Şarj tənzimləyicisi olan günəş serverinin ilk prototipi. Şəkil:
2018-ci ilin sentyabrında Low-tech Magazine-dən həvəskar . Məqsəd enerji istehlakını o qədər azaltmaq idi ki, bir günəş paneli evdə öz-özünə idarə olunan server üçün kifayət edərdi. Bu asan deyil, çünki sayt 24 saat işləməlidir. Görək axırda nə oldu.
Serverə gedə bilərsiniz , cari enerji istehlakını və batareyanın doldurulma səviyyəsini yoxlayın. Sayt səhifədən gələn minimum sayda sorğu və minimal trafik üçün optimallaşdırılıb, ona görə də Habr-dan gələn trafik artımına tab gətirməlidir. Tərtibatçının hesablamalarına görə, unikal bir ziyarətçi üçün enerji istehlakı 0,021 Wh təşkil edir.
31 yanvar 2020-ci il səhər açılmamış onun 42% batareyası qalıb. Yerli vaxtla saat 8:04-də Barselonada səhər şəfəqi, bundan sonra günəş panelindən cərəyan axmalıdır.
Niyə?
On il əvvəl mütəxəssislər İnternetin inkişafı cəmiyyətin "demateriallaşmasına", universal rəqəmsallaşmaya və nəticədə ümumi enerji istehlakının azalmasına kömək etdiyini söylədi. Onlar səhv etdilər. Əslində internet özü tələb edirdi , və bu həcmlər artmaqda davam edir.
İT şirkətləri alternativ enerji mənbələrinə keçidlə bağlı təşəbbüslər irəli sürüblər, lakin bu, indi mümkün deyil. Bütün məlumat mərkəzləri dünyadakı bütün günəş və külək qurğularının yaratdığından üç dəfə çox enerji istehlak edir. Daha da pisi, günəş panelləri və külək turbinlərinin istehsalı və müntəzəm dəyişdirilməsi , buna görə də bu gün mədən yanacaqlarından (neft, qaz, uran) imtina etmək sadəcə olaraq mümkün deyil. Amma bu ehtiyatlar uzun sürməyəcək, ona görə də biz istər-istəməz bərpa olunan mənbələrlə necə yaşamaq barədə düşünməli olacağıq. O cümlədən kompüter infrastrukturunun, o cümlədən veb-serverlərin istismarı.
Aşağı texnologiyalı jurnal Veb səhifələr çox tez şişir. Orta səhifə ölçüsü 2010-cu ildən 2018-ci ilə qədər artıb , və mobil saytlar üçün - 0,15 MB-dan 1,6 MB-a qədər, mühafizəkar qiymətləndirmə.
Trafik həcminin artması (1 meqabayt məlumat ötürmək üçün tələb olunan enerji), bu da internet enerji istehlakının daimi artmasına səbəb olur. Daha ağır və daha çox yüklənmiş saytlar nəinki şəbəkə infrastrukturuna yükü artırır, həm də daha tez-tez atılmalı olan və yeniləri istehsal olunan kompüterlərin və smartfonların “həyat dövrünü” qısaldır. .
Və əlbəttə ki, artan iş yükü həyat tərzinin özü tərəfindən yaradılır: insanlar demək olar ki, bütün vaxtlarını İnternetdə keçirir və müxtəlif veb-xidmətlərə çox etibar edirlər. Müasir cəmiyyəti bulud İT infrastrukturu (sosial şəbəkələr, ani messencerlər, poçt və s.) olmadan təsəvvür etmək artıq çətindir.
Server və vebsayt konfiqurasiyası
В Veb serverin aparat konfiqurasiyası və proqram təminatı yığını ətraflı təsvir edilmişdir.
Tək lövhəli kompüter aşağı enerji istehlakı və enerji idarəetmə çipi kimi faydalı əlavə xüsusiyyətlər üçün seçilmişdir . Bu, lövhədən və batareyadan cari gərginlik və cərəyan haqqında statistik məlumat tələb etməyə imkan verir. Mikrosxem avtomatik olaraq batareya ilə cərəyanın günəş panelindən axdığı DC konnektoru arasında enerji ötürür. Beləliklə, batareya dəstəyi ilə serverə fasiləsiz enerji təchizatı mümkündür.
