На забеспячэнне эфектыўнай работы дата-цэнтраў сёння затрачваецца вельмі шмат электраэнергіі. У 2013 годзе толькі дата-цэнтрамі ЗША было каля 91 мільярда кілават-гадзін энергіі, што раўняецца гадавой выпрацоўцы 34 буйных вугальных электрастанцый.
Электрычнасць застаецца адной з асноўных артыкулаў выдаткаў кампаній-уладальнікаў ЦАД, таму яны прадпрымаюць спробы да эфектыўнасці працы вылічальнай інфраструктуры. Для гэтага прымяняюцца розныя тэхнічныя рашэнні, аб частцы якіх мы сёння і пагаворым.
/ фота
віртуалізацыя
Калі гаворка заходзіць аб павышэнні энергаэфектыўнасці, віртуалізацыя валодае некалькімі бясспрэчнымі перавагамі. Па-першае, кансалідацыя існых сэрвісаў на меншай колькасці апаратных сервераў дазваляе эканоміць на абслугоўванні "жалеза", што азначае зніжэнне выдаткаў на астуджэнне, электраэнергію і займаныя пляцы. Па-другое, віртуалізацыя дазваляе аптымізаваць выкарыстанне апаратных рэсурсаў і гнутка віртуальныя магутнасці прама падчас працы.
Кампаніі NRDC і Anthesis правялі сумеснае і ўсталявалі, што пры замене 3100 сервераў на 150 віртуальных хастоў можна дамагчыся паніжэнні выдаткаў на электраэнергію на $2,1 млн у год. Арганізацыя, якая з'явілася аб'ектам цікавасці, зэканоміла на абслугоўванні і куплі абсталявання, скараціла штат сістэмных адміністратараў, атрымала гарантыю аднаўлення даных у выпадку якіх-небудзь праблем і пазбавілася неабходнасці будаваць яшчэ адзін дата-цэнтр.
па выніках Gartner, у 2016 годзе ўзровень віртуалізацыі многіх кампаній перавысіць 75%, а сам рынак будзе ацэнены ў $5,6 млрд. Аднак існуюць пэўныя фактары, якія стрымліваюць паўсюднае распаўсюджванне віртуалізацыі. Адной з галоўных прычын застаецца складанасць "перабудовы" дата-цэнтраў на новую мадэль працы, паколькі выдаткі на гэта часта перавышаюць патэнцыйную выгаду.
Сістэмы кіравання энергаспажываннем
Такія сістэмы дазваляюць павысіць энергаэфектыўнасць астуджальнай сістэмы або скараціць энергаспажыванне ІТ-абсталявання, што ў канчатковым рахунку прыводзіць да мінімізацыі выдаткаў. У гэтым выпадку прымяняецца спецыяльнае , якое сочыць за актыўнасцю сервераў, спажываннем і коштам электраэнергіі, аўтаматычна пераразмяркоўваючы нагрузку і нават адключаючы абсталяванне.
Адзін з відаў ПЗ для кіравання энергаспажываннем - гэта сістэмы кіравання інфраструктурай дата-цэнтра (DCIM), якія выкарыстоўваюцца для кантролю, аналізу і прагназавання паказчыкаў энергаэфектыўнасці рознага абсталявання. Большасць DCIM-інструментаў не прымяняецца для непасрэднага кантролю энергаспажывання ІТ-і іншага абсталявання, але многія сістэмы забяспечаны калькулятарамі PUE (Power usage effectiveness). Паводле дадзеных Intel і Dell DCIM, такія рашэнні 53% ІТ-мэнэджараў.
Сёння большая частка апаратнага забеспячэння ўжо нацэлена на эканамічнае спажыванне энергіі, але падчас закупкі "жалеза" часта большая ўвага надаецца першапачатковай цане або прадукцыйнасці, а не сукупнага кошту валодання, з-за чаго энергаэфектыўнае абсталяванне застаецца . Акрамя памяншэння рахункаў на электраэнергію, такое абсталяванне яшчэ і колькасць выкідаў CO2 у атмасферу.
