Днес се изразходва много електроенергия, за да се осигури ефективна работа на центровете за данни. През 2013 г. имаше само центрове за данни в САЩ около 91 милиарда киловатчаса енергия, което се равнява на годишното производство на 34 големи въглищни електроцентрали.
Електричеството остава един от основните разходни пера за компаниите, които притежават центрове за данни, поради което те правят опити да ефективност на изчислителната инфраструктура. За това се използват различни технически решения, за някои от които ще говорим днес.
/ снимка
виртуализация
Когато става въпрос за подобряване на енергийната ефективност, виртуализацията има няколко убедителни предимства. Първо, консолидирането на съществуващи услуги върху по-малко хардуерни сървъри позволява спестяване на поддръжка на хардуер, което означава по-ниски разходи за охлаждане, захранване и място. На второ място, виртуализацията ви позволява да оптимизирате използването на хардуерни ресурси и гъвкаво виртуална мощност точно в процеса на работа.
NRDC и Anthesis проведоха джойнт и установи, че чрез замяна на 3100 сървъра със 150 виртуални хоста разходите за енергия могат да бъдат намалени с $2,1 милиона на година. Организацията, която беше обект на интерес, спести от поддръжка и закупуване на оборудване, намали персонала на системните администратори, получи гаранция за възстановяване на данни в случай на проблеми и се отърва от необходимостта да изгради друг център за данни.
Според резултатите Gartner, през 2016 г. нивото на виртуализация на много компании ще надхвърли 75%, а самият пазар ще бъде оценен на $5,6 млрд. Въпреки това, има определени фактори, които възпрепятстват широкото приемане на виртуализацията. Една от основните причини остава трудността при „възстановяване“ на центровете за данни към нов оперативен модел, тъй като разходите за това често надхвърлят потенциалните ползи.
Системи за управление на енергията
Такива системи позволяват да се увеличи енергийната ефективност на охладителната система или да се намали консумацията на енергия от ИТ оборудването, което в крайна сметка води до минимизиране на разходите. В този случай специална , който следи активността на сървъра, консумацията на енергия и разходите, като автоматично преразпределя натоварването и дори изключва оборудването.
Един вид софтуер за управление на енергията са системите за управление на инфраструктурата на центъра за данни (DCIM), които се използват за наблюдение, анализ и прогнозиране на енергийната ефективност на различно оборудване. Повечето DCIM инструменти не се използват за директно наблюдение на консумацията на енергия от ИТ и друго оборудване, но много системи се доставят с PUE (Ефективност на използването на енергия) калкулатори. Според Intel и Dell DCIM такива решения 53% от ИТ мениджърите.
Повечето хардуер днес вече е проектиран да бъде енергийно ефективен, но закупуването на хардуер често поставя по-голям акцент върху първоначалната цена или производителност, отколкото върху общата цена на притежание, оставяйки енергийно ефективния хардуер да остане . В допълнение към намаляването на сметките за енергия, такова оборудване също и количеството емисии на CO2 в атмосферата.
Компресиране на данни
Има и по-малко очевидни подходи за подобряване на енергийната ефективност на центровете за данни, например намаляване на количеството съхранявани данни. Компресиране на рядко използвани данни спестяват до 30% енергия, дори като се вземе предвид факта, че ресурсите се изразходват и за компресия и декомпресия. Дедупликацията на данни може да покаже още по-привлекателен резултат – 40–50%. Струва си да се отбележи, че използването на хранилище с ниска мощност за „студени“ данни също помага за намаляване на консумацията на енергия.
Деактивиране на зомби сървъри
Един от проблемите, водещ до неефективно потребление на енергия в центровете за данни, е неизползваното оборудване. Експерти че някои компании не могат да оценят реалистично необходимото количество ресурси, докато други купуват сървърен капацитет с поглед към бъдещето. В резултат на това почти 30% от сървърите не работят, консумирайки 30 милиарда долара енергия годишно.
В същото време според проучването ИТ мениджърите идентифицирайте от 15 до 30% от инсталираните сървъри, но не отписвайте оборудването, страхувайки се от възможните последствия. Само 14% от анкетираните водят записи на неизползваните сървъри и знаят приблизителния им брой.
Един от вариантите за решаване на този проблем е използването на публични облаци с разплащателен модел на разплащане, когато компанията плаща само за реално използвания капацитет. Много компании вече използват тази схема, а собственикът на центъра за данни на Aligned Energy в Плано, Тексас, твърди, че тя позволява на клиентите да спестяват от 30 до 50% годишно.
