Danas se mnogo električne energije troši kako bi se osigurao efikasan rad data centara. U 2013. godini postojali su samo američki data centri oko 91 milijardu kilovat-sati energije, što je jednako godišnjoj proizvodnji 34 velike elektrane na ugalj.
Struja ostaje jedna od glavnih stavki troškova za kompanije koje posjeduju data centre, zbog čega i pokušavaju efikasnost računarske infrastrukture. Za to se koriste različita tehnička rješenja, o nekima ćemo danas govoriti.
/ photo
Virtuelizacija
Kada je u pitanju poboljšanje energetske efikasnosti, virtuelizacija ima nekoliko ubedljivih prednosti. Prvo, konsolidacija postojećih usluga na manje hardverskih servera omogućava uštedu na održavanju hardvera, što znači niže troškove hlađenja, energije i prostora. Drugo, virtualizacija vam omogućava da optimizirate korištenje hardverskih resursa i fleksibilno virtuelna moć direktno u procesu rada.
NRDC i Anthesis održali su zajednički sastanak i otkrio da bi se zamjenom 3100 servera sa 150 virtuelnih hostova troškovi energije mogli smanjiti za 2,1 milion dolara godišnje. Organizacija koja je bila predmet interesovanja uštedela je na održavanju i nabavci opreme, smanjila broj administratora sistema, dobila garanciju oporavka podataka u slučaju bilo kakvih problema i oslobodila se potrebe za izgradnjom još jednog data centra.
Prema rezultatima Gartner će u 2016. godini nivo virtuelizacije mnogih kompanija premašiti 75%, a samo tržište će biti procijenjeno na 5,6 milijardi dolara.Međutim, postoje određeni faktori koji koče široko usvajanje virtuelizacije. Jedan od glavnih razloga ostaje teškoća „obnove“ centara podataka na novi operativni model, budući da troškovi toga često premašuju potencijalne koristi.
Sistemi upravljanja energijom
Ovakvi sistemi omogućavaju povećanje energetske efikasnosti rashladnog sistema ili smanjenje potrošnje energije IT opreme, što u konačnici dovodi do minimizacije troškova. U ovom slučaju, posebna , koji prati aktivnost servera, potrošnju energije i troškove, automatski redistribuirajući opterećenje, pa čak i isključujući opremu.
Jedna vrsta softvera za upravljanje energijom su sistemi za upravljanje infrastrukturom data centara (DCIM), koji se koriste za praćenje, analizu i predviđanje energetske efikasnosti različite opreme. Većina DCIM alata se ne koristi za direktno praćenje potrošnje energije IT i druge opreme, ali mnogi sistemi dolaze sa PUE (Efektivnost upotrebe energije) kalkulatorima. Prema Intel i Dell DCIM, takva rješenja 53% IT menadžera.
Većina hardvera danas je već dizajnirana da bude energetski učinkovita, ali kupovina hardvera često stavlja veći naglasak na početnu cijenu ili performanse, a ne na ukupne troškove vlasništva, ostavljajući energetski efikasan hardver da ostane . Pored smanjenja računa za energiju, takva oprema takođe količina emisije CO2 u atmosferu.
Kompresija podataka
Postoje i manje očigledni pristupi poboljšanju energetske efikasnosti podatkovnih centara, na primjer, smanjenje količine pohranjenih podataka. Komprimiranje rijetko korištenih podataka uštede do 30% energije, čak i uzimajući u obzir činjenicu da se resursi troše i za kompresiju i dekompresiju. Deduplikacija podataka može pokazati još atraktivniji rezultat – 40–50%. Vrijedi napomenuti da korištenje skladištenja male energije za "hladne" podatke također pomaže u smanjenju potrošnje energije.
Onemogućavanje zombi servera
Jedan od problema koji dovodi do neefikasne potrošnje energije u podatkovnim centrima je neaktivna oprema. Eksperti da neke kompanije ne mogu realno procijeniti potrebnu količinu resursa, dok druge kupuju kapacitet servera s pogledom na budućnost. Kao rezultat toga, skoro 30% servera je neaktivno, trošeći 30 milijardi dolara energije godišnje.
Istovremeno, prema studiji, IT menadžeri identificirati od 15 do 30% instaliranih servera, ali ne otpisivati opremu u strahu od mogućih posljedica. Samo 14% ispitanika je vodilo evidenciju o nekorištenim serverima i znalo njihov približan broj.
Jedna od opcija za rješavanje ovog problema je korištenje javnih oblaka sa pay-as-you-go modelom plaćanja, kada kompanija plaća samo za stvarno iskorišten kapacitet. Mnoge kompanije već koriste ovu šemu, a vlasnik Aligned Energy data centra u Planu u Teksasu tvrdi da omogućava korisnicima da uštede od 30 do 50% godišnje.