Сціск дадзеных
Існуюць і менш відавочныя падыходы да павышэння энергаэфектыўнасці дата-цэнтраў, напрыклад, змяншэнне аб'ёму захоўваемых даных. Кампрэсія рэдка выкарыстоўваных дадзеных зэканоміць да 30% энергіі, нават улічваючы той факт, што на сціск і распакаванне рэсурсы таксама выдаткоўваюцца. Дэдуплікацыя дадзеных можа паказаць яшчэ больш прывабны вынік - 40-50%. Пры гэтым варта адзначыць, што зменшыць электраспажыванне таксама дапамагае выкарыстанне маламагутных сховішчаў для «халодных» дадзеных.
Адключэнне "зомбі-сервераў"
Адной з праблем, якія вядуць да неэфектыўнага расходавання электраэнергіі ў дата-цэнтрах, з'яўляецца абсталяванне, якое прастойвае. Эксперты , Што некаторыя кампаніі не могуць рэальна ацаніць неабходную колькасць рэсурсаў, а астатнія закупляюць серверныя магутнасці з разлікам на будучыню. У выніку амаль 30% сервераў стаяць без працы, спажываючы пры гэтым энергіі на $30 млрд у год.
Пры гэтым, паводле даследавання, ІТ-мэнэджары ідэнтыфікаваць ад 15 да 30% устаноўленых сервераў, але не спісваюць абсталяванне, баючыся магчымых наступстваў. Толькі 14% апытаных загадай улік невыкарыстоўваных сервераў і ведалі прыкладную іх колькасць.
Адным з варыянтаў рашэння гэтай праблемы з'яўляецца выкарыстанне публічных аблокаў c мадэллю аплаты pay-as-you-go, калі кампанія аплачвае толькі рэальна выкарыстоўваныя магутнасці. Па такой схеме ўжо працуе мноства кампаній, а ўладальнік дата-цэнтра Aligned Energy у Плейна, штат Тэхас, сцвярджае, што гэта дазваляе кліентам эканоміць ад 30 да 50% у год.
Упраўленне мікракліматам дата-цэнтра
На энергаэфектыўнасць дата-цэнтра мікраклімат памяшкання, у якім знаходзіцца абсталяванне. Для эфектыўнай працы астуджальных усталёвак неабходна мінімізаваць страты холаду, ізалюючы памяшканне ЦАД ад уздзеянняў навакольнага асяроддзя і прадухіляючы цеплаабмен праз сцены, столь і крысоў. Выдатным спосабам з'яўляецца параізаляцыя, якая да таго ж рэгулюе ўзровень вільготнасці ў памяшканні.
Занадта высокая вільготнасць можа прывесці да розных памылак у працы абсталявання, падвышанаму зносу і карозіі, а занізкая – да ўзнікнення электрастатычных разрадаў. вызначае аптымальны ўзровень адноснай вільготнасці для дата-цэнтра ў інтэрвале ад 40 да 55%.
Эфектыўнае размеркаванне патокаў паветра таксама можа зэканоміць 20-25% спажыванай электраэнергіі. У гэтым дапаможа правільнае размяшчэнне стоек абсталявання: падзел машынных залаў ЦАД на "лядоўні" і "гарачыя" калідоры. Пры гэтым неабходна забяспечыць ізаляцыю калідораў: усталяваць у неабходных месцах перфараваныя пліты і выкарыстоўваць панэлі-заглушкі паміж шэрагамі сервераў для прадухілення змешвання паветраных струменяў.
Таксама варта прадумаць не толькі размяшчэнне абсталявання, але і размяшчэнне клімат-сістэмы. Пры падзеле залы на халодныя і гарачыя калідоры, кандыцыянеры павінны ўсталёўвацца перпендыкулярна гарачым струменям паветра, каб прадухіліць пранікненне апошніх у калідор з халодным паветрам.
Не менш важным аспектам эфектыўнага кіравання тэмпературай у ЦАД лічыцца размяшчэнне правадоў, якія могуць перашкаджаць руху паветраных патокаў, памяншаючы статычны ціск і зніжаючы эфектыўнасць астуджэння ІТ-абсталявання. Выправіць сітуацыю дазволіць перамяшчэнне кабельных латкоў з-пад фальшпола бліжэй да столі.