Климатичен контрол в центъра за данни
Относно енергийната ефективност на центъра за данни микроклимата на помещението, в което се намира оборудването. За да работят ефективно охлаждащите модули, е необходимо да се сведат до минимум загубите на студ чрез изолиране на стаята в центъра за данни от външната среда и предотвратяване на преноса на топлина през стените, тавана и пода. Отличен начин е пароизолацията, която също регулира нивото на влажност в помещението.
Прекалено високата влажност може да доведе до различни грешки в работата на оборудването, повишено износване и корозия, докато твърде ниската влажност може да доведе до електростатични разряди. определя оптималното ниво на относителна влажност за център за данни в диапазона от 40 до 55%.
Ефективното разпределение на въздушния поток също може да спести 20-25% от потреблението на енергия. Правилното разположение на стелажите за оборудване ще помогне за това: разделяне на компютърните стаи на центъра за данни на „студени“ и „горещи“ коридори. В този случай е необходимо да се осигури изолация на коридорите: монтирайте перфорирани плочи на необходимите места и използвайте глухи панели между редовете сървъри, за да предотвратите смесването на въздушните потоци.
Също така си струва да се обмисли не само местоположението на оборудването, но и местоположението на климатичната система. При разделянето на залата на “студен” и “горещ” коридор, климатиците трябва да се монтират перпендикулярно на потоците топъл въздух, за да се предотврати проникването на последните в коридора със студен въздух.
Също толкова важен аспект на ефективното управление на топлината в център за данни е поставянето на проводници, които могат да възпрепятстват въздушния поток, намалявайки статичното налягане и намалявайки ефективността на охлаждане на ИТ оборудването. Ситуацията може да се коригира чрез преместване на кабелните скари от повдигнатия под по-близо до тавана.
Естествено и течно охлаждане
Отлична алтернатива на специалните системи за контрол на климата е естественото охлаждане, което може да се използва през студените сезони. Днес технологията дава възможност да се премине към използване на економайзер, когато времето позволява. Според проучване на Battelle Laboratories, свободното охлаждане намалява енергийните разходи на центъра за данни с 13%.
Има два вида економайзери: такива, които използват само сух въздух, и такива, които използват допълнително напояване, когато въздухът не е достатъчно охладен. Някои системи могат да комбинират различни видове економайзери, за да образуват многостепенни охладителни системи.
Но системите за въздушно охлаждане често са неефективни поради смесване на въздушните потоци или невъзможността да се използва излишната отстранена топлина. В допълнение, инсталирането на такива системи често води до допълнителни разходи за въздушни филтри и постоянен мониторинг.
Много експерти смятат, че течното охлаждане върши работата си по-добре. Представител на датския доставчик Asetek, специализиран в създаването на системи за течно охлаждане на сървъри, Джон Хамил, тази течност е приблизително 4 хиляди пъти по-ефективна по отношение на съхранение и пренос на топлина от въздуха. И по време на експеримент, проведен от Националната лаборатория на Лорънс Бъркли в сътрудничество с American Power Conversion Corporation и Silicon Valley Leadership Group, , че благодарение на използването на течно охлаждане и водоснабдяване от охладителната кула, в някои случаи спестяванията на енергия достигат 50%.
Други технологии
Днес има три области, чието развитие ще помогне да се направят центровете за данни по-ефективни: използването на многоядрени процесори, интегрирани системи за охлаждане и охлаждане на ниво чип.
Производителите на компютри вярват, че многоядрените процесори, като изпълняват повече задачи за по-кратък период от време, ще намалят консумацията на енергия на сървъра с 40%. Пример за ефективността на интегрирана охладителна система е решението CoolFrame от Egenera и Emerson Network Power. Той взема горещия въздух, излизащ от сървърите, охлажда го и го „изхвърля“ в стаята, като по този начин намалява натоварването на основната система с 23%.
по отношение на охлаждане на чипове, то позволява топлината да се прехвърля директно от горещите точки на сървъра, като централни процесори, графични процесори и модули памет, в околния въздух на стелажа или извън машинното помещение.
Повишаването на енергийната ефективност днес се превърна в истинска тенденция, което не е изненадващо, като се има предвид обемът на потреблението на центровете за данни: 25–40% от всички оперативни разходи идват от плащане на сметки за електроенергия. Но основният проблем е, че всеки киловатчас, консумиран от ИТ оборудване, се превръща в топлина, която след това се отстранява от енергоемко охлаждащо оборудване. Ето защо през следващите години намаляването на енергийното потребление на центровете за данни няма да престане да бъде актуално - ще се появяват все повече нови начини за повишаване на енергийната ефективност на центровете за данни.
Други материали от нашия блог на Хабре:
Източник: www.habr.com