データセンター

データセンター （英: data center）とは、各種のコンピュータ（メインフレーム、ミニコンピュータ、サーバ等）やデータ通信などの装置を設置・運用することに特化した施設の総称。 データセンターの中でも、特にインターネット用のサーバや通信設備・IP電話等の設置に特化したものはインターネットデータセンター (Internet data center; iDC) と呼ばれる。 システムインテグレーターの現場では「DC」と略される場合もある（ただし単に「DC」というと一般には直流給電を指す場合が多いので要注意）。 概要 電気通信事業者の光ファイバーやメタル線などの通信回線を大量に利用するため、通常のオフィスビル等と比べて非常に多くの光ケーブル等が引き込まれている（また通常、複数の電気通信事業者のサービスが利用可能になっている）。このほか、大量のコンピュータからの発熱に対応するため空調設備などが強化されている。また災害時にもサービスの提供に極力支障が出ないように建物自体も耐震構造とされている。電力会社からの電源供給も複数系統（変電所が異なる系統）から同時に受けるようになっているほか、電力供給が途絶えた場合に備え大容量の蓄電池や自家発電装置等を備える。 構内で火災が発生した場合にも、中に設置されている機器を極力傷めないように、水を使う通常のスプリンクラー設備ではなく二酸化炭素 (CO2)やハロンガスによる消火設備を持つのが一般的である。 フロア内部は多数の配線を通す必要からフリーアクセスフロアとなっており、19インチラックが大量に並ぶのが一般的な光景。 一般的には利用者側がコンピュータ・サーバやルータ、スイッチングハブ等を設置し利用する。通信回線も利用者側が個別に電気通信事業者と契約するのが原則である。ただしあらかじめデータセンター事業者側がそれらの装置を設置し利用者にレンタルするケースも多い。データセンター側がルータ・サーバ等の設置及び管理を行うサービスは特に「マネージドサービス」と呼ばれる。またiDCの場合は、iDC側であらかじめインターネットサービスプロバイダ (ISP)と契約を結んで帯域を確保した上で（ISPがiDCを兼業しているケースも多い）、利用者はiDCからリセールを受ける形態が普通となっている。 データセンター内部に設置された機器のセキュリティを守る観点から、フロアへの人の出入りは厳しく管理されており、入館には事前申請が必要な施設が多い。またフロアへ持ち込み可能な機器も制限されることがあり（携帯電話/スマートフォンなどのモバイル機器やカメラ、USBメモリの持込が禁止されるところも少なくない）、厳しいところになると出入り口で金属探知機等のチェックを受ける場合もある。さらに同様のセキュリティ的観点から、データセンターの正確な所在地等をウェブサイトに記載しないなど、一般には非公開としている事業者も多い。相次ぐ顧客情報持ち出しによる情報漏洩対策の重要性からセキュリティ設備の整ったデータセンターの需要が高まっている。 中東でのデータセンター建設競争が激化している。 日本国内では、関東地域での大地震のリスク、2006年8月14日首都圏停電で明らかになった大規模停電のリスクなどに対する事業継続計画 (BCP)、災害リスクの分散策として大規模データセンターの三大都市圏からの移転が注目されている。また、大規模データセンターを北海道などの冷涼地に移転することで，冷却に必要な電力の削減も見込める。 歴史 データセンターのルーツは、データセンターの初期の例の1つであるENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）に代表される、1940年代の巨大なコンピューター室にある。初期のコンピューターシステムは運用と保守が複雑で、運用には特別な環境が必要だった。 1960年代以降、大企業や金融機関は大型汎用コンピュータによる情報システムを導入するようになり、情報処理サービス事業者が十分な耐荷重をもち空調設備や電力設備を備えた電算センターを建設するようになった。この電算センターがデータセンターの前身とされている。 1980年代のマイクロコンピューター産業のブームの間、コンピューターは至る所に導入され始めたが、多くの場合、動作要件についてはほとんど、あるいはまったく考慮されていなかった。しかし、情報技術（IT）の運用が複雑になるにつれて、組織はITリソースを制御する必要性を認識するようになった。安価なネットワーク機器の普及と、ネットワークの構造化配線の新しい標準により、社内の特定の部屋にサーバーを配置する階層設計を使用することが可能になった。特別に設計されたコンピューター室に適用される「データセンター」という用語の使用は、この頃から一般に認識されるようになった。 