[論文レビュー] SENVM: Server Environment Monitoring and Controlling System for a Small Data Center Using Wireless Sensor Network

Supasate Choochaisri, Vit Niennattrakul+3 more|arXiv (Cornell University)|May 31, 2011

Energy Efficient Wireless Sensor Networks参考文献 13被引用数 7

ひとこと要約

本論文では、小規模データセンターのエネルギー効率を向上させるために、低コストで無線センサネットワーク（WSN）を活用した温度監視・制御システム、SENVMを提案する。リアルタイムの環境センシングと自動気候制御により、不要な冷却や電力浪費を低減し、実環境での導入に成功することで、予算が限られた中小企業（SME）や学術機関における実用性が検証された。

ABSTRACT

In recent years, efficient energy utilization becomes an essential requirement for data centers, especially in data centers of world-leading companies, where "Green Data Center" defines a new term for an environment-concerned data center. Solutions to change existing a data center to the green one may vary. In the big company, high-cost approaches including re-planning server rooms, changing air-conditioners, buying low-powered servers, and equipping sophisticating environmental control equipments are possible, but not for small to medium enterprises (SMEs) and academic sectors which have limited budget. In this paper, we propose a novel system, SENVM, used to monitor and control air temperature in a server room to be in appropriate condition, not too cold, where very unnecessary cooling leads to unnecessary extra electricity expenses, and also inefficient in energy utilization. With implementing on an emerging technology, Wireless Sensor Network (WSN), Green Data Center is feasible to every small data center with no wiring installation, easy deployment, and low maintenance fee. In addition, the prototype of the system has been tested, and the first phase of the project is deployed in a real-world data center.

研究の動機と目的

• 過剰な冷却や最適でない環境制御による小規模データセンターのエネルギー非効率性を是正すること。
• 中小企業（SME）や学術機関が予算が限られている状況でも導入可能な低コストで設置が容易なソリューションを開発すること。
• 無線センサネットワーク（WSN）を活用したサーバールーム温度のリアルタイム監視と自動制御を可能にすること。
• 知的な気候管理により、小規模データセンターにおける電力消費の低減とエネルギー利用効率の向上を実現すること。

提案手法

• システムは、サーバールーム内の複数の地点からリアルタイムで温度データを収集するため、無線センサネットワーク（WSN）を採用している。
• センサーは、配線インfraストラクチャが不要な状態で、マイクロクライメートやホットスポットを効果的にモニタリングできるように戦略的に配置されている。
• 中央制御ユニットがセンサーのデータを処理し、温度が事前に定義されたしきい値を超えた場合に冷却装置を起動する。
• エネルギーの無駄を最小限に抑えるために、しきい値に基づく制御論理を用いて冷却装置の起動・停止を制御している。
• プロトタイプは市販のWSNハードウェアを用いて実装され、実環境の小規模データセンターでテストされた。
• リワイヤーイングを要せず、低コストな設置と最小限のメンテナンスが可能となった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高コストのインfraストラクチャアップグレードなしに、小規模データセンターはどのようにエネルギー効率の良い温度制御を実現できるか？
• RQ2 無線センサネットワークは、リアルタイムでサーバールーム温度を効果的に監視・制御できるか？
• RQ3 自動温度制御が小規模データセンターにおける電力消費に及ぼす影響は何か？
• RQ4 中小企業や学術機関のような予算が限られた環境において、このようなシステムの導入はどれほど現実的か？

主な発見

• SENVMシステムは、最適な運用範囲内で温度を維持することで、不要な冷却を効果的に削減した。
• 実環境での小規模データセンターへの導入により、動的環境条件下でもシステムの信頼性と有効性が確認された。
• 無線アーキテクチャのおかげで、配線不要の設置が可能となり、導入および保守コストを顕著に低減した。
• 知的な制御によりエネルギー節約を実現し、サーバの安全性を保ちながら過剰冷却を回避した。
• プロトタイプはスケーラブルであり、予算が限られた小規模データセンターに適したものであることが示された。
• このソリューションは、エネルギー効率の向上と小規模コンピューティング環境における炭素排出量の削減を通じて、グリーンITの目標を支援する。