電⼒/密度パラドックス

電⼒効率を無視して⾼密度を求めるとどうなるのか
⾼密度のストレージはエンドユーザーが⾼密度のシステムを集約するためのフロアスペースの活用を妨げる電⼒/密度パラドックスという問題を引き起こすことがあります。

WHITE PAPER⾼まり続けるストレージ容量の需要で、ストレージベンダーの中にはストレージの専有⾯積を変えずに容量を増やすために、より多くのディスクを1つの装置に詰め込こもうとしています。問題は解決されたと言うベンダーもいますが、そんなにシンプルなことではありません。
適切な効率性とアーキテクチャなしでは、⾼密度のストレージシステムは問題を解決するよりもむしろより多くの問題を引き起こし、最終的にはビジネスに大打撃を与える可能性もあります。脆弱に構築されたストレージサブシステムが信頼性の問題を引き起こすこともあれば、エンドユーザーの⾼密度なシステムが集約されたフロアスペースの活⽤を妨げる電⼒/密度パラドックスを起こすこともあります。
ラックで使⽤される電⼒の合計は⾼密度パッケージに伴って増加します。(例：⾼密度＝ラック単位のkW数が⾼い。)

ラック単位の⾼電⼒密度は、ラック１本あたり2〜3kWが⼀般的で、⼗分すぎる程の電⼒が供給されていた頃に構築されたデータセンターに大きな問題を突き付けています。
しかし、ラック１本あたりの平均電⼒使⽤量は6〜8kWに倍増され、超⾼密度パッケージも１つにつき15kWまで増加しています。問題は配電の非効率性と冷却機能追加の必要性が絡み合ってくるということです。10年前に設計されたデータセン
ターは指数的に増加し続けるデータをサポートできる電⼒容量の限界にきています。
多くの施設で技術から設備に⾄るすべての耐⽤年数を延⻑させようともしています。
また、ストレージの専有⾯積を変えることなくストレージ容量を増加させる需要も⾼まっています。

WHITE PAPER 2描き出される電⼒密度パラドックス
新しいデータセンター建設に掛かるコストを考えると、⾼密度ラックの存在は魅⼒的です。しかし、個々のシステムの電⼒効率が改善されないと、⾼密度ストレージは以下のシナリオに描かれるような電⼒/密度パラドックスの問題に⾏き当たります。
このことを念頭に置き、60個のドライブの4Uのストレージシステムを想像してください。ストレージの電⼒消費を減らす⾼度な電⼒管理システムがない場合、最大負荷3,904Wで1,750Wの平均電⼒消費が⾒込まれます。4Uのシステムは1本のラックで15.3kW以上を消費するラックに10システムを搭載することができます。
30本のラックを設置するには、10,000平方フィートの設備が必要です。設備スペース不⾜を解消するには⾼密度ストレージの使⽤が効果的です。しかし、⾼密度ストレージは既存のストレージに⽐べて多くの電⼒を必要とします。その結果、⾼密度ストレージの使⽤により設備スペース不⾜を解消したにもかかわらず、データセンターは電⼒不⾜に陥ります。このパラドックスの解決に、ITの専門家たちは何ができるでしょうか。
ストレージ環境では、ラック間の通路と空調によりデータセンターから取り除かれる熱の逃げ道が必要になります。
10年前では、合計1kWの電⼒を引き出せるラック１本で通路、冷却機能、UPSなどが65％のフロアスペースに割り当てられていました。残り35％がラックの配置⽤スペースです。
これらの数字を基にすると、10,000平方フィートのデータセンターでは500本までラックが配置できたことになります。今⽇のデータセンターでは、電⼒消費が10kWまで増加したため同じスペースに50本のラックしか配置することができません。

