データセンター()とは、各種コンピュータやデータ通信装置などを設置・運用することに特化した施設の総称。
概要 種類 主な用途により、インターネットデータセンター、AIデータセンターなどに分類されている(種類、分類)。
特徴 電力の大量消費 - 大量のコンピュータを稼働させるので大量の電力を必要とする。電力が不足している地域には建設しづらい。 停電対策の必要性 - 電力の瞬断(数秒ほど途絶えること)や停電の際にコンピュータが一瞬で停止し処理中のデータが消滅したり壊れたりデータ間の整合性が壊れてしまわないよう、大容量の蓄電池や自家発電装置等を備える(だが、自家発電では長期的には運用できない)。変電所の事故などで電力供給が途絶えることを減らすために電源供給も複数の電源系統(変電所が異なる系統)から受けるようになっている。 水の大量消費 - 大量のコンピュータが加熱しすぎないよう冷却するする必要があり、密集設置されたコンピュータを効率的に冷却するには空冷よりも水冷のほうが適していると判断され水冷式を採用するデータセンターは多く、そのタイプは大量の水も消費する。 大量の光ケーブル - 電気通信事業者の光ファイバーやメタル線などの通信回線を大量に利用するため、工場やオフィスビル等と比べて非常に多くの光ケーブル等が引き込まれている(また通常、複数の電気通信事業者のサービスが利用可能になっている)。 特徴的なフロア構造 - フロア内部は多数の配線を通す必要からフリーアクセスフロアとなっており、19インチラックが大量に並ぶのが一般的な光景。 人の出入りの管理 - 設置されたコンピュータや通信装置の情報セキュリティを守るため、建物内への人の出入りは厳しく管理されており、入館には事前申請が必要な施設が多い。特にコンピュータが設置されたフロアへの出入りの管理は厳しく、持ち込み可能な機器も制限されることがあり(携帯電話/スマートフォンなどのモバイル機器やカメラ、USBメモリの持込が禁止されるところも少なくない)、厳しいところになると出入り口で金属探知機等のチェックを受ける場合もある。同様の理由で、データセンターの正確な所在地等をウェブサイトに記載しないなど、一般には非公開としている事業者も多い。相次ぐ顧客情報持ち出しによる情報漏洩を防ぐためセキュリティ設備の整ったデータセンターの需要が高まっている。 二酸化炭素による消火 - 構内で火災が発生した場合に、中に設置されているコンピュータや通信機器を極力傷めないよう、水を使う通常のスプリンクラー設備ではなく二酸化炭素(CO2)やハロンガスによる消火設備を備えることが一般的である。 日本では地震が多いので、耐震構造とされている(他の地震が少ない国々では、そうとは限らない)。
建設、コンピュータ選定、サービスの利用者の組み合わせ 建設者とコンピュータを設置する業者が異なるタイプ - 利用者側がコンピュータ・サーバやルータ、スイッチングハブ等を設置し利用するタイプ 建設者とコンピュータ選定者が同一企業のタイプ - ひとつの企業が、建設場所を選定し、建物を建造し、自社基準で選定したコンピュータを設置し、そのコンピュータによるサービスをインターネット経由で一般利用者に提供しているデータセンターも多い。世界最大規模でデータセンターを所有するAmazon Web Services(AWS)のデータセンターもこのタイプである。AWSは世界50カ国以上で900以上のデータセンターを運用している。 通信回線の契約のタイプ - 個別に電気通信事業者と契約するタイプと、データセンターが電気通信事業者と契約しているタイプがある。あらかじめデータセンター事業者側がそれらのデータ通信装置を設置し利用者にレンタルするケースも多い。データセンター側がルータ・サーバ等の設置及び管理を行うサービスは特に「マネージドサービス」と呼ばれる。またiDCの場合は、iDC側であらかじめインターネットサービスプロバイダ(ISP)と契約を結んで帯域を確保した上で(ISPがiDCを兼業しているケースも多い)、利用者はiDCからリセールを受ける形態が普通となっている。
2020年代の傾向 2022年11月にOpenAI社がChatGPT(LLM(大規模言語モデル)を採用したチャット方式のAI)を公開し、まるで人間のように、あまりに自然に会話してまるで人間に依頼するように作業を依頼できるので世界各国の人々の間で衝撃が走り、大成功となったそれを模倣すべく他社でも生成AIの開発が一気に活発化・加速し、アンソロピックのClaude(2023年〜)、GoogleのGemini(ChatGPTに似せた処理は2023年〜)、MetaのLlama(2023年〜)などが一般公開され、生成AIによる画像生成や動画生成や一度に処理できるテキストの長文化などの機能強化の競争も進行中であるわけだが、この生成AIのデータ処理(特に画像生成や動画生成)を数万人〜数千万人〜数億人などの人々にサービスとして提供するには大量のサーバの大量使用が必要で、AIデータセンターの建設需要が一気に高まった。