Olimex Olinuxino A20 Əhəng 2
Əvvəlcə akkumulyator kimi 6600 mAh (təxminən 24 Wh) tutumlu litium-polimer akkumulyator seçilmiş, sonra 84,4 Vt/saat tutumlu qurğuşun-turşu akkumulyatoru quraşdırılmışdır.
Əməliyyat sistemi SD kartdan yüklənir. ƏS 1 GB-dan çox yer tutmasa və statik veb sayt təxminən 30 MB olsa da, Class 10 16 GB-dan kiçik bir kartın alınmasının heç bir iqtisadi mənası yox idi.
Server Barselonada 100Mbps ev bağlantısı və standart istehlakçı yönləndiricisi vasitəsilə internetə qoşulur. Bunun üçün statik IP ünvanı qorunur. Demək olar ki, hər kəs öz mənzilində belə bir sayt qura bilər; portları yerli IP-yə yönləndirmək üçün firewall parametrlərini bir az dəyişdirməlisiniz:
HTTP Portu üçün 80-dən 80-ə qədər port SSH üçün HTTPS üçün 443-dən 443-ə qədər Port 22-dən 22-ə qədər
Əməliyyat sistemi Debian paylanması və nüvəsinə əsaslanır , AllWinner çipləri olan tək lövhələr üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Veb server üçün 50 vattlıq günəş paneli və müəllifin mənzilində qonaq otağını işıqlandırmaq üçün 10 vattlıq günəş paneli
Sistem tərəfindən yaradılan statik sayt (Python-da sayt generatoru). Statik saytlar daha sürətli yüklənir və daha az CPU tələb edir, buna görə də dinamik şəkildə yaradılan səhifələrdən daha çox enerjiyə qənaət edirlər. Mövzu üçün mənbə koduna baxın. .
Çox vacib bir məqam görüntünün sıxılmasıdır, çünki bu optimallaşdırma olmadan veb səhifələri 1 meqabaytdan kiçik etmək demək olar ki, mümkün deyil. Optimallaşdırma üçün fotoşəkilləri yarımton şəkillərə çevirmək qərara alındı. Məsələn, keçən əsrdə kommutatorda qadın telefon operatorlarının fotoşəkili, .
Və burada optimallaşdırılmış boz rəngli ölçülü bir şəkil var üç rənglə (qara, ağ, boz). Optik illüziyaya görə tamaşaçıya elə gəlir ki, üçdən çox rəng var.
Yarım ton fotoşəkilləri yalnız ölçüsü optimallaşdırmaq üçün deyil (kifayət qədər şübhəli qərar), həm də estetik səbəblərdən seçildi. Bu köhnə şəkil emal texnikası müəyyən stilistik xüsusiyyətlərə malikdir, buna görə də sayt bir qədər unikal dizayna malikdir.
Optimallaşdırmadan sonra Low-tech Magazine saytındakı 623 illüstrasiya ölçüsü 194,2 MB-dan 21,3 MB-a qədər, yəni 89% azalıb.
Bütün köhnə məqalələr yeni məqalələr yazmaq asanlığı, həmçinin vasitəsilə ehtiyat nüsxəsini çıxarmaq asanlığı üçün Markdown-a çevrildi. . Bütün skriptlər və izləyicilər, həmçinin loqolar saytdan silinib. Müştərinin brauzerindəki standart şrift istifadə olunur. “Loqo” olaraq - solda ox ilə böyük hərflərlə jurnalın adı: LOW←TECH MAGAZINE. Şəkil əvəzinə cəmi 16 bayt.
Boş vaxtlarda "oflayn oxumaq" imkanı təşkil edilmişdir: mətnlər və şəkillər RSS lentinə ixrac olunur. HTML daxil olmaqla 100% məzmunun keşləşdirilməsi aktivləşdirilib.