問題/課題：

電⼒/密度パラドックス

ラックに電⼒需要の⼤きい装置を入れると・・・配置できるラック数が減ってしまう。

WHITE PAPER 3

多くのデータセンターでは空間と電⼒を引き換えに、ストレージ容量が増えることはなく、空きスペースだけが増える結果となっています。ですから、パラドッ
クスなのです。

Level 0

効率

・HDDはフル回転

電⼒/密度パラドックスの悪化：カスケード効果

驚くかもしれませんが、コンポーネントレベル（プロセッサ、メモリー、ハードディスクなど）で1W削減するごとに1.84W分の光熱費の節約になります。これはカスケード効果として知られており、電⼒供給、電⼒配電システム、UPSシステム、冷却システム、スイッチギヤ、中電圧器なLevel 1・HDDのヘッドのア
ンロード
・1秒未満のリカバ
リタイム

効率

カスケード効果により電⼒負荷が１W減ると、合計で2.84Wが削減されます。コンポーネントレベルでの削減がコスト削減を乗数的に可能にするのです。サブシステムで1W削減されるごとに、最終的には３W近くも削減することになります。

・約15〜20％の電⼒削減

Level 2・HDDの回転数を効率

電⼒/密度パラドックスの解決：AUTOMAID

もし電⼒/密度パラドックスが問題で、カスケード効果がその問題を含むならば解決方法はなんでしょうか。

4,000回転に低減
・15秒のリカバリタ
イム

これに対しての唯⼀の解決策は既定のストレージ密度での消費電⼒を減らすことです。これは、システム内のコンポーネンツの数を減らすか、・約35〜45％の電⼒削減

Level 3

どの非効率性と電⼒の損失が原因となります。

システム⾃体の電⼒効率を上げることで達成できます。
効率

・HDDの回転を停止(スリープモード)
・30〜45秒のリカバ
リタイム

イメーションは独⾃にカスケード効果を利⽤して、AutoMAIDというソリューションを通し電⼒/密度パラドックスの結果を変えます。

AUTOMAID (AUTOMATIC MASSIVE ARRAY OF
IDLE DISKS）

・約60〜65％の電⼒削減

AutoMAID (Automatic Massive Array of Idle Disks)はデータセンター

Level 4

効率・HDDの電源の停止
・35〜45秒のリカバ
リタイム・約70％の電⼒削減の相当量の電⼒を削減するポリシーシステムを通して電⼒消費を管理する技術です。AutoMAIDとNexsanの⾼密度システムを使⽤することで、ITの専門家たちはコスト削減をしながらデータセンターを拡大することなく容量を増やすことができます。
AutoMAIDは電⼒効率化に電源の「オン・オフ機能」を使⽤していた第⼀世代のMAIDが持つ制限を受けません。AutoMAIDはパフォーマンスをLevel 5

効率・E60X拡張エンク
ロージャの電源停止
・30〜46秒のリカバ
リタイム・約87％の電⼒削減 (SATA HDD使⽤時)

WHITE PAPER 4制限するMAID 1.0の「オン・オフ機能」を受け継がずに、電⼒効率化の利点を提供します。

AutoMAIDはデータ参照時の消費電⼒をディスクのスピンダウンにより減らすこともできます。以前のMAID技術では必要な時に素早くデータを引き出せないことがネックでした
が、AutoMAIDは最初のI/O要求に1秒かからずにレスポンスし、もう⼀度AutoMAIDの電⼒削減機能に切り替わるまでのアイドルタイムが経過するまでは次のI/O要求に最大出⼒を維持します。AutoMAIDディスクには以下の4つの電⼒管理段階があります：
・AutoMAID 0

HDDに電⼒が⾏き渡り、最⾼のパフォーマンスを提供。

・AutoMAID 1

ヘッドをアンロードし、ポリシーまたはコマンドにより電⼒を削減。

しかし、実際のドライブはフルスピードで回転を継続。I/O要求が来ると、ヘッドが⽴ち上がると1秒かからずにデータをロードし、I/O要求に対してフルスピードを維持します。Level 1では約20％電⼒を削減します。
・AutoMAID 2