アメリカ合衆国 - AI開発の中心地でありAI需要が高いアメリカ合衆国でAIデータセンターの需要が一気に高まり、建設計画数が一気に増えた。2020年や2021年まで(ChatGTP登場以前)はデータセンターの数は2800〜2900くらいだったのに、急激に建設件数が多くなり、2026年現在、数年のうちに一気に4500ほどの数に増やす計画が進行中である。それに伴い、データセンター建設のための電線敷設工事や配管工事の需要が高まり、その職人の人数が不足ぎみで、アメリカでは(アメリカ国内の物価高と連動してはいるが)電気工事技術者や配管工の年間給与額が(日本円換算で)1千万円は優に超え、年収2000万円に届く、もしくはそれを超えそうな勢いになっている(これを米国内では "ブルーカラー・ミリオネア" と呼んでいる)。米国大統領のドナルド・トランプも、データセンターの新規建設が雇用を生み建築材料も大量に使うので、景気浮揚の手法としても使えることに気づき、自身の国内支持率を上げるためにデータセンターのアメリカ国内での建設計画を大々的に推進しており、そのトランプ大統領からの要請に応じる形で2026年3月に日本のソフトバンクグループ(孫正義)もアメリカ国内でのデータセンター建設のために資金集めを行い初期投資として80兆円規模の投資をすると公表した。
データセンターは、大量の電力、大量の水を消費し、周囲の気温を局地的に上昇させるので、周囲の住民にとっては環境の悪化につながる。住民アンケートをとると、自分の住む地域に建設されることについて「反対」の割合が「賛成」を上回ることが一般的である。つまり、データセンターは、「世の中に必要であることは理解できるが、自分が住む地域には建設されて欲しくない、迷惑な施設」と見なされるようになっている。まるで、ごみ処理施設のような存在になってきている。
あまりに大量の水を消費するので、水資源が限られている地域では農業に使うべき水と競合し、要するに地域の農業とデータセンターとで「水の奪い合い」の状況となり、アメリカのある地域では、農業関係者からデータセンターの稼働を認めないよう求める訴訟が起こされた。判決次第では、それが判例となり、今後データセンターを建設する地域では農業が衰退する可能性すら生じる事態となっている。但し、冷却塔を併設すれば冷却に使用した後の水は再利用可能で、その後放出したとしても水質基準を満たしていれば農業用水として再利用可能である。
中東 - データセンター建設競争が激化している。
日本国内 - 2006年8月14日首都圏停電で明らかになった大規模停電のリスクを考慮し、事業継続計画(BCP)、災害リスクの分散策として大規模データセンターの三大都市圏からの移転が検討され、新規建造の計画地は各地に分散させるようになった。
種類、分類 データセンターは通常、用途、所有モデル、規模などで分類される。
特にインターネット用のサーバや通信設備・IP電話等の設置に特化したデータセンターはインターネットデータセンター(Internet data center、iDC) と分類される。特にAI(人工知能)用のコンピュータを設置することに特化したデータセンターはAIデータセンター(AI data center)と分類される。
+一般的なデータセンターのタイプと典型的な特徴タイプ典型的な規模主な目的主な特徴エンタープライズ1–10 MW内部IT運用単一の組織によって所有および運営されるコロケーション10–100 MW複数のクライアント向けの共有ホスティング顧客がスペース、電力、冷却をリースするハイパースケール100 MW+クラウドサービスとAIワークロード大規模な拡張性。主要なクラウドプロバイダーが運営エッジ1–10 MW低遅延のローカル処理エンドユーザーまたはデータソースの近くに分散
これらの4つのカテゴリにわたるコンピューティングワークロードの分布は過去10年間で劇的に変化しており、ハイパースケールとコロケーションが2023年の米国のサーバーエネルギー消費量の約74%を占め、2014年の40%未満から増加した。この割合は2028年までに85%に達すると予測されている。