1990年代になるとインターネット接続サービスの普及、インターネットエクスチェンジ（IX）の形成により、インターネットデータセンターが登場した。また日本電信電話（NTT）や国際電信電話（KDD）は、電話交換機の電子交換機/デジタル交換機化によって生じた空きスペースを事業者向けに積極的に貸し出すようになる。これらは主にADSL等のブロードバンド接続サービスを行うインターネットサービスプロバイダ（ISP）が自社サービス等に利用したが、一部は一般向けのデータセンター用途にも利用された。 さらに2000年代後半にはERPシステム等の業務システムの導入が進み各企業で運用や保守のコストが増大したためシステムアウトソーシングが利用されるようになり、データセンターの立地も十分なスペースを確保できる郊外が中心になっていった。 2024年における世界のデータセンターのエネルギー消費量は620 TWhであり、その消費量の80％が米国、中国、英国に集中している。コロケーションセンターは世界で最も一般的なカテゴリであり、127か国に4,799のコロケーションセンターがあった。その年、世界最大のデータセンターは、ネバダ州リノのTahoe Reno Industrial CenterにあるSwitchが所有するCitadelであり、720万平方フィートを占めた。 年表 1985年4月 - 日本電信電話公社が民営化して日本電信電話株式会社へ。電気通信事業法による制度へ。 1992年12月3日 - 株式会社インターネットイニシアティブ企画（現IIJ）設立。日本の商用インターネットの開始。 2007年11月26日 - 日本記念日協会により、12月1日が「データセンターの日」として認定された。ソフトバンクIDCが登録申請。データセンター (Data Center)の頭文字DCから「December（12月）」と、サーバ機器運用の安心・安全第一が事業の基本であることを示す「1日」を組み合わせた。 2008年12月4日、業界団体として「日本データセンター協会 (Japan Data Center Council)」(略称: JDCC)が発足した。理事長には兵庫県立大学教授の白川功が就任。 分類 データセンターは通常、所有モデル、規模、および意図された用途に従って分類される。 これらの4つのカテゴリにわたるコンピューティングワークロードの分布は過去10年間で劇的に変化しており、ハイパースケールとコロケーションが2023年の米国のサーバーエネルギー消費量の約74％を占め、2014年の40％未満から増加した。この割合は2028年までに85％に達すると予測されている。ただし、これらの分類は互いに排他的ではなく、特定のデータセンターの運用構造やサービスモデルに応じて重複する場合がある。 エンタープライズ エンタープライズデータセンターは、他社のデータを商業的にホスティングするためではなく、自社の内部情報技術（IT）ニーズのために単一の組織によって所有および運営されている。これらはかつて不可欠なインフラストラクチャであった。2014年には、エンタープライズデータセンターは米国のサーバーエネルギー消費量の60％以上を占めていたが、ワークロードがハイパースケールおよびコロケーション施設に移行したため、この割合は2023年までに約10％に急減した。エンタープライズデータセンターのエネルギー効率は、その冷却のためにハイパースケール施設よりも大幅に低くなる傾向があり、効率的なハイパースケールデータセンターでの約7％と比較して、エンタープライズサイトでの電力消費の30％以上を占める可能性がある。エンタープライズ施設からクラウドおよびコロケーションインフラストラクチャへの移行は、過去10年間の決定的な構造的傾向の1つである。 コロケーション コロケーションセンターは、独自の施設を建設するのではなくスペースをリースする複数のテナントに、電力、冷却、スペースなどの共有物理インフラストラクチャを提供する。コロケーションデータセンターは、組織の支出を削減すると同時に、オペレーターが電力調達と冷却効率における規模の経済を達成することを可能にする。世界最大のデータセンターのいくつかはコロケーションセンターであり、このカテゴリは2024年時点で世界のデータセンター容量の約22％を占め、容量でハイパースケール施設に次いで2番目に大きいカテゴリとなっている。主要なコロケーションプロバイダーには、Equinix、Switch、COPT、Digital Realtyが含まれており、複数の大陸で施設を運営している。 ハイパースケール ハイパースケールデータセンターは、クラウドサービス、AIトレーニング、および大規模なデータ処理のための大規模でスケーラブルなコンピューティングワークロードをサポートするように設計された、通常100メガワットの電力容量を超える大規模な施設である。