ヘッドをアンロードし、回転数を7,200rpmから4,000rpmに低減。

I/O要求が来ると、ドライブはフルスピードで回転し、最大15秒でデータをロードします。ディスクは次のI/O要求にもフルスピードを維持します。Level 2では約40％の電⼒を削減します。
・AutoMAID 3

ヘッドをアンロードし、HDDの回転が停止。

I/O要求が来ると、ドライブが回転し、最大30秒でデータをロードします。ディスクは次のI/O要求にもフルスピードを維持します。Level 3では約60％の電⼒を削減します。
・AutoMAID 4

ヘッドをアンロードし、HDDが停止。

I/O要求が来ると、電源が入り、ドライブが回転し、最大45秒でデータをロードします。
ディスクは次のI/O要求にもフルスピードを維持します。Level 4では約70％の電⼒を削減します。
・AutoMAID 5

拡張エンクロージャの停止。I/O要求が来ると、エンクロージャの電源が入り、ドライブが回転し、最大46秒でデータをロードします。ディスクは次のI/O要求にもフルスピードを維持します。Level 5では約87％の電⼒を削減します。

従来の
ディスク

Nexsan
Eシリーズ

差異
（kW）

770,179

479,29737.8%-132,77782.7%¥10/kW*あたりの年間商業コスト(従来のディスクとNexsanとAutoMAID 1と2の⽐較）¥7,701,800¥1,329,800

82.7%*米エネルギー情報局（2013年7月現在）

注)1米ドル＝100円で換算

AutoMAIDなし (年間kW）
AutoMAID 1と2を使⽤ (年間kW)

WHITE PAPER 5

データセンターのストレージで消費される電⼒の約40％とともに、AutoMAIDの利⽤による最大60％の電気代の削減は大きなプラスになります。AutoMAIDを導入することで重要な事項と利点はストレージパフォーマンスに悪影響を与えずに電⼒効率化の技術と⾼密度ストレージを使⽤できるということです。結果としてストレージパフォーマンスに影響がないプラットフォームの全体的なコスト削減をしながら、スペースを拡張することなく容量を増やすことになります。電⼒、スペース、そしてコストの観点からストレージ効率化の究極の形になります。

AUTOMAIDの実用例
カリフォルニア工科⼤学とNASAのジェット推進研究所

カリフォルニア工科大学上級システムエンジニアのユージン・ハコピアンズ氏によると、同大学ではNASAのジェット推進研究所の天文学のイメージデータのおよそ2.5PB（内99％がNexsan

Eシリーズ

SANストレージ上にある）を管理しています。
約3,000個のハードディスクの電⼒削減のため、ハコピアンズ氏は以下のように述べています。「カリフォルニア工科大学ではパフォーマンスとコスト削減を最大限に⾼めるのにAutoMAID のLevel 1 と2を使⽤しています。」
カリフォルニア工科大学ではEシリーズのAutoMAID のLevel 1を使い、5分間アクセスがなければヘッドをアンロードし、電源を落とすポリシーが設定されています。これにより、20％の電気代が節約されています。また2時間アクセスがない場合はAutoMAIDのLevel 2に切り替わるポリシーも設定されています。
Level 2の段階では、ヘッドのアンロードに加えてドライブの回転数が7,200RPMから4,000RPMへ低減します。これで40％の電⼒の削減になります。本質的にエネルギー効率の良いEシリーズシステムとAutoMAIDの電⼒削減機能を組み合わせることで、目覚ましいエネルギー消費とコストの削減が可能になります。