エンタープライズ エンタープライズデータセンターは、他社のデータを商業的にホスティングするためではなく、自社の内部情報技術(IT)ニーズのために単一の組織によって所有および運営されている。これらはかつて不可欠なインフラストラクチャであった。2014年には、エンタープライズデータセンターは米国のサーバーエネルギー消費量の60%以上を占めていたが、ワークロードがハイパースケールおよびコロケーション施設に移行したため、この割合は2023年までに約10%に急減した。エンタープライズデータセンターのエネルギー効率は、その冷却のためにハイパースケール施設よりも大幅に低くなる傾向があり、効率的なハイパースケールデータセンターでの約7%と比較して、エンタープライズサイトでの電力消費の30%以上を占める可能性がある。エンタープライズ施設からクラウドおよびコロケーションインフラストラクチャへの移行は、過去10年間の決定的な構造的傾向の1つである。
コロケーション コロケーションセンターは、独自の施設を建設するのではなくスペースをリースする複数のテナントに、電力、冷却、スペースなどの共有物理インフラストラクチャを提供する。コロケーションデータセンターは、組織の支出を削減すると同時に、オペレーターが電力調達と冷却効率における規模の経済を達成することを可能にする。世界最大のデータセンターのいくつかはコロケーションセンターであり、このカテゴリは2024年時点で世界のデータセンター容量の約22%を占め、容量でハイパースケール施設に次いで2番目に大きいカテゴリとなっている。主要なコロケーションプロバイダーには、Equinix、Switch、COPT、Digital Realtyが含まれており、複数の大陸で施設を運営している。
ハイパースケール ハイパースケールデータセンターは、クラウドサービス、AIトレーニング、および大規模なデータ処理のための大規模でスケーラブルなコンピューティングワークロードをサポートするように設計された、通常100メガワットの電力容量を超える大規模な施設である。2024年末までに、世界で1,136の運用可能なハイパースケールデータセンターがあり、この数字は過去5年間で倍増し、米国がハイパースケールの総容量の約54%を占めている。特に、上位3つのオペレーターであるAmazon Web Services、Microsoft Azure、およびGoogle Cloudは、世界のすべてのハイパースケールデータセンター容量の約59%を占めている。増加する傾向として、ハイパースケールデータセンターは2024年に世界のデータセンター容量の約41%を占め、企業のオンプレミスインフラストラクチャが減少し続けるにつれて、2029年までに60%を超えると予測されている。さらに、人工知能(AI)が広く使用されるようになるにつれて、AIデータセンターがより急速に建設されており、従来のデータセンターよりも多くの10万世帯分の電力を消費する可能性がある。
エッジ エッジデータセンターは、通常1〜10メガワットの小規模な施設である。これらは、ネットワークの遅延を減らし、自動運転車、産業オートメーション、コンテンツ配信などのリアルタイムアプリケーションをサポートするために、エンドユーザーまたはデータソースの近くに配置される。ハイパースケールデータセンターとは異なり、エッジデータセンターは統合されるのではなく意図的に多くの場所に分散されており、都市部、セルタワーサイト、および工業地域に展開される。エッジコンピューティングインフラストラクチャの成長は、5Gワイヤレスネットワークの拡大やモノのインターネット(IoT)デバイスの使用増加と結びついている。これらは、集中型データセンターに送信されるよりもソースの近くでより効率的に処理されるデータを生成する。
歴史 データセンターのルーツ データセンターのルーツは、ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)に代表される巨大なコンピュータが設置された部屋、1940年代の《巨大なコンピューター室》である。 Christopher TozziとJames Walkerが2026に公開したページでは 、ENIACそのものは現代的意味での「data center」ではなかったことを明記したうえで、約1,800 平方フィートの設置面積、専用電力、冷却設備を必要としたことを指摘し、コンピュータを動かすには大規模で特殊な環境が必要だという考え方につながった、と指摘している。
