サーバで今すぐにできる環境対策がある 　〜 NEC SIGMABLADEと仮想化が 積極的な省電力化を実現〜

　サーバ、ネットワーク機器などのIT機器が必要とする電力や、そこから二次的に発生する温室効果ガスの削減を目標とした「グリーンIT」の動きが活発になっている。NECでも包括的な環境対策を打ち出した「REAL IT COOL PROJECT」を発表しているが、同社のブレードサーバの運用管理では、すでに具体的な電力削減が可能になっている。

環境問題の深刻化で高まるIT機器の省電力の要求

　「2008年〜2012年までに温室効果ガスの排出量を1990年比6％削減」を掲げる京都議定書の第一約束期間が、いよいよ始まる。地球温暖化は文字通り地球規模の危機であり、誰も無関心でいることはできない。ハイブリッド車や省エネ家電などが注目を浴びていることでも分かるように、二酸化炭素排出量削減の努力は各業界で進んでいる。しかしながら、日本の二酸化炭素排出量は1990年から2005年では、逆に8％の増加となっているのが実情だ。中でも、オフィスビルやIT機器など業務分野での排出量は44.6％という大幅な増加となっており、IT機器を利用するすべての企業にとって、消費電力削減が重要な課題となっている。

　IT機器の消費電力は、さまざまな業務のIT化によるサーバ台数の増加に加えて、1台当たりの性能が向上したこともあり、急激に伸びている。そして、業務IT化の流れは今後も変わることはない。そこで、IT機器の消費電力を削減する方法として考えられるのは、以下の3つだ。

1. ハードウェアを省電力設計のものと入れ替える
2. サーバ統合により全体のサーバ台数を削減する
3. 効率的な運用により無駄な電力を使わないようにする

　NECは、メインフレームやスーパーコンピュータの開発で培った高密度実装や冷却技術を活用し、サーバ製品やストレージ製品の省電力化、省スペース化を推進している。さらには、ハードウェアそのものの低消費電力化とともに、運用管理やデータセンターのファシリティを含めて、どのように環境対策に取り組むかをまとめた「REAL IT COOL PROJECT」を、2007年11月に発表している。

仮想化と運用管理ソフトで実現する省電力

　業務のIT化が段階的に進んだ結果、多くのサーバがあちこちに点在してしまい、システムの維持コストや管理コストがふくらんでしまった多くの企業で、サーバ統合が進められつつある。これにより、全体のサーバ台数の削減およびそれに伴う運用コストの削減が期待できる。稼働するサーバの台数を減らすことは、消費電力の直接的な削減にもつながる。

　サーバ統合のカギとなるのがブレードサーバと仮想化である。タワー型やラック型のサーバをブレードにすることで省スペースが実現し、仮想化技術を利用することでOSの異なる既存システムをそのまま利用してサーバ台数を削減できる。NECでは、このブレードサーバと仮想化をつかさどる運用管理ソフトウェアを進化させることで、運用面での省電力を実現した。

　ひとつの筐体の中に複数のサーバを搭載するとともに、物理的なサーバ上に仮想環境を構築して一枚のブレード上に複数の仮想マシンを展開できるのが、ブレードサーバと仮想化を組み合わせることの大きなメリットだ。2008年1月に出荷開始となった運用管理ソフトウェアの新バージョン「SigmaSystemCenter（以下、SSC）2.0」では、この仮想化を利用した省電力運用の機能が強化されている。

　ブレードシステムSIGMABLADEでは、物理サーバ上に展開された仮想マシンの管理や運用をSSCが行う。SSCはCPUの負荷も監視しており、その情報を元に、システムの使用状況に応じてCPU負荷の低い物理サーバ上の仮想マシンを動的に再配置するという機能を持っている。つまり、少しの仕事しかしていないいくつかのサーバの処理をまとめて消費電力効率のよい適正負荷レベルに保つようにし、全体として稼働している物理サーバの台数を減らすのである。さらに新バージョンのSSC2.0では、再配置の結果余剰となった物理サーバの電源をシャットダウンして、消費電力をさらに削減できるようになった（図1）。もちろん、処理が増加してCPUの負荷が高くなれば、自動的に電源を再投入して処理を引き継ぐ。