WHITE PAPER 6

皮肉なサクセスストーリー

Nexsanは世界的にコスト削減と電⼒/密度パラドックスの解決を⽀援してきましたが、Nexsanのサクセスストーリーがまさか皮肉になるとは思ってもいませんでした。
毎年、Nexsanはおよそ6.6GWの電⼒が8つの発電施設から供給される(巨大なフーバー・ダムを含む)ラスベガスで北米のパートナー向けのパートナー会議を⾏っています。
2009年にNexsanは14個のサーバを含む総容量が367TBとなる、いくつかのストレージシステムのデモを⾏うエクスペリエンスルームを計画していました。
会議を⾏うホテルから装置を起動するのに必要な8.7kWは⽤意できるが、熱を取り除くのに必要な冷却機能で使⽤する8,497Whは⽤意できないという知らせを受けました。
つまり電⼒/密度パラドックスであり、ストレージシステムのないストレージ会議ということです。
全負荷での電⼒使⽤量を考えると、ホテル側は大幅な設備の使⽤制限を⾏う必要がありました。設備の使⽤制限を⾏うよりも、Nexsanは独⾃の電⼒削減技術を導入しました。AutoMAID のLevel 3の使⽤により、総電⼒消費量は8.7ｋWから3.8ｋWにまで減少し、結果として冷却機能は8,497Whから3,809Whにまで減少しました。
56％の電⼒削減と56％の冷却機能削減により、ホテル側は必要とされる電⼒と冷却機能を問題なく供給できることになりました。

トータルでトータルで３Wの削減！
３Wの削減！

AutoMAIDで削減
AutoMAIDで削減
された１W
された１W

-1.0W

-1.18W-1.49W-1.53W-1.67W-2.74W

DC-DC

AC-DC

配電

UPS

冷却スイッチギヤ
変圧器の構築

0.18W
削減

0.31W
削減

0.04W
削減

0.14W
削減

1.07W
削減

0.10W
削減

解決方法：AutoMAIDとカスケード効果

WHITE PAPER 7

終わりに多くの⼈が施設のスペースを空けるには⾼密度ストレージが良いと考えますが、対処しなければならない電⼒/密度パラドックスが⽴ちはだかります。多くの⾼密度ストレージシステムが電⼒/密度パラドックスを起こすなか、そんなリスクの解消にAutoMAIDは最適です。
電⼒削減機能に⾼密度ストレージを組み合わせることにより、ITの専門家たちはスペースとコストを削減しながらより多くの容量を得るという最も望ましい結果を手にします。また、AutoMAIDの使⽤により、それらのコスト削減は達成できます。AutoMAIDはストレージパフォーマンスを低下させることなく、ストレージに対するニーズに応えることができる、電⼒/密度パラドックスの最善の解決方法なのです。
データの拡大と経済の収縮が起こる世界では、ストレージの効率化が最も重要になります。Nexsanの⾼効率ストレージシステムは電⼒、スペース、そしてコストの効率化を可能にします。

WHITE PAPER 8

Nexsanについて

Nexsanは1999年以来、海外エンタープライズ市場で10年以上にわたり、世界中で33,000システム以上、11,000社以上のお客様の導入実績を持つ、先進のディスクベースおよびハイブリッドストレージブランドです。2013年より、イメーションの事業ポートフォリオに加わりました。Nexsanス
トレージシステムは、仮想化、クラウド化によりデータストレージ市場が⾼成⻑する分野に向けて、⾼密度、低消費電⼒、低コストなど優れた特⻑を持つ信頼性の⾼い製品です。イメーションは今後も、世界中に広がるソリューションプロバイダ、VAR、システムインテグレータのネットワークを通じてNexsan製品を提供していきます。

●〈Imation〉〈Nexsan〉〈Nexsanロゴ〉は、Imation社の商標です。
● その他、記載されている会社名、製品名等は各社の登録商標または商標です。
● このカタログに掲載した製品は全てオープン価格です。
● 仕様、価格、サービスは予告なく変更することがあります。

イメーション株式会社〒150-0001 東京都渋谷区神宮前5-52-2 ⻘⼭オーバルビル11F

http://www.imation.co.jp

2013年10⽉発⾏

お問合せ先