直接的な原型は大型コンピュータのタイムシェアリングシステム 現代のデータセンターの直接的な先駆(さきがけ)であり、現代のデータセンターと類似点が多いのは、1960年代〜1980年代のタイムシェアリング方式で電話回線経由で使われた大型コンピュータ(中央コンピュータ、central computer)である。当時のコンピュータ利用者は端末(多くはテレタイプ)を電話回線に繋いで巨大な中央コンピュータに接続してそれをタイムシェアリング方式で利用した。アメリカのコンピュータ歴史博物館のDavid C. Brockらは2017年に、現代のクラウドコンピューティングやリモート・データセンター(remote data center)の多くの直接的な原型は、以前のタイムシェアリング方式であることを指摘している。
当時のそのような施設の規模は、下記のように、さまざまであった。 1961年の米国陸軍の弾道研究所(Ballistic Research Laboratory、BRL)の施設は、もともとは倉庫だった建物の一部を利用したもので、大型コンピュータ本体とその周辺機器を設置する部屋の広さが3,420 平方フィート(約 318 平方メートル)で、付随する空調施設の広さが387 平方フィート(約36平方メートル)であると記録されている。 ゼネラル・エレクトニックはタイムシェアリング方式のコンピュータ・センターを、1965年の2か所から、1967年には31か所に増やした。GEが1968年にカリフォルニア州イングルウッドに開設したコンピュータ複合施設(computer complex)は13,200平方フィート(約1,226平方メートル)だったと記録されている。そのセンターには5台の大型GEシステムが設置されていた。GE-200シリーズ4台と、300万ドルのGE-600シリーズ1台だった。 CompuServe社は1969年に創業し、1970年1月に営業を開始した時点ではColumbusにある賃貸店舗(rented storefront)でタイムシェアリング事業を開始したが、1973年に、新築の20,000 平方フィート(約 1,858 平方メートル)のコンピュータ・センター(および事務所)に移転した。 ハネウェル(Honeywell)は1969年に、1969年末までに米国の主要7都市でコンピュータ・タイムシェアリング・サービスを提供する計画を発表し、最初のものは1月にミネアポリスで開設され、ボストンとシカゴ(2月)、ニューヨークとクリーブランド(4月)、ロサンゼルス(7月)、サンフランシスコ(11月)と設置が続いた。
なお、こうした施設により米国内でタイムシェアリング方式で提供された大型コンピュータの台数の推移については、Computers and Automation誌の1969年1月号 が “COMMERCIAL TIME-SHARED COMPUTER INSTALLATIONS”の数として、下の数字を挙げている。 1966年 - 約20 1968年 - 約55 1969年 - 約125
日本政策投資銀行の資料によると日本でも1960年代以降、大企業や金融機関は大型コンピュータ("汎用コンピュータ")による情報システムを導入するようになり、情報処理サービス事業者が十分な耐荷重をもち空調設備や電力設備を備えた"電算センター"を建設するようになった。この電算センターがデータセンターの前身とされている。
マイクロコンピュータ登場以降のデータセンター 1980年代のマイクロコンピューター産業のブームの間、コンピューターは至る所に導入され始めたが、多くの場合、動作要件についてはほとんど、あるいはまったく考慮されていなかった。しかし、情報技術(IT)の運用が複雑になるにつれて、組織はITリソースを制御する必要性を認識するようになった。安価なネットワーク機器の普及と、ネットワークの構造化配線の新しい標準により、社内の特定の部屋にサーバーを配置する階層設計を使用することが可能になった。特別に設計されたコンピューター室に適用される「データセンター」という用語の使用は、この頃から一般に認識されるようになった。
1990年代になるとインターネット接続サービスの普及、インターネットエクスチェンジ(IX)の形成により、インターネットデータセンターが登場した。また日本電信電話(NTT)や国際電信電話(KDD)は、電話交換機の電子交換機/デジタル交換機化によって生じた空きスペースを事業者向けに積極的に貸し出すようになる。これらは主にADSL等のブロードバンド接続サービスを行うインターネットサービスプロバイダ(ISP)が自社サービス等に利用したが、一部は一般向けのデータセンター用途にも利用された。
