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Decotai Shiumachi 091213

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Reading "Datacenter as a Computer" Chapter 4 (written in Japanese)

Published in: Technology
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Decotai Shiumachi 091213

  1. 1. Datacenter as a Computer (Chapter 4) 2009/12/13 id:shiumachi
  2. 2. Agenda <ul><li>イントロダクション
  3. 3. 4.1 データセンタの分類
  4. 4. 4.2 データセンタの電力システム </li><ul><li>4.2.1 UPS
  5. 5. 4.2.2 PDU </li></ul><li>4.3 データセンタの冷却システム </li><ul><li>4.3.1 CRAC
  6. 6. 4.3.2 フリークーリング
  7. 7. 4.3.3 エアフローの考察
  8. 8. 4.3.4 ラック内冷却
  9. 9. 4.3.5 コンテナ型データセンタ </li></ul></ul>
  10. 10. イントロダクション
  11. 11. データセンタって…… <ul><li>ひたすらでかい
  12. 12. 電力食いで、発熱しまくり </li><ul><li>だから冷却システムが必須だけど、これもまた電力を使い、熱を出す </li></ul></ul>大体 $10-20/W データセンタの建設コストは 総消費電力と総排熱量に比例
  13. 13. 4.1 データセンタの分類
  14. 14. データセンタの分類 Tier I 電力システム・冷却システムともに冗長化なし Tier II N+1構成での冗長化。可用性 99.7% Tier III 電力・冷却供給パスを複数持つが、アクティブなパスは1つだけ。N+2以上の構成にすることで、メンテナンス中も冗長性を提供。可用性 99.98% Tier IV 2系統のアクティブな電力・冷却供給パスを持ち、それぞれのパスに冗長コンポーネントを持つ。負荷に影響を与えることなく全ての箇所で耐SPOFを提供する。(SPOF:Single Point Of Failure) 可用性 99.995%
  15. 15. データセンタの分類 Tier I 冗長化なし 冷却システム 冷却システム 電力システム データセンタ 電力システム 電力システム 冷却システム
  16. 16. データセンタの分類 Tier II N+1冗長化 冷却システム 冷却システム 電力システム データセンタ 電力システム 電力システム 冷却システム 予備電力システム 予備冷却システム 予備電力システム
  17. 17. データセンタの分類 Tier III 予備冷却システム 予備電力システム 冷却システム 冷却システム 電力システム データセンタ 電力システム 電力システム 冷却システム 予備電力システム 予備冷却システム 予備電力システム アクティブスタンバイで二重化 ( うまく図に書けない…… )
  18. 18. データセンタの分類 Tier IV 完全二重化 ※実際には配線もクロスしてるはず 予備冷却システム 予備電力システム 予備冷却システム 予備電力システム 冷却システム 冷却システム 電力システム データセンタ 電力システム 電力システム 冷却システム 予備電力システム 予備冷却システム 予備電力システム
  19. 19. データセンタ分類の実際 <ul><li>大半の商業データセンタはIII – IV の中間 </li><ul><li>コストと信頼性のバランスを考慮 </li></ul><li>実際のデータセンタの信頼性は運用事業者の質による </li></ul>
  20. 20. データセンタの大きさと最大消費電力 <ul><li>アメリカのデータセンタの 2/3 が 450 平方m、最大消費電力 1MW。
  21. 21. かなり大きい方のデータセンタ(コロケーションデータセンタ、通称「colos」)は、10-20MWの最大消費電力をサポート
  22. 22. ごく少数のデータセンタだけが、30MW以上に耐えられる </li></ul>
  23. 23. 4.2 データセンタの電力システム
  24. 24. データセンタの主要コンポーネント ※本文p.40より引用
  25. 25. 電力の流れ 60 - 400kV 10 - 20kV 110-600 V 高圧配電線 変電所 内蔵配電システム UPS
  26. 26. 4.2.1 UPS <ul><li>Uninterruptible Power Supply 無停電電源装置
  27. 27. UPSは3つの機能を備える </li></ul><ul><ul><li>アクティブな電源を選択する機能。電源に障害が発生したときに入力ソースを変更する(大体 10 – 15 秒かかる)
  28. 28. 上記の電源スイッチ中の間に電力を供給する機能。バッテリーかフライホイールで行われる。大抵は AC-DC-ACへの変換機構を備える。
  29. 29. 電源ノイズや電圧低下を除去する機能。上記の二重変換機能がこの役割を果たしている。 </li></ul></ul>
  30. 30. 4.2.1 UPS <ul><li>UPS は非常に大きいので普通はデータセンタフロアとは別の UPS 部屋に設置される
  31. 31. 普通の UPS は 数百 kW – 2 MW ぐらいを供給できる </li></ul>ここ
  32. 32. 4.2.2 PDU <ul><li>Power Distribution Unit 電源供給ユニット </li><ul><li>200 – 480 V の入力を大量の 110 V か 220 V 回路に配分・供給する
  33. 33. PDU は 75 – 225 kW ぐらいの負荷を処理できるが、回路は 6kW 程度
  34. 34. PDUも入力電源のスイッチ機能により冗長性を確保している </li></ul></ul>
  35. 35. 実際のデータセンタ <ul><li>基本的にはRAIDと同じような感じでUPSやPDUの冗長性を確保する </li><ul><li>N+1
  36. 36. N+2
  37. 37. 2N
  38. 38. など </li></ul></ul>
  39. 39. 4.3 データセンタの冷却システム
  40. 40. 4.3.1 CRAC <ul><li>Computer Room Air Conditioning </li><ul><li>エアコン。最近のデータセンタでは熱気の通り道を別に作っているらしい
  41. 41. 液体冷却剤による冷却を行う </li><ul><li>冷却剤温度:12-14度だとすると、18-22度の空気を16-20度まで冷やせる
  42. 42. 冷却剤は別の冷却機によって12-14度に冷やされる </li></ul></ul></ul>
  43. 43. 4.3.2 フリークーリング <ul><li>外気で水を冷やし、その水で冷却剤を冷やす
  44. 44. 気候による影響が大きい </li><ul><li>暑いと当然意味がない
  45. 45. 寒すぎても凍るから×(グリコール使うと多少はマシみたいだが) </li></ul><li>大抵のデータセンタは冷却システムの補助に発電機を用意している </li></ul>
  46. 46. 4.3.3 エアフローの考察 <ul><li>充分なエアフローがないと、サーバが排気を再度吸入してしまう-> recirculation </li><ul><li>熱気分離型の新型データセンタならこの問題を解決できる </li></ul><li>データセンタの面積に対する電力消費量は大体 150 – 200W / sq ft が限界。 </li><ul><li>それ以上になると追加投資が必要 </li></ul></ul>
  47. 47. 4.3.4 ラック内冷却 <ul><li>ラック内で完結するシステムじゃないよ
  48. 48. 外部から供給した冷却水による水冷などを行う
  49. 49. 全てのラックに水道管を巡らせるための莫大なコストがかかる上、漏水のリスクを伴う </li></ul>
  50. 50. 4.3.5 コンテナ型データセンタ <ul><li>コンテナの中に(ほぼ)全部詰め込んじゃいました </li><ul><li>ラック、CRAC、PDU、ケーブル、照明
  51. 51. 冷却機、発電機、UPSは外部 </li></ul><li>ラック内冷却みたいなことも行える
  52. 52. Google では 2005年から稼働中
  53. 53. Microsoft も新しいデータセンタでコンテナ型を作るらしい </li></ul>
  54. 54. Thank you !

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