Натуральнае і вадкаснае астуджэнне
Выдатная альтэрнатыва спецыяльным сістэмам клімат-кантролю - натуральнае астуджэнне, якое можа быць выкарыстана ў халодныя поры года. Сёння тэхналогіі даюць магчымасць пераключацца на выкарыстанне эканамайзера, калі дазваляе надвор'е. Паводле даследавання Battelle Laboratories, натуральнае астуджэнне скарачае выдаткі на электраэнергію дата-цэнтраў на 13%.
Пры гэтым існуе два тыпу эканамайзераў: тыя, якія выкарыстоўваюць толькі сухое паветра, і тыя, што выкарыстоўваюць дадатковае абрашэнне пры недастатковым астуджэнні паветра. Некаторыя сістэмы могуць камбінаваць розныя тыпы эканамайзераў, фармуючы шматузроўневыя сістэмы астуджэння.
Але сістэмы паветранага астуджэння часта апыняюцца неэфектыўнымі з-за мяшанні струменяў паветра або немагчымасці выкарыстоўваць адведзенае залішняе цяпло. Акрамя таго, усталёўка такіх сістэм часта цягне за сабой дадатковыя выдаткі на паветраныя фільтры і пастаянны маніторынг.
Многія эксперты лічаць, што вадкаснае астуджэнне лепш спраўляецца са сваёй задачай. Прадстаўнік дацкага вендара Asetek, які спецыялізуецца на стварэнні сістэм вадкаснага астуджэння сервераў, Джон Хэміл (John Hamill), , Што вадкасць прыкладна ў 4 тыс. разоў больш эфектыўна з пункту гледжання захоўвання і перадачы цяпла, чым паветра. А падчас эксперыменту, праведзенага Lawrence Berkeley National Laboratory у супрацоўніцтве з карпарацыяй American Power Conversion і Silicon Valley Leadership Group было , Што дзякуючы выкарыстанню вадкаснага астуджэння і падачы вады з градзірні ў некаторых выпадках эканомія электраэнергіі дасягала 50%.
Іншыя тэхналогіі
Сёння існуе тры напрамкі, развіццё якіх дапаможа зрабіць працу дата-цэнтраў больш эфектыўнай: выкарыстанне шмат'ядравых працэсараў, убудаваныя сістэмы астуджэння і астуджэнне на ўзроўні мікрасхем.
Вытворцы кампутараў упэўненыя, што шмат'ядравыя працэсары, завяршаючы большую колькасць задач за кароткі перыяд, знізяць спажыванне энергіі серверамі на 40%. Прыкладам эфектыўнасці ўбудаванай сістэмы астуджэння можа служыць рашэнне CoolFrame фірмы Egenera and Emerson Network Power. Яно забірае гарачае паветра, якое выходзіць з сервераў, астуджае яго і "выкідвае" ў памяшканне, тым самым зніжаючы нагрузку на асноўную сістэму на 23%.
Што тычыцца астуджэнні мікрасхем, то яна дазваляе адводзіць цяпло непасрэдна ад «гарачых кропак» сервера, такіх як цэнтральныя працэсарныя прылады, графічныя працэсарныя прылады і модулі памяці, у навакольнае паветра стойкі ці за межы машыннай залы.
Павышэнне энергаэфектыўнасці сёння стала сапраўдным трэндам, што нядзіўна, улічваючы аб'ёмы спажывання дата-цэнтраў: 25-40% усіх аперацыйных выдаткаў прыпадае на аплату рахункаў за электрычнасць. Але галоўная праблема складаецца ў тым, што кожная кілават-гадзіна, спажываны ІТ-абсталяваннем, ператвараецца цеплыня, якое затым выдаляецца з дапамогай астуджальнага абсталявання, патрабавальнага шмат энергіі. Таму ў бліжэйшыя гады зніжэнне энергаспажывання дата-цэнтраў не перастане быць актуальным - будуць з'яўляцца ўсё новыя спосабы павышэння энергаэфектыўнасці ЦАД.
Іншыя матэрыялы з нашага блога на Хабры:
Крыніца: habr.com