さらに2000年代後半にはERPシステム等の業務システムの導入が進み各企業で運用や保守のコストが増大したためシステムアウトソーシングが利用されるようになり、データセンターの立地も十分なスペースを確保できる郊外が中心になっていった。
2024年における世界のデータセンターのエネルギー消費量は620TWhであり、その消費量の80%が米国、中国、英国に集中している。コロケーションセンターは世界で最も一般的なカテゴリであり、127か国に4,799のコロケーションセンターがあった。その年、世界最大のデータセンターは、ネバダ州リノのTahoe Reno Industrial CenterにあるSwitchが所有するCitadelであり、720万平方フィートを占めた。
年表 日本国内の年表 1985年4月 - 日本電信電話公社が民営化して日本電信電話株式会社へ。電気通信事業法による制度へ。 1992年12月3日 - 株式会社インターネットイニシアティブ企画(現IIJ)設立。日本の商用インターネットの開始。 2007年11月26日 - 日本記念日協会により、12月1日が「データセンターの日」として認定された。ソフトバンクIDCが登録申請。データセンター (Data Center)の頭文字DCから「December(12月)」と、サーバ機器運用の安心・安全第一が事業の基本であることを示す「1日」を組み合わせた。 2008年12月4日、業界団体として「日本データセンター協会 (Japan Data Center Council)」(略称: JDCC)が発足した。理事長には兵庫県立大学教授の白川功が就任した。
騒音レベル対策 騒音規制法に基づき、住宅地域・商業地域など: 昼間 50〜60dB / 夜間 40〜50dB以下(40dBは図書館の中や深夜の市内と同等)、工業地域・準工業地域など: 昼間 60〜65dB / 夜間 50〜55dB 以下に抑える義務がある。データセンターの周りに防音壁・防音ルーバーを設置したり、屋上に並ぶ巨大なチラー(冷却機)の周囲を壁で囲うなど騒音対策がなされている。
安定した電力供給 右|サムネイル|大型データセンターのバッテリーバンク 無停電電源装置(UPS)、自家発電装置などを備え、継続的またはバックアップ用の電力を確保する。単一障害点(SPOF)を防ぐため、電気システムのすべての要素は通常冗長化されている。電力会社からの停電時に、自動的に自家発電装置が起動するが、すぐには電力供給を行えないので、それまでの間はUPSが電力を供給する。また、受電装置や自家発電装置は定期的な点検が必要であり、停電作業が必要な場合はUPSから電力を供給する。従って、UPSの電力供給時間は点検作業まで含めて設計されており、10分から90分程度が一般的。2006年の江戸川特別高圧送電線損傷による停電事故の際には、データセンターの自家発電装置が自動起動せずにUPSの電力供給が途絶え、サーバ故障を引き起こした事例がある。ヨーロッパのデータセンターの一つでは、自家発電用の燃料の供給を受ける優先順位は、軍隊と病院に次ぐ3番目となっており、そのデータセンターの重要性がうかがえる動画の4:57付近で説明している。。
またコジェネレーションによる自家発電設備を備える施設もあり、その場合、発電機を駆動するためにガスタービンが使用されるが、新規製造は発注から納入まで数年待たされるため、航空機に搭載されていた中古のターボファンエンジンを発電用に転用する動きが活発化している。高信頼性を求められる航空機用としては古いエンジンは交換せざるを得ないが、地上での発電用としてはまだまだ使用できるので活路を見出せる。中古の航空機用エンジンは世界中で毎年100機以上発生するのでそれらの有効活用は持続可能な社会の実現の観点からも理にかなっており、発注から納入までのリードタイムが数カ月と短期間であることも強みとなっており、従来の製造業者のみならず、それらの改造を手掛ける業者も新規参入しており活況を呈する。一例としてB767旅客機に搭載されていたCF6エンジンの場合、2万から4万世帯の電力需要に相当する48MWの電力を供給し、小規模から中規模のデータセンターの需要をまかなう。ただし、当初より発電専用として設置された設備には熱効率向上のため、コンバインドサイクル発電用の設備が併設される事例が多いが、急場しのぎのために中古の航空機用エンジンを転用した場合にはそれらが備えられなければ効率が落ちる。
