あなたのチャット履歴を保存するために、データセンターは1年間で三峡水力発電所2基半分の電力を消費します。

監査専門家：ジ・ホンゼン

北京理工大学、電力工学および工学熱物理学博士課程候補者

少し前に、サーバー障害により多くのネットユーザーが動画を視聴できないという事件が話題となり、データの安全性に対する懸念が広がりました。

データは私たちにとって馴染みのないものではありません。通常、携帯電話で最も多くのストレージ容量を占めるものは何ですか?もちろん、毎日さまざまなアプリを閲覧することで生成されるデータ、大量の写真や動画の閲覧、友人とのチャット情報など、あらゆるデータがデータであることは間違いありません。

毎日のチャット記録を保存するためにどれだけの電力が消費されるかご存知ですか?この情報化社会では、あらゆるデータなしには生きていけません。私たちの生産と生活を円滑にするために、私たちの周りには多数のデータセンターが隠れています。統計によると、中国のデータセンターは中国の総電力消費量の約2％を占め、三峡水力発電所2基半に相当する年間電力出力を消費している。

データセンターの役割とは具体的に何でしょうか?データセンターは、ハードウェア機器の専用ネットワークであり、情報センターとも呼ばれます。インターネットインフラストラクチャ上でデータ情報を送信、高速化、表示、計算、保存するために使用されます。

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情報センターの出現により、人々は現実世界から非現実的な仮想世界に入ることができるようになりました。さまざまなタイプのネットワーク接続が徐々に今日の社会のインフラストラクチャに統合され、多くの業界に影響を与えています。これは、良い影響と悪い影響の両方を伴う両刃の剣のようなものです。

なぜこんなに大量の電力を消費するのでしょうか?データセンターは、ネットワークの物理的な基礎として、これまで一般の人々にとってあまり知られていないトピックでした。データセンターの構築には、環境、ハードウェア機器、基本ソフトウェア、アプリケーションサポートプラットフォームが必要です。ハードウェア設備には、主にネットワーク設備、ネットワークセキュリティサーバー、ストレージデバイス、災害復旧などが含まれます。従来のデータセンターに加えて、世界中に超大規模データセンターも存在します。通常、数万から数十万台のサーバーがあり、広い面積を占有し、驚くほどの量の電力を消費します。

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現在の調査によると、世界のエネルギー消費の大部分は依然として大規模なデータセンターから発生しています。データセンターは膨大な量の電力を消費する巨大な機械です。中国のデータセンターのエネルギー消費現状に関する白書によると、2015年、データセンターの電力消費量は1,000億kWhに達し、年間電力消費量は国全体の電力消費量の1.5%を超えた。米国では、2013年の総電力消費量は驚異的な910億キロワット時に達しました。調査によると、2020年の中国のデータセンターの年間総電力消費量は1,380億kWhに達し、電気代だけでデータセンター全体の総運用コストの60%～70%を占め、そのうち空調のエネルギー消費量は40%を占めています。

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パソコンがCPUを冷却するためにファンを使用するのと同様に、無数に集まったサーバーの冷却対策も無視できません。我が国のコンピューター室を例に挙げると、2019年末現在、我が国のデータセンターの機器ラック数は265万8千台で、前年比28.7％増加しました。これは建設中のデータセンターを除いた単純な統計です。中国のコンピューター室の電力配分は、国の電力配分の大部分を占めており、IT 機器と冷蔵・温度制御は通常、データセンターの総エネルギー消費量の 85% を占めています。 IT 機器のうち、サーバーシステムとストレージシステムはそれぞれ約 50% と 35% の電力を消費します。上記のデータから、冷蔵温度制御とコンピュータ室の運用がデータセンターのエネルギー消費に影響を与える重要な部分であることがわかります。

さらに、コンピューター室内の他の電気機器からもエネルギーが消費されます。照明や防火のためのエネルギー消費も、データセンターのエネルギー消費の 1 つです。

データセンターの電力消費を削減するにはどうすればよいでしょうか?新世代のデータセンターが高速化し始めると、コンピュータルーム内のサーバーの密度が徐々に増加し、エネルギー消費と放熱の削減が最優先事項になります。データセンターにおける省エネは、建物の立地や環境、空気の流れや空調システム、グリーンエネルギーの節約、IT 機器など、さまざまな側面から行う必要があります。

マイクロソフトセンターは2018年に早くも海底にインテリジェントデータセンターを構築するシミュレーションを実施し、海底数百フィートで自給自足の運用を可能にしたほか、同社の開発を悩ませてきた大きな問題である空調コストの高さも解決した。

このようなデータセンターは、大手インターネット企業に、環境に優しく、エネルギー効率が良く、コストを節約する方法で天然資源を活用する大きなインスピレーションを与えました。たとえば、2 つの山の頂上に建設された Tencent Gui'an Qixing データセンターには、30 万台を超える災害復旧サーバーが保管されており、標準的なサッカー場 4 つ分以上の作業エリアがあります。テンセントは、このような環境にデータセンターを建設することで、機器への外気の影響を防ぐだけでなく、洞窟の特殊な構造を利用して巨大な天然エアコンを形成し、センターの熱を放散させることができると述べた。

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最も多くのエネルギーを消費する冷却システムのグリーンエネルギー節約に加えて、データセンターでエネルギーを節約する方法は他にもいくつかあります。

1. サーバー仮想化

仮想化テクノロジーにより、1 台の物理サーバーで複数の仮想ホストを管理し、複数のサーバーでコンピューティングリソースを共有し、サーバーの負荷を調整してリソースを最大限に活用し、二酸化炭素排出量を削減し、熱の発生を抑え、ビジネスを環境に優しくし、管理と運用の効率を向上させることができます。

2. 最新の冷却方法を使用する

HVAC システムは通常、データセンター内の主要な電力システムの 1 つですが、空調システムは狭い範囲でしか効率的に動作できません。大規模なデータセンターでは、最適でも効率的でもありません。従来の機器をより近代的で効率的な冷却コンポーネントに交換すると、大量の電力を節約できます。

3. 情報センターの再編

冷却および熱交換チャネルの構成など、情報センターサーバーの物理的な場所を再編成すると、システムにかかる負荷をさらに軽減できます。

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4. 変圧器のアップグレード

情報センターの交流電源には変圧器が必要であり、これも大量の電力を消費します。近代化することで電力消費を削減できます。

5. サーバーチップを低消費電力製品にアップグレードする