今からでもできる！ 仮想化技術を活用した省エネIT

日本仮想化技術株式会社 代表取締役社長兼CEO 宮原 徹

miyahara@VirtualTech.jp

本日のアジェンダ

•  電気の基本確認 •  仮想化屋から見た省エネIT •  新旧サーバー消費電力比較 •  社内サーバーを入れ替える •  最新サーバーの消費電力対性能 •  消費電力にまつわる色々な話 •  今すぐできる仮想化によるIT節電

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電気の基本確認

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電気関係の基本を確認

•  電流：電気の流れる量 – アンペア(A)で表される

•  電圧：電気を流そうとする力の強さ？ – ボルト（V）で表される

•  消費電力：電気を使って何かをする時の電力の量 – ワット(W)で表される – アンペア(A)×ボルト(V)＝ワット(W)

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DCラックの消費電力 •  供給電圧は？

– 多くのDCでは100Vが基本 – 契約によって200V給電へ変更可能

•  供給電流は？ – 基本契約で総電流量30Aぐらい – 契約によっては45Aから60Aぐらいまで可能

•  使用可能な消費電力（供給電源容量） – 冗長化して機器の供給電源系統を分けるなら総量の半分（100V30A÷2＝1500W）

–  200Vでも供給電流が変わらないなら200V契約の方が沢山の機器を動かせる（200V30A÷2＝3000W）

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仮想化屋から見た省エネIT

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頭の悪い非省エネIT 1.  何も考えずに機器をラックに放り込む 2.  契約電源をオーバー

– 電気使いすぎ 3.  契約を変更して供給電力UP

–  ランニングコストUP 4.  何も考えずに機器をラックに放り込む 5.  契約電源をオーバー

– 電気使いすぎ 6.  ラックを追加で契約

–  さらにランニングコストUP 7.  1に戻る

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賢い省エネIT

1.  現在の電力消費状況を確認 2.  非効率な機器の仮想化統合を実施

– 消費電力削減 – ラック内スペース節約

3.  負荷が高いが古い機器を仮想化 – 消費電力削減 – ラック内スペース節約

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サーバーの電力消費

•  CPU – 性能が高いほど電力が必要

•  メモリ – 低消費電力化されてきている

•  ハードディスク – 電気だけでなく発熱も高い点に注意

•  チップセット – 意外と電気を喰っているし、発熱する

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新しいサーバーに替えよう

•  新しいCPUほど高性能・低消費電力 – 低電圧版CPUも利用可能

•  新しいメモリほど大容量・低消費電力 – 低電圧版メモリも利用可能

•  ハードディスクは極力使わない –  USBやSDから起動 –  SSDへの移行

•  新しいチップセットほど？？？ – バス速度が高速化しているので高消費電力？

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新旧サーバー消費電力比較

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サーバーの電気使用量テスト

•  同一シリーズサーバーの世代間電気使用量をチェック

•  ほぼ同一構成で待機時およびCPUにフルパワーをかけた時の消費電力を測定 –  $ yes > /dev/null

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CPU コア メモリ HDD ML350 G4p Xeon 3GHz 1 3GB(DDR2) 3.5” 36GB SCSI 10kRPM x 2 ML350 G5 Xeon 5130 2GHz 2 4GB(FB-DIMM) 2.5” 36GB SAS 10kRPM x 2 ML350 G6 Xeon E5620 2.4GHz 4 6GB(DDR3) 2.5” 36GB SAS 10kRPM x 2

比較テストの結果

20 20 13

150

190

75

200 210

150

0

50

100

150

200

250

G4p G5 G6

Wat

t

OFF状態 アイドル フル

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消費電力対クロック性能

15 19

64

0

10

20

30

40

50

60

70

G4p G5 G6

MH

z/W

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結果考察

•  電源を入れていない待機状態でもWake On LANやiLOのために一定電力を消費

•  G5世代はマルチコア化とFB-DIMM化が行われた世代のため、思ったより消費電力が高い

•  G6世代でDDR3化、全体的な省電力化が図られ、フル性能時消費電力がG4世代のアイドリングと同じ消費電力

•  消費電力対性能で現行世代は約4倍の性能

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社内サーバーを入れ替える

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移行による節電効果 移行元

•  移行元サーバー：ML350 G5 –  CPU: Dual-Core Intel Xeon 5120 @1.86GHz –  メモリ: PC2-5300 FB-DIMM 1GB * 8 == 8GB –  HDD: 250GB*2(RAID1) + 2TB*2(RAID1) –  電源: 850W電源×2系統 –  その他：SCSIカード(PCI-X), LTO3ドライブ

•  消費電力：124W + 152W = 276W •  iLO2による温度表示

–  CPU付近: 38℃ –  メモリ付近: 82℃ –  アンビエント ゾーン: 28℃ –  I/O ボード ゾーン: 48℃

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移行による節電効果 移行先

•  移行先サーバー構成：ML350 G6 –  CPU: Quad-Core Intel Xeon 5506 @2.13GHz –  メモリ: PC3-10600R 4GB * 3 = 12GB –  HDD: 250GB*2(RAID1) + 2TB*2(RAID1)　※移行元からそのまま移植