2024年末までに、世界で1,136の運用可能なハイパースケールデータセンターがあり、この数字は過去5年間で倍増し、米国がハイパースケールの総容量の約54％を占めている。特に、上位3つのオペレーターであるAmazon Web Services、Microsoft Azure、およびGoogle Cloudは、世界のすべてのハイパースケールデータセンター容量の約59％を占めている。増加する傾向として、ハイパースケールデータセンターは2024年に世界のデータセンター容量の約41％を占め、企業のオンプレミスインフラストラクチャが減少し続けるにつれて、2029年までに60％を超えると予測されている。さらに、人工知能（AI）が広く使用されるようになるにつれて、AIデータセンターがより急速に建設されており、従来のデータセンターよりも多くの10万世帯分の電力を消費する可能性がある。 エッジ エッジデータセンターは、通常1〜10メガワットの小規模な施設である。これらは、ネットワークの遅延を減らし、自動運転車、産業オートメーション、コンテンツ配信などのリアルタイムアプリケーションをサポートするために、エンドユーザーまたはデータソースの近くに配置される。ハイパースケールデータセンターとは異なり、エッジデータセンターは統合されるのではなく意図的に多くの場所に分散されており、都市部、セルタワーサイト、および工業地域に展開される。エッジコンピューティングインフラストラクチャの成長は、5Gワイヤレスネットワークの拡大やモノのインターネット（IoT）デバイスの使用増加と結びついている。これらは、集中型データセンターに送信されるよりもソースの近くでより効率的に処理されるデータを生成する。 モジュール性と柔軟性 モジュール性と柔軟性は、データセンターが時間の経過とともに成長および変化できるようにするための重要な要素である。データセンターモジュールは、必要に応じて構成および移動できる、事前に設計された標準化されたビルディングブロックである。 設計 データセンターは重要なコンピューティングリソースを制御された環境に収容し、通常は非常に高い可用性で稼働しなければならない。主な設計要素には、データセンターの立地、機器への電力供給、温度および湿度制御、ケーブル配線、火災安全性、およびセキュリティが含まれる。 立地選定 立地の要因には、電力網、電気通信インフラ、交通網への近さなどが含まれる。また、補助金の有無や反対運動がないことなどの地域的な政治的考慮も重要である。 寿命 調査会社IDCは、データセンターの平均寿命を9年としている。さらに、データ量の増大がデータセンターを近代化する必要性を促進する要因の一つとなっている。 地震対策設備 データセンターにより、耐震・制震・免震構造などをとっている。 騒音レベル対策 騒音規制法に基づき、住宅地域・商業地域など： 昼間 50〜60 dB / 夜間 40〜50 dB 以下（40 dBは図書館の中や深夜の市内と同等）、工業地域・準工業地域など： 昼間 60〜65 dB / 夜間 50〜55 dB 以下に抑える義務がある。データセンターの周りに防音壁・防音ルーバーを設置したり、屋上に並ぶ巨大なチラー（冷却機）の周囲を壁で囲うなど騒音対策がなされている。 安定した電力供給 無停電電源装置 (UPS)、自家発電装置などを備え、継続的またはバックアップ用の電力を確保する。単一障害点（SPOF）を防ぐため、電気システムのすべての要素は通常冗長化されている。電力会社からの停電時に、自動的に自家発電装置が起動するが、すぐには電力供給を行えないので、それまでの間はUPSが電力を供給する。また、受電装置や自家発電装置は定期的な点検が必要であり、停電作業が必要な場合はUPSから電力を供給する。従って、UPSの電力供給時間は点検作業まで含めて設計されており、10分から90分程度が一般的。2006年の江戸川特別高圧送電線損傷による停電事故の際には、データセンターの自家発電装置が自動起動せずにUPSの電力供給が途絶え、サーバ故障を引き起こした事例がある。 ヨーロッパのデータセンターの一つでは、自家発電用の燃料の供給を受ける優先順位は、軍隊と病院に次ぐ3番目となっており、そのデータセンターの重要性がうかがえる。 空調設備による温度・湿度管理 適切な温度と湿度レベルを維持することは、過熱による機器の損傷を防ぐために重要である。過熱はコンポーネントを溶かし、火災の危険を引き起こす可能性がある。以下のような対策が取られている。 空調や外気を利用した温度制御管理 寒冷な外気を導入するエアダクトやスリット。 発熱量の多い箇所に冷却媒体を通すための冷媒配管 アイルキャッピング ラック列間の通路をドアやパネルで密閉し、冷却効率を上げる気流制御技術。 