Kontrola klime u data centru
O energetskoj efikasnosti data centra mikroklima prostorije u kojoj se nalazi oprema. Da bi rashladne jedinice radile efikasno, neophodno je minimizirati gubitke hladnoće izolovanjem prostorije data centra od spoljašnjeg okruženja i sprečavanjem prenosa toplote kroz zidove, plafon i pod. Odličan način je parna barijera, koja takođe reguliše nivo vlažnosti u prostoriji.
Previsoka vlažnost može dovesti do raznih grešaka u radu opreme, povećanog habanja i korozije, dok preniska vlažnost može dovesti do elektrostatičkih pražnjenja. određuje optimalni nivo relativne vlažnosti za data centar u rasponu od 40 do 55%.
Efikasna distribucija protoka zraka također može uštedjeti 20-25% potrošnje energije. U tome će pomoći pravilno postavljanje regala za opremu: podjela kompjuterskih prostorija data centra na "hladne" i "vruće" hodnike. U tom slučaju potrebno je osigurati izolaciju hodnika: postaviti perforirane ploče na potrebna mjesta i koristiti prazne ploče između redova servera kako bi se spriječilo miješanje strujanja zraka.
Također je vrijedno razmotriti ne samo lokaciju opreme, već i lokaciju klimatskog sistema. Prilikom podjele hodnika na “hladni” i “topli” hodnik, klima uređaje treba postaviti okomito na tokove toplog zraka kako bi se spriječilo da hladni zrak prodire u hodnik.
Jednako važan aspekt efikasnog upravljanja toplotom u data centru je postavljanje žica, koje mogu ometati protok vazduha, smanjujući statički pritisak i smanjujući efikasnost hlađenja IT opreme. Situacija se može ispraviti pomicanjem nosača kablova ispod podignutog poda bliže plafonu.
Prirodno i tečno hlađenje
Odlična alternativa namenskim sistemima za kontrolu klime je prirodno hlađenje, koje se može koristiti tokom hladnih sezona. Danas tehnologija omogućava prelazak na korištenje ekonomajzera kada to vremenske prilike dozvoljavaju. Prema studiji Battelle Laboratories, besplatno hlađenje smanjuje troškove energije centra podataka za 13%.
Postoje dvije vrste ekonomajzera: oni koji koriste samo suhi zrak i oni koji koriste dodatno navodnjavanje kada zrak nije dovoljno hlađen. Neki sistemi mogu kombinovati različite vrste ekonomajzera kako bi formirali sisteme hlađenja na više nivoa.
Ali sistemi vazdušnog hlađenja su često neefikasni zbog mešanja tokova vazduha ili nemogućnosti da se iskoristi višak uklonjene toplote. Osim toga, ugradnja ovakvih sistema često podrazumijeva dodatne troškove za filtere zraka i stalni nadzor.
Mnogi stručnjaci vjeruju da tečno hlađenje bolje radi svoj posao. Predstavnik danskog dobavljača Asetek, specijalizovanog za kreiranje sistema tečnog hlađenja za servere, John Hamill, ta tečnost je približno 4 hiljade puta efikasnija u smislu skladištenja i prenošenja toplote od vazduha. I tokom eksperimenta koji je provela Nacionalna laboratorija Lawrence Berkeley u suradnji s American Power Conversion Corporation i Lidership Group Silicon Valley, , da je zahvaljujući upotrebi tečnog hlađenja i dovoda vode iz rashladnog tornja u nekim slučajevima ušteda energije dostigla 50%.
Druge tehnologije
Danas postoje tri oblasti čiji će razvoj pomoći da centri za podatke budu efikasniji: upotreba višejezgrenih procesora, integrisani sistemi hlađenja i hlađenje na nivou čipa.
Proizvođači računara vjeruju da će procesori s više jezgara, izvršavanjem više zadataka u kraćem vremenskom periodu, smanjiti potrošnju energije servera za 40%. Primer efikasnosti integrisanog sistema hlađenja je rešenje CoolFrame kompanija Egenera i Emerson Network Power. Uzima topli vazduh koji izlazi iz servera, hladi ga i „ubacuje“ u prostoriju, čime se smanjuje opterećenje glavnog sistema za 23%.
Što se tiče hlađenje čipa, omogućava da se toplota prenosi direktno sa serverskih vrućih tačaka, kao što su centralne procesorske jedinice, grafičke procesorske jedinice i memorijski moduli, u ambijentalni vazduh stalka ili van računarske sobe.
Povećanje energetske efikasnosti danas je postalo pravi trend, što i ne čudi s obzirom na obim potrošnje data centara: 25–40% svih operativnih troškova dolazi od plaćanja računa za struju. Ali glavni problem je u tome što se svaki kilovat-sat koji potroši IT oprema pretvara u toplinu, koju zatim uklanja energetski intenzivna rashladna oprema. Stoga u narednim godinama smanjenje potrošnje energije u podatkovnim centrima neće prestati biti relevantno - sve više i više novih načina za povećanje energetske efikasnosti podatkovnih centara će se pojaviti.
Ostali materijali sa našeg bloga na Habréu:
izvor: www.habr.com