–  電源: 460W電源×2系統 –  その他: SCSIカード(PCI-E), LTO3ドライブ

•  消費電力：87 + 51 == 138W •  iLO2による温度表示

–  CPU付近: 40℃ –  メモリ付近(最高値): 43℃ –  アンビエント ゾーン: 25℃ –  I/O ボード ゾーン(最高値): 42℃ –  システムゾーン: 69℃

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移行による節電効果 考察

•  移行元：276W •  移行先：138W •  節電効果：138W（50%削減）

– メモリ容量が8GB→12GBで4GB増加 •  発熱量が低下

– FB-DIMMの消費電力と発熱が高かったことが分かる

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最新サーバーの消費電力対性能

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仮想化した場合

•  旧型16コアマシンと新型48コアマシンでDBのベンチマーク性能比較

•  同時に消費電力を測定し、性能対消費電力を比較

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CPU コア メモリ

Dell PE R905 Opteron 8346HE 1.8GHz x 4 16コア 28GB(DDR2) Dell PE R815 Opteron 6174　2.2GHz x 4 48コア 256GB(DDR3)

TPC-ベンチマーク結果

35174

320874

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

tps

VM(4vCPU)

R905 R815

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消費電力対性能結果

79

438

0 50

100 150 200 250 300 350 400 450 500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

tps

VM(4vCPU)

R905 R815

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結果考察

•  マルチコア化を進めることでスケーラブルに性能向上が見込める

•  ただし、並列化の度合いの高い処理を実行すること

•  I/Oボトルネックが発生すると、CPUの性能を十分に発揮できない

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消費電力にまつわる色々な話

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データセンターレベルで見ると

•  PUE(Power Usage Effectiveness)を考慮 •  PUEが1で冷房等一切無し状態 •  PUEが2で空調が機器と同じ電力を消費 •  先進設計のDCでPUEが1.1~1.2ぐらい •  何も考えていないDCでPUEが2以上 •  データセンター選びの際にはPUEも留意

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DC設計のあれこれ

•  ホットスポット（機器の熱が溜まる所）を如何に効率良く処理するか

•  基本は前から冷たい空気を入れて、後ろに熱い空気を出す

•  冷たい空気は下に、熱い空気は上に行くので、下から冷やして上に逃がす

•  冷やし過ぎなくてもいいらしい

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電源効率の話

•  「電源への入力」と「電源からの出力」の差の比率 – 電源部分でのロス率と言ってもいい

•  ENERGYSTARの「80PLUS」プログラム

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20%負荷 50%負荷 100%負荷 80PLUS 80% 80% 80% 80PLUS Bronze 82% 85% 82% 80PLUS Silver 85% 88% 85% 80PLUS Gold 87% 90% 87% 80PLUS Platinum 90% 92% 89%

※100V時の電源効率

ワットチェッカー

•  手軽なのはワットチェッカー

•  積算料金（円）、CO2換算（kg）、電圧（V）、電流（A）、電力（W）、皮相電力（VA）、電源周波数（Hz）、力率（PF）、積算電力量（kWH）、積算時間（H）の10種類を測定

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電源タップに電力計

•  色々な種類がありますがデジタル表示が分かりやすい

•  右は新東電器製のタップ

•  消費電力しか測れないので分かりやすいが物足りないかも

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SPECpower

•  ベンチマークの標準化団体SPECが策定したサーバー消費電力計測用ベンチマーク

•  現在「SPECpower_ssj2008」がリリースされており、「SPECvirt_sc2010」や「SPECweb2009」にも組み込まれている

•  認定された電力計が必要 – YOKOGAWA WT210/WT500 – HIOKI 3334 など

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横河メータ&インスツルメンツ

•  WT210 •  RS-232CでPCと接続可能 •  ¥210,000

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日置電機

•  AC/DC パワーハイテスタ 3334 •  RS-232CでPCと接続可能 •  ¥150,000

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弊社採用品

今すぐできる仮想化によるIT節電

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今すぐできる調査

•  どれぐらいの電力を消費しているか調べる – エコワットやサーバー内蔵機能で –  Joulemeter(Microsoft Research) – HWMonitor(CPUID)

•  CPU使用率を調べる •  メモリ使用量を調べる •  ディスク性能使用率を調べる

– 容量ではなくIOPS 35

今すぐできる仮想化

•  無料の仮想化ソフトウェアもかなり使える •  低価格なサーバーマシンで仮想化

– 低価格だとUnbuffered Non-ECCなDDR3メモリも使える可能性があるのでさらに安くできる

•  とりあえず古いサーバーを3個イチぐらいで移行してあげることを想定してみると – スペース3分の1 – 消費電力3分の1

•  ただし、障害発生時のリスクを織り込むこと 36

デスクトップでも仮想化

•  ホストOS型仮想化でデスクトップ集約 –  2台も3台もPC動かしていませんか？

•  液晶モニターを暗くしよう – バックライトが暗くても十分使える

•  SSDを使おう – 性能も上がって消費電力も下がる

•  リモート仮想デスクトップは？ – シンクライアントは消費電力抑えめ – サーバーに意外と負荷がかかる – 省電力という点では少し弱いかも・・

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まとめ

•  まずは消費電力測定→見える化 •  IT機器でどのように電気が使われているのか理解しよう – CPU、メモリ、電源効率

•  どのような方法で節電できるか把握しよう •  仮想化して節電しよう

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