[논문 리뷰] SENVM: Server Environment Monitoring and Controlling System for a Small Data Center Using Wireless Sensor Network

Supasate Choochaisri, Vit Niennattrakul외 3명|arXiv (Cornell University)|2011. 05. 31.

Energy Efficient Wireless Sensor Networks참고 문헌 13인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 소형 데이터센터의 온도 모니터링 및 제어를 통해 에너지 효율성을 향상시키기 위해 저비용이며 무선 센서 네트워크 기반의 SENVM을 제안한다. 실시간 환경 감지와 자동 기후 제어를 위한 WSN의 구현을 통해 불필요한 냉각과 전기 낭비를 줄이며, 실제 현장에서의 성공적인 구현을 통해 예산이 제한된 중소기업 및 학술 기관에서의 구현 가능성을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 과도한 냉각과 비효율적인 환경 제어로 인한 소형 데이터센터의 에너지 비효율성 문제를 해결하기 위해.
• 예산이 제한된 중소기업(SME) 및 학술 기관에 적합한 저비용이며 쉽게 구현 가능한 솔루션을 개발하기 위해.
• 무선 센서 네트워크(WSN)를 활용해 서버 룸 온도의 실시간 모니터링 및 자동 제어를 가능하게 하기 위해.
• 지능적인 기후 관리로 전력 소비를 줄이고 소형 데이터센터 내 에너지 활용도를 향상시키기 위해.

제안 방법

• 시스템은 서버 룸 내 다수의 지점에서 실시간 온도 데이터를 수집하기 위해 무선 센서 네트워크(WSN)를 활용한다.
• 센서는 유선 인프라 없이도 미세 기후와 핫스팟을 효과적으로 모니터링할 수 있도록 전략적으로 배치된다.
• 중앙 제어 장치는 센서 데이터를 처리하고 온도가 사전 정의된 임계값을 초과할 경우 냉각 장치를 작동시킨다.
• 에너지 낭비를 최소화하기 위해 임계값 기반의 제어 논리를 사용하여 냉각 장치의 작동을 활성화하거나 비활성화한다.
• 프로토타입는 상용 WSN 하드웨어를 사용하여 개발되었으며, 실제 소형 데이터센터 환경에서 테스트되었다.
• 재배선이 필요 없어 저비용 설치와 최소한의 유지보수를 가능하게 하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고비용 인프라 업그레이드 없이 소형 데이터센터는 어떻게 에너지 효율적인 온도 제어를 달성할 수 있는가?
• RQ2 무선 센서 네트워크는 실시간으로 서버 룸 온도를 효과적으로 모니터링하고 조절할 수 있는가?
• RQ3 자동 온도 제어가 소형 데이터센터의 전력 소비에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 예산이 제한된 환경, 예를 들어 중소기업 및 학술 기관에서 이러한 시스템의 구현은 얼마나 실현 가능한가?

주요 결과

• SENVM 시스템은 최적의 운영 범위 내에서 온도를 유지함으로써 불필요한 냉각을 성공적으로 줄였다.
• 실제 소형 데이터센터에서의 구현을 통해 시스템의 신뢰성과 동적인 환경 조건에서의 효과성을 확인하였다.
• 무선 아키텍처 덕분에 유선 설치 없이도 쉽게 설치할 수 있어 구현 및 유지보수 비용을 크게 낮췄다.
• 지능적인 제어를 통해 과도한 냉각을 방지하면서도 서버의 안정성을 유지를 함으로써 에너지 절감 효과를 입증하였다.
• 프로토타입은 예산이 제한된 소형 데이터센터에 적합하며 확장 가능함을 입증하였다.
• 소규모 컴퓨팅 환경에서의 에너지 효율성 향상과 탄소 배출 감소를 통해 녹색 IT 목표를 지원하는 데 기여하였다.