Başqa bir optimallaşdırma nginx-də HTTP2 parametrlərini aktivləşdirməkdir ki, bu da HTTP/1.1 ilə müqayisədə trafiki bir qədər azaldır və səhifə yükləmə vaxtını azaldır. Cədvəl beş müxtəlif səhifə üçün nəticələri müqayisə edir.
| | FP | BİZ | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | 1.30s | 1.49s | 1.54s | 1.79s | 1.55s | | Şəkillər | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | qənaət | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Tam nginx konfiqurasiyası:
root@solarserver:/var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Expires map
map $sent_http_content_type $expires {
default off;
text/html 7d;
text/css max;
application/javascript max;
~image/ max;
}
server {
listen 80;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
location / {
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
}
server{
listen 443 ssl http2;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
charset UTF-8; #improve page speed by sending the charset with the first response.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (save html pages for 7 days, rest as long as possible, no caching on frontpage)
expires $expires;
location @index {
add_header Last-Modified $date_gmt;
add_header Cache-Control 'no-cache, no-store';
etag off;
expires off;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Compression
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_vary on;
gzip_comp_level 6;
gzip_buffers 16 8k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
#Caching (save html page for 7 days, rest as long as possible)
expires $expires;
# Logs
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# SSL Settings:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Improve HTTPS performance with session resumption
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Enable server-side protection against BEAST attacks
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Disable SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Lower the buffer size to increase TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Enable HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Enable OCSP stapling (http://blog.mozilla.org/security/2013/07/29/ocsp-stapling-in-firefox)
ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
resolver 87.98.175.85 193.183.98.66 valid=300s;
resolver_timeout 5s;
}15 aylıq işin nəticələri
12 dekabr 2018-ci ildən 28 noyabr 2019-cu il tarixədək server göstərdi . Bu o deməkdir ki, pis hava şəraiti ilə bağlı il ərzində fasilə 399 saat təşkil edib.
Amma son iki ayı nəzərə almasaq, iş vaxtı 98,2%, dayanma müddəti isə cəmi 152 saat olub, tərtibatçılar yazır. Son iki ayda proqram yeniləməsi səbəbindən enerji istehlakı artdıqda iş vaxtı 80%-ə düşüb. Hər gecə sayt bir neçə saat bağlanırdı.
Statistikaya görə, il ərzində (3 dekabr 2018-ci ildən 24 noyabr 2019-cu il tarixinədək) serverin elektrik enerjisi istehlakı 9,53 kVt/saat təşkil edib. Gərginliyin çevrilməsi və akkumulyatorun boşaldılması nəticəsində fotovoltaik sistemdə əhəmiyyətli itkilər qeydə alınıb. Günəş tənzimləyicisi illik 18,10 kVt-saat istehlak göstərdi ki, bu da sistemin səmərəliliyinin təxminən 50% olduğunu göstərir.
Sadələşdirilmiş diaqram. 12 ilə 5 volt arasında bir gərginlik çeviricisi və batareya amper-saat sayğacını göstərmir
Tədqiqat dövründə saytı 865 unikal ziyarətçi ziyarət edib. Günəş qurğusunda bütün enerji itkiləri daxil olmaqla, unikal ziyarətçiyə düşən enerji istehlakı 000 Wh təşkil etmişdir. Beləliklə, istehsal olunan bir kilovat-saat günəş enerjisi demək olar ki, 0,021 50 unikal ziyarətçiyə xidmət etmək üçün kifayətdir.
Təcrübə zamanı müxtəlif ölçülü günəş panelləri sınaqdan keçirilib. Cədvəl müxtəlif ölçülü günəş panellərindən istifadə edərkən müxtəlif tutumlu akkumulyatorların doldurulmasının nə qədər vaxt aparacağına dair hesablamaları göstərir.
