Na zajištění efektivního provozu datových center se dnes vynakládá velmi mnoho elektrické energie. V roce 2013 byla pouze datovými centry ve Spojených státech přibližně 91 miliard kilowatthodin energie, což odpovídá roční produkci 34 velkých uhelných elektráren.
Elektrická energie zůstává jednou z hlavních položek nákladů pro společnosti vlastnící datová centra, a proto se snaží o efektivity provozu výpočetní infrastruktury. K tomu se používají různé technické řešení, o některých z nich si dnes povíme.
/ фото
Virtualizace
Když se mluví o zvyšování energetické účinnosti, virtualizace má několik nezpochybnitelných výhod. Za prvé, konsolidace stávajících služeb na menším množství hardwarových serverů šetří náklady na údržbu ‚železa‘, což znamená snížení nákladů na chlazení, elektrickou energii a zabrané plochy. Za druhé, virtualizace umožňuje optimalizovat využití hardwarových zdrojů a flexibilně virtuální kapacity přímo během provozu.
Společnosti NRDC a Anthesis provedly společný a zjistily, že při výměně 3100 serverů za 150 virtuálních hostitelů lze dosáhnout snížení nákladů na elektřinu o 2,1 milionu dolarů ročně. Organizace, která byla předmětem zájmu, ušetřila na údržbě a nákupu vybavení, zredukovala počet systémových administrátorů, získala záruku obnovení dat v případě jakýchkoli problémů a zbavila se nutnosti stavět další datové centrum.
Podle výsledků Gartner, v roce 2016 překročí úroveň virtualizace mnoha společností 75 % a samotný trh bude oceněn na 5,6 miliardy dolarů. Existují však určité faktory, které brání rozšíření virtualizace. Jedním z hlavních důvodů zůstává složitost ‚přestavby‘ datových center na nový model provozu, protože náklady na to často převyšují potenciální přínos.
Systémy řízení spotřeby energie
Tyto systémy umožňují zlepšit energetickou účinnost chladicího systému nebo snížit spotřebu energie IT zařízení, což nakonec vede k minimalizaci nákladů. V tomto případě se používá speciální , který sleduje aktivitu serverů, spotřebu a náklady na elektřinu, automaticky přerozděluje zátěž a dokonce i vypíná zařízení.
Jedním z typů softwaru pro správu spotřeby energie jsou systémy pro řízení infrastruktury datových center (DCIM), které se používají pro kontrolu, analýzu a prognózování ukazatelů energetické účinnosti různých zařízení. Většina nástrojů DCIM není určena pro přímou kontrolu spotřeby energie IT a jiných zařízení, ale mnoho systémů je vybaveno kalkulátory PUE (Power usage effectiveness). Podle údajů Intel a Dell DCIM taková řešení 53 % IT manažerů.
Dnes je většina hardwaru již zaměřena na hospodárnou spotřebu energie, ale při nákupu "železa" se často více pozornosti věnuje počáteční ceně nebo výkonu než celkovým nákladům na vlastnictví, což vede k tomu, že energeticky účinné vybavení zůstává . Kromě snížení účtů za elektřinu toto vybavení i množství CO2 vypouštěného do atmosféry.
Kompresce dat
Existují také méně zřejmé přístupy ke zvyšování energetické účinnosti datových center, například snížení objemu uchovávaných dat. Komprese málo používaných dat může ušetřit až 30 % energie, i když je třeba vzít v úvahu, že na kompresi a dekompresi jsou také spotřebovávány zdroje. Deduplication dat může ukázat ještě atraktivnější výsledky – 40–50 %. Je třeba poznamenat, že snížení spotřeby elektřiny také pomáhá používání low-power úložišť pro "chladná" data.
Vypnutí "zombie serverů"
Jedním z problémů, které vedou k neefektivnímu utrácení elektřiny v datových centrech, je nevyužívané vybavení. Odborníci , že některé společnosti nejsou schopny skutečně odhadnout potřebné množství zdrojů, zatímco ostatní nakupují serverové kapacity s výhledem do budoucna. V důsledku toho je téměř 30 % serverů nevyužitých, což znamená spotřebu energie ve výši 30 miliard dolarů ročně.
Podle výzkumu IT manažeři identifikovat 15 až 30 % nainstalovaných serverů, ale neodepisují zařízení, protože se obávají možných následků. Pouze 14 % dotázaných mělo evidenci nevyužitých serverů a vědělo přibližný jejich počet.
Jedním z řešení tohoto problému je využívání veřejných cloudů s modelem platby pay-as-you-go, kdy společnost platí pouze za skutečně využívané kapacity. Takovým způsobem již funguje řada firem, a majitel datového centra Aligned Energy v Plano, Texas, tvrdí, že to klientům umožňuje ušetřit od 30 do 50 % ročně.
