これは必要なステップです。すべてのサーバールームには、技術が要求する適切な冷却システムが必要です。高性能の世界に住んでいるため、必要な水ループを設置しないことは深刻な問題を引き起こす可能性があります。データセンター全体で常に冷たい空気が不足すると、故障が発生します。したがって、最初にすべてをインストールしてください！多くの専門組織がデータセンターと協力して、必要な冷却ソリューションを正しく特定し、技術を設置し、インストールからEOLまでデータセンターの機器を管理します。地元でそれを見つけることは、冷却システムをデータセンターに構成する経験がないITチームにとって最良の決定です。
冷却が機能する方法：熱を引き出す
データセンターの設備とその周囲の環境の最適なパフォーマンスを維持するために、データセンターは最適な部屋とサーバーハードウェアの温度を維持する必要があります。冷却システムは本質的にデータセンター機器から熱を引き出し、冷却空気または流体がその熱を置き換えてハードウェアの温度を下げます。
データセンターの冷却技術
データセンターの冷却はバランスをとる行為であり、これを担当するIT技術者は多くの要因を考慮する必要があります。その中でも、コンピュータールームの空気を制御する一般的な方法は次のとおりです：
- 液体冷却は水を使用してサーバーを冷却します。コンピュータールームエアハンドラー（CRAH）を使用することは、液体冷却と空気冷却を組み合わせる一般的な方法ですが、Microsoftの「沸騰水冷却」のような新しい技術がデータセンターのサーバーを冷却し、蒸発冷却技術を駆動するために使用されています。
- 空気冷却は、IT空間から熱い空気が出て行くためのさまざまなコンピュータールームエアコン（CRAC）技術を使用します。
- 上げたフロアプラットフォームは、サーバーの下に冷たい通路を作成し、CRAHまたはCRACが冷やされた水冷却器や他の技術を介して熱を送ることができるようにします。
- 温度と湿度の制御、HVACのように冷却インフラを制御し、他の技術が空調機能を提供します。
- ホットとコールドアイルの密閉による制御は、サーバールームのホットアイルをコールドアイルに供給することを可能にします。適切な気流、上げたフロアの使用、液体冷却やHVAC冷却ソリューションなどの他の冷却技術が、データセンター内のホットアイルとコールドアイルによってサポートされます。
ビジネスにとって必要ですが、これらの技術はかなりのエネルギーを消費します。
AIとニューラルネットワークの使用
過去10年間の冷却システム技術の大幅な改善により、組織は効率を改善できましたが、最近の改善のペースは鈍化しています。しかし、エネルギー消費の減少を追求するために新しい冷却技術に定期的に再投資する代わりに、人工知能（AI）を実装して、データセンターインフラの冷却操作を効率的に管理できます。従来のエンジニアリングアプローチは、急速に変化するビジネスニーズに追いつくのに苦労しています。10年前に温度管理やエネルギー消費に関して機能した方法は、今日ではおそらく十分ではありません。AIは、これらの複雑な相互依存関係を正確にモデル化するのに役立ちます。
AIが冷却を改善する方法
Googleは、この課題に対処するために、ニューラルネットワークを使用しています。これは、複雑な入力と出力パラメーター間のパターンを特定するための認知的行動を示す方法論です。たとえば、周囲の空気温度のわずかな変化は、サーバーの通路間で冷たい気流の大きな変化を必要とするかもしれませんが、このプロセスは特定のコンポーネント間の安全性と効率の制約を満たさないかもしれません。この関係は大部分が未知であり、予測不可能であり、任意の手動または人間監視の制御システムが効果的に特定して対抗することができません。今日、組織は、さまざまなコンポーネント、サーバーの負荷、電力消費、周囲の条件に関するリアルタイム情報を提供するIoTセンサーをデータセンターに装備することができます。ニューラルネットワークは、これらのセンサーからの瞬時の、平均の、合計の、またはメタ変数の値を処理します。Googleはこのアプローチを2010年代に先駆けて実施し、今日ではますます多くの組織が必要なIT運用を支援するためにAIを受け入れています。(AIOpsについてもっと学びましょう。)
ケーススタディ：Googleデータセンター
Googleのニューラルネットワークの実装は、エラーを0.004のPower Utilization Effectiveness (PUE)またはPUE値の0.34-0.37%に削減しました。エラー率は、ニューラルネットワークが新しいデータセットを処理し、実際のシステムの動作に対して結果を検証するにつれてさらに減少することが期待されています。これらの数字は、データセンター冷却システムの40%のエネルギー節約に変換されます。
以下のグラフは、ニューラルネットワークの実装がどのように年々PUEの改善をもたらしたかを示しています。これらの結果は異なる環境と技術的制約の下で運営される複数のデータセンターから集約されたため、機械学習アルゴリズムの最適な実装は、従来の制御システムの実装と比較してさらに良い改善を約束します。
ニューラルネットワークのアルゴリズムは、Googleなどのインターネット企業がデータセンター冷却アプリケーションに実装した多くの方法論の1つです。
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これらの投稿は私自身の意見であり、BMCの立場、戦略、または意見を必ずしも代表するものではありません。