図1　利用率の低いサーバの負荷を少数のサーバに集約し、省電力を実現

　一般の企業では、昼間は社員がさまざまな業務処理を行っているためサーバの稼働率は高いが、夜間にはかなり低くなるのが普通だ。NEC ITプラットフォーム販売推進本部 商品マーケティンググループ主任 入澤智之氏によれば、「システムの構成や稼動状況によって異なるが、このSIGMABLADEとSSCによる省電力運用を行うことで15〜30％程度の省電力効果が期待できる」という。使っていない機器の電源を切るというのは基本的な省エネ策だが、この機能はさらに1歩踏み込んで、サーバの負荷を積極的に集約することにより、使われない機器を作り出すことができる。管理ソフトウェアで自動化するからこそ実現できる省電力対策といえる。

　もちろん、SIGMABLADEもREAL IT COOL PROJECTに沿った製品開発が進められており、ハードウェア自体としても省電力を実現している。サーバを構成するCPUや各種モジュールは省電力のものを採用、さらに筐体マネージメントモジュールにより、さまざまな電力制御機能を提供している。筐体ごとに最大消費電力などを設定する「ブレード収納ユニット電力制御」や、稼働温度に合わせて冷却ファンの回転数をきめ細かく動的制御する「温度・FAN連動制御」、電源ユニットの交流／直流変換効率を最適化して省電力を実現する「最適電源稼働制御」といった機能である。

　例えばブレード収納ユニット電力制御では、ブレード収納ユニット全体で何ワットまでという制限を設ける「天井電源制御機能」、ブレードサーバ増設時にサーバの性能を優先する「CPU性能モード」、電源冗長性を確保する「冗長モード」、電源ユニット故障時に電源冗長性を確保する「冗長回復モード」など、きめ細かな設定が可能だ。

図2　ブレード収納ユニット単位の電力制御ではきめ細かな設定が可能

今後拡大が予想される仮想化基盤への対応

現在、最も一般的に利用されている仮想化基盤は、VMwareであろう。しかし、Xenなどいくつかの仮想マシン環境が知られており、今後マイクロソフトのHyper-Vも広がると考えられる。これらの仮想化基盤にはそれぞれの特徴があり、ユーザーは業務によって適したものを選択していくことになるだろう。その結果、さまざまな仮想化基盤が混在し、メインフレームからオープン化した時と同じような混在環境の運用管理の複雑さが問題になることが予想できる。 SSC2.0では、このような仮想化基盤の広がりに対応するための新機能として、統合管理機能が追加されている。これまで、それぞれの仮想化基盤ごとに行っていた運用を、物理サーバも含めて複数の仮想化基盤のマシンを同一画面上で管理、運用できるようになった。現在のところVMware Infrastructure 3とCitrix XenServer Enterprise Editionに対応している余剰サーバの電源をオフにする省電力運用も、今後さまざまな環境で利用できるようになる予定だ。

環境対策に向けて進化する管理ソフトウェア

　二酸化炭素排出量削減のために、IT環境の消費電力を削減する場合、サーバだけでなく、ネットワーク機器やストレージも含めた省電力設計や、データセンターやマシンルームの空調効率まで考えた全体的な対策が必要となってくる。REAL IT COOL PROJECTはこれらすべてを含むNEC全体の取り組みとして発表されたものだが、管理ソフトウェアであるSSCも、今後これに沿った機能強化が予定されている。

　例えば、2008年度には、業務の優先度や消費電力の許容量の優先度によって、サーバやストレージを含めて消費電力を制御する電力使用量制御の機能が追加される予定だ。また、2009年度には、サーバルーム内に設置した温度センサーからのデータを取り込み、各サーバの消費電力量のデータと連係して高温度になっているサーバの業務を稼働率の低いサーバへ振り向けることで、発熱を平準化するという機能の追加も予定している。

　REAL IT COOL PROJECTは、省電力を中心とした環境配慮への取り組みを加速するために、プラットフォーム、制御ソフトウェア、ファシリティサービスの開発および提供を推進する計画と活動であり、NECでは、REAL IT COOL PROJECTの推進により、「2012年までにお客様のIT環境の消費電力を最大50％削減することを目指す」（入澤氏）という。