Birinci il ərzində veb-serverin orta enerji istehlakı, bütün enerji itkiləri daxil olmaqla, 1,97 Vatt təşkil etmişdir. Hesablama göstərir ki, ilin ən qısa gecəsində (8 saat 50 dəqiqə, 21 iyun) veb-saytı bir gecədə işlətmək üçün 17,40 vatt-saat yaddaş gücü, ən uzun gecədə (14 saat 49 dəqiqə, 21 dekabr) isə 29,19 vat-saat enerji tələb olunur. .XNUMX Wh.
Qurğuşun-turşu batareyaları yarım tutumdan aşağı boşalmamalı olduğundan, optimal gündüz işığı (60x2 Wh) ilə ən uzun gecəni yaşamaq üçün server 29,19 Wh batareya tələb edir. İlin çox hissəsi üçün sistem 86,4 Wh batareya və 50 vatt günəş paneli ilə işlədi və sonra yuxarıda qeyd olunan 95-98% işləmə müddətinə nail olundu.
İş vaxtı 100%
100% işləmə müddəti üçün batareyanın tutumunu artırmaq lazımdır. Bir günlük çox pis hava şəraitini (əhəmiyyətli enerji istehsalı olmadan) kompensasiya etmək üçün 47,28 vatt-saat (24 saat × 1,97 vatt) saxlama tələb olunur.
1 dekabr 2019-cu ildən 12-ci il yanvarın 2020-dək praktiki saxlama gücü 168 vatt-saat olan sistemdə 84 vattlıq akkumulyator quraşdırılıb. Bu, saytın iki gecə və bir gün işləməsini təmin etmək üçün kifayət qədər yaddaşdır. Konfiqurasiya ilin ən qaranlıq dövründə sınaqdan keçirildi, lakin hava nisbətən yaxşı idi - və göstərilən müddət ərzində işləmə müddəti 100% idi.
Ancaq bir neçə il ərzində 100% işləmə müddətinə zəmanət vermək üçün, pis havanın bir neçə gün davam etdiyi zaman ən pis ssenarini təmin etməli olacaqsınız. Hesablama göstərir ki, veb-saytı dörd gün ərzində enerji istehsalı az olan və ya heç olmayan şəkildə onlayn saxlamaq üçün sizə 440 vatt-saat tutumlu qurğuşun-turşu akkumulyatoru lazımdır ki, bu da avtomobil akkumulyatorunun ölçüsünə bərabərdir.
Praktikada, yaxşı hava şəraitində, 48 Wh qurğuşun-turşu batareyası serverin martdan sentyabr ayına qədər bir gecədə işləməsini təmin edəcək. 24 Wh batareya serverə maksimum 6 saat davam edəcək, yəni aydan asılı olaraq müxtəlif vaxtlarda olsa da, hər gecə bağlanacaq.
Ümumiyyətlə, bəzi saytların ziyarətçilərin sayı minimal olduqda gecə işləməsi lazım deyil, Low-Tech Magazine-dən olan uşaqlar deyirlər. Məsələn, bu, digər saat qurşağından gələnlərin deyil, yalnız yerli sakinlərin gəldiyi regional bir şəhər nəşridirsə.
Yəni fərqli trafikə və fərqli işləmə müddətinə malik saytlar üçün müxtəlif tutumlu batareyalar və müxtəlif ölçülü günəş panelləri lazımdır.
Müəllif bunun üçün nə qədər enerji tələb olunduğunu hesablayır istehsal günəş panellərinin özləri (təcəssüm olunan enerji) və bu məbləği 10 il gözlənilən xidmət müddətinə bölsəniz, nə qədər çıxacaq.
Bu şəkildə panellərin istehsalı və istismarı zamanı istehlak edilən qalıq yanacaqların ekvivalentini hesablamaq mümkündür. Low-tech Magazine müəyyən etdi ki, istismarın ilk ilində onların sistemi (50 Vt panel, 86,4 Vt batareya) təxminən 9 kq emissiya və ya 3 litr benzinin yanmasına ekvivalent “yaratdı”. illik avtomobil km səyahət.