Správa mikroklimatu datového centra
Na energetickou efektivitu datového centra mikroklima místnosti, ve které se nachází zařízení. Pro efektivní provoz chladicích jednotek je nezbytné minimalizovat ztráty chladu, izolováním datového centra od vlivů vnějšího prostředí a zabraňováním tepelným výměnám přes stěny, strop a podlahu. Skvělým způsobem je parozábrana, která také reguluje úroveň vlhkosti v místnosti.
Příliš vysoká vlhkost může vést k různým chybám v provozu zařízení, zvýšenému opotřebení a korozi, zatímco příliš nízká může způsobit vznik elektrostatického výboje. určuje optimální úroveň relativní vlhkosti pro datové centrum v rozmezí 40 až 55 %.
Efektivní rozložení vzduchových proudů může také ušetřit 20–25 % spotřebované elektrické energie. K tomu pomůže správné umístění racků zařízení: rozdělení strojoven datového centra na „chladné“ a „horké“ chodby. Je také důležité zajistit izolaci chodeb: umístit perforované desky na potřebná místa a používat panely-zástopky mezi řadami serverů k zabránění mísení vzduchových proudů.
Je důležité promyslet nejen umístění zařízení, ale také umístění klimatizačního systému. Při dělení prostoru na "chladné" a "teplé" chodby by měly být klimatizace instalovány kolmo k teplým vzdušným proudům, aby se zabránilo pronikání těchto proudů do chodby s chladným vzduchem.
Neméně důležitým aspektem efektivního řízení teploty v datových centrech je umístění kabelů, které mohou bránit pohybu vzdušných proudů, snižovat statický tlak a zhoršovat účinnost chlazení IT zařízení. Situaci lze napravit přesunutím kabelových žlabů z podlahy k stropu.
Přirozené a kapalinové chlazení
Skvělou alternativou speciálním klimatizačním systémům je přirozené chlazení, které lze využít v chladných měsících. Dnešní technologie umožňují přepnout na ekonomizér, když to počasí dovolí. Podle výzkumu Battelle Laboratories přirozené chlazení snižuje náklady na elektřinu datových center o 13%.
Existují dva typy ekonomizérů: ti, kteří využívají pouze suchý vzduch, a ti, kteří používají dodatečné zavlažování při nedostatečném chlazení vzduchu. Některé systémy mohou kombinovat různé typy ekonomizérů a vytvářet víceúrovňové chladicí systémy.
Avšak vzduchové chladicí systémy často nejsou efektivní kvůli mísení vzdušných proudů nebo nemožnosti využít odváděné nadbytečné teplo. Dále instalace takových systémů obvykle zahrnuje další náklady na vzduchové filtry a nepřetržité sledování.
Mnozí odborníci se domnívají, že kapalinové chlazení si s tímto úkolem lépe poradí. Zástupce dánské společnosti Asetek, specializující se na vývoj systémů kapalinového chlazení serverů, John Hamill, , uvádí, že kapalina je přibližně 4 tisíckrát efektivnější z hlediska uchovávání a přenosu tepla než vzduch. A během experimentu, který provedl Lawrence Berkeley National Laboratory ve spolupráci se společností American Power Conversion a Silicon Valley Leadership Group, bylo , že díky použití kapalného chlazení a přívodu vody z chladiče se v některých případech úspora energie dostávala až na 50%.
Jiné technologie
Dnes existují tři směry, jejichž rozvoj pomůže učinit práci datových center efektivnější: použití vícejádrových procesorů, integrované chladicí systémy a chlazení na úrovni mikroobvodů.
Výrobci počítačů jsou přesvědčeni, že vícejádrové procesory, dokončující více úloh za kratší dobu, sníží spotřebu energie serverů o 40%. Příkladem efektivity integrovaného chladicího systému může být řešení CoolFrame od společnosti Egenera a Emerson Network Power. Toto řešení odebírá horký vzduch vycházející ze serverů, chlazuje ho a „vypouští“ ho do místnosti, čímž snižuje zátěž na hlavní systém o 23%.
Co se týče chlazení mikroobvodů, umožňuje odvádět teplo přímo z „horkých bodů“ serveru, jako jsou centrální procesorové jednotky, grafické procesorové jednotky a paměťové moduly, do okolního vzduchu stojanu nebo mimo strojovnu.
Zvyšování energetické efektivity se dnes stalo skutečným trendem, což nikterak nepřekvapuje, vezmeme-li v úvahu objemy spotřeby datových center: 25–40% všech provozních nákladů připadá na platby za elektřinu. Hlavní problém však spočívá v tom, že každý kilowatt-hodina spotřebovaná IT zařízením se přeměňuje na teplo, které je následně odstraňováno pomocí chladicího zařízení vyžadujícího velké množství energie. Proto v nadcházejících letech nebude snižování energetické spotřeby datových center přestat být aktuální – budou se objevovat stále nové způsoby zvyšování energetické efektivity datových center.
Další materiály z našeho blogu na Habru:
Zdroj: habr.com