コンピュータからの熱を効率良く放出するため、空調設備からの冷気を導入する通路（コールドアイル）とコンピュータからの発熱を排出する通路（ホットアイル）を分離 サーバ背面から放出された熱を、サーバ前面に回り込ませないようにするため、ラックのサーバの間に挟むブランクパネルの設置。 防火システム データセンターには、パッシブおよびアクティブな設計要素を含む煙検知装置、ガス消火器などの防火システムが備えられている。一部に耐火区画が儲けられている。回路基板が脆弱であるため、メーンルームでは通常の湿式スプリンクラーシステムが使用されないことが多く、ガス系の消火設備が採用されることがある。 物理セキュリティ データセンターへの物理的アクセスは通常制限される。フェンスやマントラップ、入退室管理・対人認証・ICカード認証・生体認証・監視カメラ・施錠、警備員の配置などのセキュリティ設備を有している。 サーバラック EIA規格19インチラックをフルラック単位で提供するケースが多い。事業者によっては、1/8・1/4・1/2ラックの単位で提供することもある。 インターネットコネクティビティ 一般的なビルへ引き込むより、安価に高速な専用のインターネット回線を引き込むことが可能である。 トランスフォーメーション データセンターのトランスフォーメーションは、従来の連続的なアプローチとは異なり、時間をかけて段階的なアプローチを取る。これには標準化、仮想化、自動化、およびセキュリティ強化が含まれる。 動的インフラストラクチャ 動的インフラストラクチャは、いつでもどこでもデータセンター内でワークロードをインテリジェント、自動的、かつ安全に移動する機能を提供する。 データセンターのサービス 提供するサービス内容はデータセンターによって大きく異なる。 監視 サーバやNW機器などのリソースやポート、SNMP-TRAP、ログなどの監視を行う。 故障対応 故障切り分けや、機器交換、メーカ手配などを行う。 運用 バックアップ作業などの代行を行う。 管理 アカウント管理、性能管理などを行う。 グリーンIT 地球温暖化防止の観点から、データセンターの消費する電力の大きさに注目が集まるようになり、ITインフラの省電力化運動（いわゆる「グリーンIT」）の一環としてデータセンターの省電力化が2007年頃から推進されるようになった。 グリーンITを実現する具体的な方策としては下記に挙げるように複数の対策が行われている。 直流給電 現在、商用電源→無停電電源装置 (UPS)→サーバなどの機器の間で行われている交流 (AC)→直流 (DC)→AC→DC といった電力変換を避けるため、データセンター内の受電設備において一括して直流に変換し、センター内の配電をサーバーなど機器の動作に適した直流で行うことを「直流給電」という。 交流と直流の変換によって電力のロスが発生し、約20 %の電力が熱として失われることから、この変換の回数を極力少なくすることによって電力の使用効率を高めるものである。 現在直流給電で使われる電圧には、24 V・48 V・300 V といった電圧の違いがあり、電力効率・適用可能な負荷の大きさ・安全性などにおいて違いがある。 仮想化 処理能力の低い旧型のサーバや、それほど処理能力を必要としないサービスなどを複数まとめて少数の高性能なサーバに一括して行わせることでサーバの台数を低減し、サーバそのものの電力使用量を減らすことに加え、稼動するサービスの量に比較してデータセンターの面積を小さくすることで、空調・水冷などに要する電力消費も低減することができる。 仮想化に対応したソフトウェアとして、VMware・Xen・Hyper-Vなどが有名である。 空調 データセンターの消費電力の中で大きな割合を占める空調設備の電力を抑えることを主な目的として、データセンター自体を寒冷地に設置する例もある。外気を冷却に利用する「外気冷房」、冬の積雪を貯蔵して春から夏にかけての冷房に利用する「雪冷房・雪熱冷房」などといった、電力消費の比較的少ない空調システムを採用するホワイトデータセンター（グリーンデータセンター）も存在する。 日本ではポータスが北海道釧路市に開設したデータセンターは、外気で冷却している。釧路市は真夏日が0で夏日が年平均5.5日と国内有数の避暑地であるため可能である。さくらインターネットが2011年に北海道石狩市に開設した石狩データセンターで外気冷房を大々的に採用しており、同社では外気冷房の採用により「空調コストは約4割の削減が見込める」としている。また雪冷房・雪熱冷房についても北海道・空知地方美唄市がホワイトデータセンターの実証実験を行った実績がある。 空冷で冷却できるのは1ラックあたり15kWまでとされるため、CPUやGPUの冷却をラックに搭載された液冷システムで行う試みもあるが、大量の淡水を消費することが問題視されている。サーバーを液体につける「液浸冷却」も行われている。 