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» 2007年04月10日 07時00分 公開

電力問題に取り組むGoogle (1/2)

Googleは、自社の巨大なデータセンターが消費している電力エネルギーの効率化を目指したプロジェクトを進行させている。

[Darryl K. Taft,eWEEK]
eWEEK

 Googleでは、自社の巨大なデータセンターのエネルギー効率の最適化を目指しており、同社のトップクラスの技術者たちがこの課題に取り組んでいる。

 4月5日にニューヨークにあるGoogleの総合施設で行われた講演において、同社のディスティングイッシュドエンジニアであるルイズ・バロゾ氏は、エネルギー効率の最適化を目指した同社のプロジェクトについて説明した。この講演のタイトルは「Watts, faults and other fascinating 'dirty' words computer architects can no longer afford to ignore」(コンピュータアーキテクトはもはや電力問題や障害を避けて通ることはできない)。

 Digital Equipmentの元エンジニアとして大規模システム用のロードバランシングシステムを開発した経験もあるバロゾ氏は、Googleのコアインフラの設計を担当した。同氏は講演で、現在取り組んでいる2つのプロジェクトを紹介した。

 1つは電力プロビジョニングに関する研究で、今夏に報告書として正式に発表する予定だという。

 電力プロビジョニングの研究では、2つの重要なポイントが浮かび上がったという。「利用可能な電力を最大限に有効利用することが重要である。そしてシステムは一般に、非ピーク時において電力効率が非常に悪い」と同氏は指摘した。

 さらにバロゾ氏は、「今日、電力/エネルギー効率とフォールトトレランス(耐障害性)は、大規模コンピューティングシステムのデザインにおける中心的課題である。そして今後の技術トレンドとして、これらの課題はさらに重要性が増し、より小規模なシステムにも影響するようになるだろう」と語った。

 バロゾ氏によると、Googleでは水力発電所がある地域でデータセンターを建設しており、「技術者たちはあらゆる手段から1ワットでも多くの電力を絞り出そうとしている」という。

 回路設計者は温度などの問題で頭を悩ませているが、「われわれはデータセンターの建設費用で頭を悩ませている」とバロゾ氏は語る。

 バロゾ氏によると、データセンターを建設するには1ワット当たり10〜22ドルのコストが掛かるのに対し、米国のエネルギーコストは1ワット当たり平均で80セントに過ぎないという。「つまり、データセンターの建設コストは、その10年分の電力コストよりも高いのだ」と同氏は指摘する。

 「電力利用の最適化を目指しているのは、利用していない電力にもコストが掛かるからだ」(同氏)

 このため、Googleでは電力プロビジョニングの研究に際して、この6カ月間で自社のマシンがどれだけのエネルギーを消費していたかという点に着目した。

 この研究の資料となったサンプルは、Googleが使用する数千台のマシンのうちの800台だけであったが、「稼働時間の60%はピーク以下の利用率になっており、多数のラックに搭載されたマシンが同時にピーク状態になることは決してない」ことが分かったという。

 さらに「データセンター全体としての稼働率がその能力の70%を超えることは決してなく、これはわれわれが40%も余分にマシンを配備した可能性を示している」と同氏は指摘する。

 バロゾ氏はまた、1990年代に注目されたものの、欠点があることが明らかになった2つのホットなコンピュータデザイン分野にもスポットライトを当てた。1つはシングルスレッド性能の高速化であり、同氏はこれを「メガヘルツレース」と呼んでいる。もう1つは、巨大な分散共有メモリ(Distributed Shared Memory)システムの構築であり、これは「DSMレース」と呼ばれている。

 DSMレースの背景にある理論は、大規模コンピューティングシステムはメモリ共有型プログラミングモデルを採用すべきだというものだ。このモデルがプログラマーになじみがあることや、高価なリソースを共有するのが容易であるなどの理由による。しかしバロゾ氏によると、DSMレースの再開は障害を閉じ込めことになったという。

 「単一の障害が共有メモリドメイン全体をダウンさせる可能性がある。これは非常に解決困難な問題であり、ほとんどのソリューションは不十分である」とバロゾ氏は語る。

 一方、メガヘルツレースでは、コンピュータアーキテクチャの特質によってソフトウェアを修正しなくても高速化を実現できるが、「メガヘルツレースは電力という壁に激突する」(バロゾ氏)

 同氏によると、企業は毎年、従来とほぼ同じ価格でより高速なサーバを購入できるが、「はるかに大量のエネルギーを使用しており、これはシステムの電力効率が低下していることを意味する」という。

 「電力コストがサーバのコストを上回るポイントに達すれば、携帯電話業界のモデルのような状況になるだろう。この業界では、電力会社が『この電力利用契約にサインしてもらえれば、サーバは無料で提供します』と言いかねないような状況だ」とバロゾ氏は冗談めかして語った。

 同氏は、昨年に可決された下院第4646号法案にも言及した。これは、米国でエネルギー効率に優れたコンピュータサーバの普及促進を目指した法律である。

 「エネルギー変換損失を削減するためにできることはたくさんある。単一電圧レールの電源ユニット(PSU)を採用することもその1つだ。これにより、変換損失の削減量を最大で4倍改善することができる」とバロゾ氏は話す。

 さらにバロゾ氏によると、Googleでは「パートナー各社と共同で、効率に優れたPSUのためのオープンな標準の策定に取り組んでいる」。これらのパートナーには、IntelやAMDも含まれるという。

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