[論文レビュー] Architecture for Modular Data Centers

James R. Hamilton|ArXiv.org|Dec 21, 2006

Advanced Data Storage Technologies参考文献 3被引用数 41

ひとこと要約

本論文は、標準化された20'x8'x8'コンテナを用いたモジュラーデータセンターのアーキテクチャを提案し、大規模なコンピューティング環境におけるスケーラビリティ、エネルギー効率、運用管理の容易さを向上させることを目的としている。データセンタをプラグアンドプレイ可能なモジュールとして扱うことで、導入時間の短縮、保守の簡素化、標準化・スケーラブルなユニットによる効率的な電力および冷却管理が実現される。

ABSTRACT

Several factors are driving high-scale deployments of large data centers built upon commodity components. These commodity clusters are far cheaper than mainframe systems of the past but they bring serious heat and power density issues. Also the high failure rate of the individual components drives significant administrative costs. This proposal outlines an architecture for data center design based upon 20'x8'x8' modules that substantially changes how these systems are acquired, administered, and then later recycled.

研究の動機と目的

• 商品ハードウェアから構築された大規模データセンターの管理コストと複雑さの増大に対処すること。
• 高密度かつ高故障率の商品クラスタに伴う電力および冷却の課題を軽減すること。
• 標準化された交換可能でリサイクル可能なモジュラーユニットを通じて、データセンターのライフサイクル管理を改善すること。
• 事前に組み込まれた自己完結型モジュールを用いることで、データセンターインfraの迅速な導入とスケーリングを可能にすること。
• 分散システムにおけるプロビジョニング、監視、障害回復の簡素化により、管理および運用のオーバーヘッドを低減すること。

提案手法

• 各モジュールに事前に統合されたコンピューティング、ストレージ、ネットワーキングコンponentsを備えた、標準化された20'x8'x8'モジュラーユニットの集合としてデータセンターを設計すること。
• すべてのモジュールに均一な電力および冷却インfraを実装し、熱的および電気的非効率を低減すること。
• モジュラーデザインを活用してプラグアンドプレイの導入を可能にし、ユニットの追加または交換によって迅速なスケーリングを実現すること。
• 各モジュール内に自動化された監視および管理システムを統合し、管理オーバーヘッドを削減すること。
• 標準化されたインターフェースおよびコンponentsを設計することで、再利用およびリサイクルを容易にすること。
• モジュラリティによる信頼性の向上を実現しながら、コスト効率を維持するため、各モジュール内で商品ハードウェアを活用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モジュラーデータセンターアーキテクチャは、大規模データセンターの導入および管理の複雑さとコストをどのように低減できるか？
• RQ2 従来のデータセンターデザインと比較して、標準化された20'x8'x8'モジュールを用いる場合のパフォーマンスおよび効率のトレードオフは何か？
• RQ3 モジュラリティは、高密度コンピューティング環境における電力および冷却効率をどの程度向上できるか？
• RQ4 モジュラーアプローチは、システムの信頼性、障害回復、ライフサイクル管理にどのように影響を与えるか？
• RQ5 プラグアンドプレイ可能なモジュラーユニットは、エンタープライズおよびクラウドコンピューティング環境における迅速な導入とスケーリングを可能にするか？

主な発見

• モジュラーアーキテクチャにより、事前に組み込まれた自己完結型ユニットを用いて、迅速な導入とスケーラブルな拡張が可能になる。
• 標準化されたモジュールは、プロビジョニング、監視、障害対応の簡素化により、管理オーバーヘッドを顕著に低減する。
• すべてのモジュールに均一な熱的および電気的設計を適用することで、電力および冷却効率の向上が達成される。
• 部品の再利用およびリサイクルが容易になる設計により、長期的な環境的および運用コストの低減が可能になる。
• モジュラリティによる信頼性の向上を実現しながら、商品ハードウェアを活用することでコスト効率を維持する。
• モジュール単位での熱および電力配分の管理が可能であるため、高密度コンピューティングに対しても適切な対応が可能になる。