電力効率指数 データセンターの使用する電力がどれだけ効率的に利用されているかを表す指標として、電力効率指数 (PUE; Power Usage Effectiveness) が策定されており、アメリカ合衆国環境保護庁 (EPA) などが推奨している。 これは データセンター全体の消費電力を、IT機器が使用する電力で割った指数であり、数字は低いほど効率がよく、1.0が理論上は最も効率の良いデータセンターであることを示す。最新のデータセンターはPUEが約1.2と推定されている。 新たな形態 コンテナ型 従来データセンターは耐震・防災性能や電力・通信回線の要求を満たす必要性などから、それらの性能を満たす専用の建物に設置するのが一般的であったが、2000年代後半あたりから海上コンテナをベースに改装したデータセンターが現れるようになっている。 コンテナ型データセンターはコンテナベースであるが故にトレーラーや船舶等での輸送が容易であり、移動後も外部電源や通信回線をつなぎこめば即データセンターとして利用が可能、また空調設備等も含めたデータセンターとしての機能全般がパッケージ化されていることから、必要に応じて増設が容易であるといった利点を持つ。一方で耐震・防災性能等、設置条件にもよるが、従来型のデータセンターに劣る部分もある。 一般的には2006年にサン・マイクロシステムズが発表した「Project Blackbox」（現在のSun Modular Datacenter）がコンテナ型データセンターの先駆けとされたが、実際にはそれ以前の2005年にGoogleがコンテナ型データセンターを実用化していた。「Project Blackbox」の発表後、ライバル企業も相次いでコンテナ型データセンターに参入し、現在では多数の大手ITベンダーが同種のソリューションを発売している。 日本では建築基準法による規制の関係からコンテナ型データセンターの利用が難しいとされてきたが、2011年3月に規制が緩和され、コンテナ型データセンターのうち通常時無人で運用されるものについては建築物として扱わないこととされたため、同年にはインターネットイニシアティブ（IIJ）が島根県松江市にコンテナ型データセンターを開設したほか、NTTファシリティーズも神奈川県厚木市のNTT厚木研究開発センタにコンテナ型データセンターを設置するなど、徐々に日本国内でもコンテナ型データセンターの利用が本格化している。 先進的物流施設 2010年頃から数多く建設されている次世代型大型倉庫である先進的物流施設をデータセンターとして利用する動きが日本でも広がっている。交通アクセスが良い上、広大な床面積を有し、多層階構造となり各テナントで使用されるため常時有人であるなどセキュリティ面で優れ、建物自体が堅牢であり、災害時におけるBCPが考慮された設計であるためアメリカや欧州での利用が拡大した。 海中 海中に沈めることで、冷却は海水で行うことで空調にかかる電気代を抑えられる他、人間が内部に入らないため事故率も地上より低いというメリットがある。 マイクロソフトは、英国オークニー諸島沖で2018年から2020年まで、海中に貨物コンテナサイズのデータセンターを設置するというナティック計画を行った。 2024年、中国海南省で海底商用データセンターが稼働開始した。 宇宙 太陽光エネルギーが大きい利点がある。 反対運動 2020年代に入り、特に市街地に建設されるデータセンターに対する反対運動が見られるようになっている。建設反対派の主張としては、データセンターに設置されるサーバや冷却機器等による消費電力の問題や、サーバ類からの排熱を大気中に放出することによる周辺地域の気温上昇の恐れ、さらに二酸化炭素排出の問題などがあるとしており、また「窓もほとんどない巨大な建物故に"得体のしれない建物"として恐怖感を感じる」という意見も一部に見られるほか、「日当たりが悪くなる」「駅前に人が立ち入れない建物を造っていいのか」などの意見もある。実際に東京都や千葉県などではデータセンターの建設断念に至る事例も出ている。これらの反対運動に対応し、周辺住民への配慮を主な目的としてデータセンターの建設に特化した対応方針を打ち出す自治体（東京都江東区など）も出てきている。アメリカでは水冷のために水資源を大量に消費することで、周囲の水不足や水質悪化の問題を引き起こしていることから一部で反対運動が起きている。 OpenAIは、中国とつながりのある複数のアカウントが、米国内のデータセンター建設を巡る住民の反対をあおろうとしていたと指摘した。AI分野での米国の競争力低下を狙った可能性があるという。 脚注 関連項目 ITIL iDC（インターネットデータセンター） ISMS (情報セキュリティマネジメントシステム) ホワイトデータセンター サーバールーム 外部リンク 日本データセンター協会 | Japan Data Center Council (JDCC)