マイクロソフトのバーチャルデータセンターが、「クラウド」を現実に

※本ブログは、米国時間 2021 年 4 月 20 日に公開された ”Microsoft’s virtual datacenter grounds ‘the cloud’ in reality | Innovation Stories” の抄訳を元にしています。

John Roach

“クラウド” とは何でしょうか?

クラウドは、遠隔地にいる学習者や従業者が、バーチャルな授業やミーティングを行う場所であり、ゲーマーが集まって、さまざまな世界を作ったり、レース カーを走らせたり、敵を撃退したりする場所でもあり、医療従事者が COVID-19 の患者や治療に必要なリソースを把握する手段でもあります。

また、企業が迅速かつ安全にお客様のニーズに対応する手段でもありますし、コングロマリットが分散した従業員間のコミュニケーションを効率化したり、製品ポートフォリオのサプライ チェーン ロジスティクスを管理する場所でもあります。

しかし、そもそも ”クラウド” とは何なのでしょうか?

マイクロソフト データセンターを仮想的に見学できる新しいマイクロサイトの紹介ビデオでは、「クラウドは漠然とした魔法ではなく、1 台のスーパーコンピューターでもありません」と説明しています。「クラウドとは、世界中のデータセンターに設置された何百万台ものコンピューターが、グローバルに相互接続されたネットワークで、データの保存と管理、アプリケーションの実行、コンテンツやサービスの提供共同で行うものです。」

本日公開された、バーチャルデータセンター エクスペリエンスは、マイクロソフトの典型的なデータセンターをデジタルで再現したものです。訪問者は、PC やデバイスデバイスでツアーに参加できます。

マイクロソフトのクラウド インフラストラクチャを構築し、運用するチームを率いる、Cloud Operations + Innovation 担当 コーポレートバイスプレジデント ニコーレ ウォルシュ (Noelle Walsh) は「これにより、クラウドは現実的なものになり、ハイテクでも交渉なものでもなくなります。データセンターは家と同じで、電気設備と機械設備を備えた建物です」と語ります。しかし、マイクロソフトのクラウドは、一般の家とは規模が異なり、より高度な信頼性で運用されています。現在、マイクロソフトは 200 以上のデータセンターを運用し、その数は増え続けています。これまで、マイクロソフトが運営および計画しているデータセンターは、世界 34 か国にまたがり、そのすべてが 165,000 マイル (約 26 万 5,000 キロメートル) を超える海中、地上、地下の光ファイバーでネットワーク接続されています。

さらに、マイクロソフトは、今年中少なくとも 10 か国でデータセンターを増設する予定であり、当面は毎年 50 ～ 100 のデータセンターを新設するペースで進んでいます。

バーチャルデータセンターでは、データセンターの建設に必要なインフラ、データセンターに電力を供給する再生可能エネルギー、データの安全性を保つためのハードウェアとソフトウェアについて学ぶことができます。ツアーで最後には、沸騰した液体タンクで冷却されるサーバーや、潜水艦のようなチューブに入れられ、海底に展開されたモジュール式データセンターなどの未来の姿を垣間見ることができます。

マイクロソフトのデータセンター エネルギー戦略チームのゼネラル マネージャー ブライアン ジャナス (Brian Janous) は、こう語ります。「映画やコマーシャルでは、データセンターはもっとクールに見えます。ベルや警笛が鳴りっぱなし、ということはありません。しかし、これはデータセンターが最適化されている証拠です。目に見えないものがたくさんあるのです。」

物理的セキュリティとサイバー セキュリティ

ほとんどのマイクロソフトのデータセンターは、窓のない倉庫サイズで、フェンスに囲まれたコンクリート、鉄、銅、ファイバーの集合体です。「データセンターの前を車で通っても、それがデータセンターであることはおそらくわからないでしょう」とウォルシュは言い、目立たないのは意図的だと指摘します。「私たちは通常は、自分たちがどこにいるのかを公表しません。」

バーチャルデータセンターでの体験は、ドライバーがブレーキを踏んだり、立ち止まったり、周囲を見回したりするための貴重な機会です。

マイクロソフトのテクニカルフェローであり、Azure の最高技術責任者でもあるマーク ルシノヴィッチ (Mark Russinovich) によると、高度な安全対策が施された周辺のフェンスは、データセンターへの出入りを管理するために設けられた数多くの物理的セキュリティの 1 つです。また、防犯カメラや守衛所も設置されています。さらに、データセンターに入る際には、訪問者が身分証明書を提示するチェックイン ステーションや、許可されていないものを持ち込んだり、持ち出したりできないようにする、一方通行のドアなど、物理的セキュリティが施されています。

ルシノヴィッチは「これらすべてのシステムのバックエンドのモニタリングを目にすることはありません。誰がアクセスしたかという異常検知や、ビデオ画像の自動モニタリングが行われています。」と語ります。

外側からは、データセンターに電力を供給するための数々の電気設備がずらりと並んでいます。これには、電気系統の 1 つが停止した場合に備えた冗長性の確保として、電力網からの少なくとも 2 本の電力線と、電力網の停止やその他の障害に備えたサーバーに電力を供給するためのオンサイトのバックアップ発電機が含まれています。現在、ほとんどのマイクロソフトのバックアップ発電機はディーゼルエンジンを使用していますが、長期的には、低炭素燃料やバッテリー、水素燃料電池への移行を計画しています。

マイクロソフトは、すべてのデータセンターと事業活動に使用するエネルギーを、2025 年までに 100% 相当の再生可能エネルギーにできるよう取り組んでいます。バーチャルデータセンターでは、その目標を達成するために購入している再生可能エネルギーの例として、風力発電機やソーラーパネルが表示されますが、風力発電機やソーラーパネルがデータセンターのすぐ近くや屋上に設置されていることはほとんどありません。。