空調設備による温度・湿度管理 適切な温度と湿度レベルを維持することは、過熱による機器の損傷を防ぐために重要である。過熱はコンポーネントを溶かし、火災の危険を引き起こす可能性がある。以下のような対策が取られている。 空調や外気を利用した温度制御管理 寒冷な外気を導入するエアダクトやスリット。 発熱量の多い箇所に冷却媒体を通すための冷媒配管 アイルキャッピング ラック列間の通路をドアやパネルで密閉し、冷却効率を上げる気流制御技術。 コンピュータからの熱を効率良く放出するため、空調設備からの冷気を導入する通路(コールドアイル)とコンピュータからの発熱を排出する通路(ホットアイル)を分離 サーバ背面から放出された熱を、サーバ前面に回り込ませないようにするため、ラックのサーバの間に挟むブランクパネルの設置。
コジェネレーションによる熱電併給の場合、ガスタービンであれば高温の排気を吸収式冷凍機の熱源として利用できるため、システム全体の効率が向上する。
空調 データセンターの消費電力の中で大きな割合を占める空調設備の電力を抑えることを主な目的として、データセンター自体を寒冷地に設置する例もある。外気を冷却に利用する「外気冷房」、冬の積雪を貯蔵して春から夏にかけての冷房に利用する「雪冷房・雪熱冷房」などといった、電力消費の比較的少ない空調システムを採用するホワイトデータセンター(グリーンデータセンター)も存在する。
日本ではポータスが北海道釧路市に開設したデータセンターは、外気で冷却している。釧路市は真夏日が0で夏日が年平均5.5日と国内有数の避暑地であるため可能である。さくらインターネットが2011年に北海道石狩市に開設した石狩データセンターで外気冷房を大々的に採用しており、同社では外気冷房の採用により「空調コストは約4割の削減が見込める」としているさくらインターネット、外気冷房を利用した石狩データセンターを開所 - Internet Watch・2011年11月16日。また雪冷房・雪熱冷房についても北海道・空知地方美唄市がホワイトデータセンターの実証実験を行った実績がある自然エネルギー活用を提案するデータセンター誘致の現場 - ASCII.jp・2011年5月16日。
空冷で冷却できるのは1ラックあたり15kWまでとされるため、CPUやGPUの冷却をラックに搭載された液冷システムで行う試みもあるが、大量の淡水を消費することが問題視されている。サーバーを液体につける「液浸冷却」も行われている。
新しいタイプ、試案など 発電所併設型 発電所の敷地内にデータセンターを建設し、発電所とデータセンターを直接接続する方式である。送電経路を新たに建設する必要が無く、工期も大幅に短縮できる。発電所の敷地内に建設すれば、住宅地や駅前から離れており人々に迷惑をかけないので、反対運動に遭わず、裁判沙汰にならずに済む。
2026年現在、世界では送電網に接続せず発電所から直接電力を調達する計画が進行中である。日本よりも早く送電網の混雑が課題となった米国では、発電所の敷地内や隣接地にデータセンターを建設する動きが相次いでいる。
コンテナ型
2000年代後半あたりから海上コンテナをベースに改装したデータセンターも現れた。
コンテナ型データセンターはコンテナベースであるが故にトレーラーや船舶等での輸送が容易であり、移動後も外部電源や通信回線をつなぎこめば即データセンターとして利用が可能、また空調設備等も含めたデータセンターとしての機能全般がパッケージ化されていることから、必要に応じて増設が容易であるといった利点を持つ。一方で耐震・防災性能等、設置条件にもよるが、従来型のデータセンターに劣る部分もある。
一般的には2006年にサン・マイクロシステムズが発表した「Project Blackbox」(現在のSun Modular Datacenter)がコンテナ型データセンターの先駆けとされたがSun、データセンターをそのままコンテナに - Project Blackbox - マイナビニュース・2006年10月18日、実際にはそれ以前の2005年にGoogleがコンテナ型データセンターを実用化していたグーグル、自社設計のサーバを初公開 -データセンターにみる効率化へのこだわり 文:Stephen Shankland(CNET News.com) 翻訳校正:川村インターナショナル 2009年4月6日。「Project Blackbox」の発表後、ライバル企業も相次いでコンテナ型データセンターに参入し、現在では多数の大手ITベンダーが同種のソリューションを発売している。