Əgər server günəş panellərindən deyil, ümumi elektrik şəbəkəsindən qidalanırsa, o zaman ekvivalent emissiyalar altı dəfə az görünür: 1,54 kq (İspan enerji sektorunda alternativ enerji və atom elektrik stansiyalarının payı yüksəkdir). Lakin bu, tamamilə düzgün müqayisə deyil, müəllif yazır, çünki o, günəş infrastrukturunun təcəssüm olunmuş enerjisini nəzərə alır, lakin ümumi enerji şəbəkəsi üçün bu göstəricini, yəni onun tikintisi və dəstəklənməsi xərclərini nəzərə almır. .
Əlavə təkmilləşdirmələr
Keçən müddət ərzində serverin enerji istehlakını azaldan bir sıra optimallaşdırmalar aparılmışdır. Məsələn, bir anda tərtibatçı qeyd etdi ki, cəmi 6,63 TB trafikin 11,15 TB-i məzmunu bir neçə dəqiqədən bir çəkən bir səhv RSS lent tətbiqi ilə yaradılıb. Bu səhv düzəldildikdən sonra serverin enerji istehlakı (enerji itkiləri istisna olmaqla) 1,14 Vt-dan təxminən 0,95 Vt-a qədər azaldı. Qazanc kiçik görünə bilər, lakin 0,19 Vt fərq gündə 4,56 vatt-saat deməkdir ki, bu da server üçün 2,5 saatdan çox batareyanın ömrünə uyğundur.
Birinci il ərzində səmərəlilik cəmi 50% idi. Akkumulyatorun doldurulması və boşaldılması zamanı (22%), həmçinin gərginliyin 12 V-dan (günəş PV sistemi) 5 V-a (USB) çevrilməsi zamanı itkilər müşahidə olunub, burada itkilər 28%-ə qədər olub. Tərtibatçı etiraf edir ki, onun suboptimal gərginlik çeviricisi var (daxili USB-siz nəzarətçi), ona görə də bu nöqtəni optimallaşdıra və ya 5V günəş qurğusuna keçə bilərsiniz.
Enerji saxlama səmərəliliyini artırmaq üçün qurğuşun-turşu akkumulyatorları daha az şarj/boşaltma itkisi (<10%) olan daha bahalı litium-ion batareyaları ilə əvəz edilə bilər. İndi dizayner kompaktı nəzərdən keçirir (CAES) onilliklər ömrünə malikdir, bu da onun istehsalında daha kiçik bir karbon izi deməkdir.
Kompakt sıxılmış hava enerji akkumulyatoru,
Əlavə külək turbininin quraşdırılması nəzərdən keçirilir (bu ola bilər ) və panelləri günəşə doğru çevirmək üçün günəş izləyicisinin quraşdırılması. İzləyici elektrik enerjisi istehsalını 30% artırmağa imkan verir.
Sistemin səmərəliliyini artırmağın başqa bir yolu onun miqyasını artırmaqdır. Serverdə daha çox veb sayt yaradın və daha çox server işə salın. Sonra hər sahəyə enerji sərfi azalacaq.
Günəş hostinq şirkəti. İllüstrasiya: Dieqo Marmolexo
Əgər siz bütün mənzilinizin eyvanını günəş panelləri ilə örtsəniz və günəş enerjisi ilə işləyən veb hostinq şirkəti açsanız, bir müştəriyə düşən xərc bir vebsaytdan xeyli aşağı olacaq: miqyas iqtisadiyyatı.
Ümumilikdə, bu təcrübə göstərir ki, müəyyən məhdudiyyətlər nəzərə alınmaqla, kompüter infrastrukturunun bərpa olunan enerji mənbələri ilə işləməsi tamamilə mümkündür.
Teorik olaraq, belə bir server dünyanın digər yerlərində əks olunarsa, hətta batareyasız da edə bilər. Məsələn, Yeni Zelandiya və Çilidə güzgülər quraşdırın. Barselonada gecə vaxtı günəş panelləri işləyəcək.
Mənbə: www.habr.com