ジャナスは「『データセンターにソーラーパネルを設置しないのはなぜですか?」とよく質問されますが、その答えは『私たちが解決しようとしている本当の問題、つまり電力網の脱炭素化を加速させるためには、データセンターにソーラーパネルを設置することは、正直なところ見かけを繕っているに過ぎず、焼け石に水だからです。」と語ります。

各データセンターの設置面積は、大型デパートに相当します。デパートは、屋上のソーラー パネルでピーク時の電力需要に対応できますが、「データセンターではほぼすべての場所が、電気をサーバーに通して、電気をデータに変えるために利用されます。屋上のソーラー システムでは、データセンターで消費されるエネルギーの 1 ～ 2% しか対応できません」とジャナスは説明します。

屋上にソーラー パネルを設置する代わりに、マイクロソフトは電力会社と契約し、何千エーカーもの土地に風力や太陽光発電所を建設しています。また、可能な限り、水力発電所の近くにデータセンターを建設することで、環境にやさしく信頼性の高いベースロード電力を安定的に供給しています。

冷却、保護、信頼性

データセンター内でエネルギーをデータに変換しているすべてのサーバーは、動作時に熱を発生するため、サーバーの誤動作を防ぐための冷却システムが必要となります。米国太平洋岸北西部や北ヨーロッパなど、温暖な気候にあるマイクロソフトのデータセンターでは、最も気温が高い日を除いて、外気を使用して冷却しています。世界の高温多湿の地域でも同様だと、ジャナスは指摘します。

気温や湿度が、空冷の基準値である 15% を超える日には、マイクロソフトの機械式クーラーが水を使って、気化熱により空気を冷却します。マイクロソフトは、液体冷却などの水を使わない冷却技術への移行を進めており、10 年後までに消費量以上の水を補充することを目標にしています。

データセンター内では、何列ものサーバー ラックが、ホット アイルとコールド アイルと呼ばれる構成で配置されています。コールド アイルには、技術者がメンテナンスのために個々のサーバーにアクセスできるように、Tシャツで快適なくらいの温度で、空気が吹き込まれています。サーバーが稼働すると、ファンがコールド アイルから空気を吸い込み、サーバーに吹きつけます。高温の空気は、サーバーの背面からホットアイルに吸いだされ、データセンターの外に排気され、機械式冷却装置の中を循環します。

マイクロソフトのデータセンターでは、このような電気的・機械的インフラの整備により、世界中のデータセンターに設置された 400 万台以上のサーバーが、「ファイブナイン」と呼ばれる 99.999% の信頼性で稼働していると、ウォルシュは語ります。

また、彼女は、「サーバーは貴重な部品です」とも語ります。

同様に重要なのは、データセンター内で保存・処理されるデータのセキュリティとプライバシーの維持だとルシノヴィッチは付け加えます。マイクロソフトは、ハードウェア、ソフトウェア、プロトコル、人材など、データセンターのセキュリティに毎年 10 億ドル以上を費やしています。

「データセンターへの物理的なアクセスから、メディアの取り扱い、さらにはデバイスへのデータの保存方法に至るまで、ベストプラクティスを見ることができます。」

サーバーがアップグレードされると、古いメディアドライブからデータが消去され、データを確実に破壊するためにドライブが物理的にシュレッダーにかけられることもあります。

ルシノヴィッチは、さらに「また、データを暗号化しているので、仮に何かが流出したとしても、アクセスできないようになっています」と付け加えました。

データセンターのイノベーション

炭素と水に関する持続可能性の目標を達成すると同時に、より高速で強力なデータセンターサーバの需要に対応するために、マイクロソフトの研究・エンジニアリングチームは、未来のデータセンターに注目しています。ルシノヴィッチによると、今後 5 年間の変化のペースは、過去 20 年間の変化のペースを上回る可能性があると言います。

たとえば、より効率的な広帯域ネットワークによって、大規模な AI アプリケーションが可能になるだけでなく、大量のデータを転送することもできるようになります。

こうした高速で効率的なデータセンターは、バーチャルデータセンター エクスペリエンスツアーの最後で紹介する、液体冷却や海中データセンターのようなコンセプトのイノベーションによって実現されます。これらのテクノロジーは、より高密度サーバーを配置することを可能にし、低レイテンシーでより強力な AI アプリケーションのために最適化された新しいソフトウェアやハードウェアのアーキテクチャに扉を開くとウォルシュは述べました。

また、ルシノヴィッチは、「これらの高密度サーバーは、エッジ アプリケーション用に展開された新しいタイプのデータセンターにもつながる可能性があります。とは言え、マイクロソフトが現在構築し、当面計画しているハイパースケールのデータセンターは、引き続き注目されるでしょう」とコメントしました。

「クラウドの需要が拡大していくため、ハイパースケールのリージョンは、依然として大規模でしょう」と結びました。

関連

• 仮想データセンター エクスペリエンスをチェックする
• マイクロソフトの液体冷却と海中データセンター プロジェクトについて読む
• マイクロソフトでの持続可能性について詳しく見る

John Roach は、マイクロソフトの研究とイノベーションについて書いています。Twitter でフォローする。

—

本ページのすべての内容は、作成日時点でのものであり、予告なく変更される場合があります。正式な社内承認や各社との契約締結が必要な場合は、それまでは確定されるものではありません。また、様々な事由・背景により、一部または全部が変更、キャンセル、実現困難となる場合があります。予めご了承下さい。