K zajištění efektivního provozu datových center se dnes spotřebuje velké množství elektřiny. V roce 2013 měla pouze americká datová centra zhruba 91 miliard kilowatthodin energie, což se rovná ročnímu výkonu 34 velkých uhelných elektráren.
Elektřina zůstává jednou z hlavních nákladových položek společností datových center, takže se o to snaží efektivitu výpočetní infrastruktury. K tomu slouží různá technická řešení, o některých si dnes povíme.
/ foto
Virtualizace
Pokud jde o energetickou účinnost, virtualizace má několik nepopiratelných výhod. Za prvé, konsolidace stávajících služeb na menším počtu hardwarových serverů šetří údržbu hardwaru, což znamená nižší náklady na chlazení, napájení a podlahovou plochu. Za druhé, virtualizace umožňuje optimalizovat využití hardwarových prostředků a flexibilně virtuální moc přímo v procesu práce.
NRDC a Anthesis uspořádaly joint a zjistili, že nahrazení 3100 150 serverů 2,1 virtuálními hostiteli by mohlo snížit náklady na energii o XNUMX milionu USD ročně. Organizace, která byla předmětem zájmu, ušetřila na údržbě a nákupu zařízení, omezila stav systémových administrátorů, získala garanci obnovy dat v případě jakýchkoliv problémů a zbavila se nutnosti výstavby dalšího datového centra.
Podle výsledků Gartner, v roce 2016 míra virtualizace mnoha společností přesáhne 75 % a samotný trh bude oceněn na 5,6 miliardy dolarů.Existují však určité faktory, které brání všudypřítomnosti virtualizace. Jedním z hlavních důvodů zůstává obtížnost „přestavby“ datových center na nový provozní model, protože náklady na to často převyšují potenciální přínosy.
Systémy energetického managementu
Takové systémy mohou zlepšit energetickou účinnost chladicího systému nebo snížit spotřebu energie IT zařízení, což v konečném důsledku vede k minimalizaci nákladů. V tomto případě speciál , který sleduje činnost serverů, spotřebu a náklady na elektřinu, automaticky přerozděluje zátěž a dokonce vypíná zařízení.
Jedním typem softwaru pro správu energie jsou systémy pro správu infrastruktury datových center (DCIM), které se používají k monitorování, analýze a předpovídání energetické účinnosti různých zařízení. Většina nástrojů DCIM se nepoužívá k přímému sledování spotřeby energie IT a dalších zařízení, ale mnoho systémů je vybaveno kalkulátory PUE (Účinnost využití energie). Podle Intel a Dell DCIM tato řešení 53 % IT manažerů.
Dnes je většina hardwaru již zaměřena na energetickou účinnost, ale nákupy hardwaru se často zaměřují více na cenu nebo výkon předem než na celkové náklady na vlastnictví, takže energeticky účinný hardware zaostává. . Kromě snížení účtů za elektřinu, taková zařízení také množství emisí CO2 do atmosféry.
Komprese dat
Existují také méně zřejmé přístupy ke zlepšení energetické účinnosti datových center, jako je snížení množství uložených dat. Komprese málo používaných dat ušetříte až 30 % energie, a to i s přihlédnutím ke skutečnosti, že zdroje jsou vynakládány také na kompresi a dekompresi. Deduplikace dat může vykázat ještě atraktivnější výsledek – 40–50 %. Zároveň je třeba poznamenat, že ke snížení spotřeby energie přispívá i použití nízkokapacitních úložišť pro „studená“ data.
Deaktivace "zombie serverů"
Jedním z problémů vedoucích k neefektivnímu využívání elektřiny v datových centrech je nečinná zařízení. Experti že některé firmy nedokážou reálně odhadnout potřebné množství zdrojů, zatímco zbytek nakupuje serverové kapacity s očekáváním budoucnosti. Výsledkem je, že téměř 30 % serverů je nečinných a přitom spotřebují 30 miliard dolarů energie ročně.
Přitom podle studie IT manažeři identifikovat 15 až 30 % nainstalovaných serverů, ale neodepisovat zařízení ze strachu z možných následků. Pouze 14 % respondentů si evidovalo nepoužívané servery a znalo jejich přibližný počet.
Jedním z řešení tohoto problému je využití veřejných cloudů s platebním modelem pay-as-you-go, kdy firma platí pouze za skutečně využitou kapacitu. V rámci tohoto schématu již funguje mnoho společností a majitel datového centra Aligned Energy v Plano v Texasu tvrdí, že to zákazníkům umožňuje ušetřit 30 až 50 % ročně.
Klimatizace datového centra
O energetické účinnosti datového centra mikroklima místnosti, ve které se zařízení nachází. Pro efektivní provoz chladicích zařízení je nutné minimalizovat ztráty chladem izolací místnosti datového centra od vnějšího prostředí a zabráněním přenosu tepla stěnami, stropem a podlahou. Výborným způsobem je parozábrana, která zároveň reguluje úroveň vlhkosti v místnosti.
Příliš vysoká vlhkost může vést k různým poruchám zařízení, zvýšenému opotřebení a korozi, zatímco příliš nízká vlhkost může vést k elektrostatickým výbojům. určuje optimální úroveň relativní vlhkosti pro datové centrum v rozsahu od 40 do 55 %.
Efektivní distribuce proudění vzduchu může také ušetřit 20–25 % spotřeby elektrické energie. K tomu pomůže správné umístění stojanů na vybavení: rozdělení počítačových místností datového centra na „studené“ a „horké“ chodby. Zároveň je nutné zajistit izolaci chodeb: na potřebná místa instalovat děrované plechy a mezi řadami serverů použít záslepky, aby nedocházelo k směšování proudů vzduchu.
Za zvážení stojí také nejen umístění zařízení, ale také umístění klimatického systému. Při dělení haly na „studenou“ a „teplou“ uličku by měly být klimatizace instalovány kolmo na proudění teplého vzduchu, aby nedocházelo k pronikání teplého vzduchu do uličky.
Neméně důležitým aspektem efektivního řízení teploty datového centra je umístění vodičů, které mohou bránit proudění vzduchu, snížit statický tlak a snížit účinnost chlazení IT zařízení. Náprava situace umožní přesun kabelových žlabů zpod zvýšené podlahy blíže ke stropu.
Přirozené a kapalinové chlazení
Vynikající alternativou k vyhrazeným klimatizačním systémům je volné chlazení, které lze použít během chladných období. Technologie dnes umožňují přejít na použití ekonomizéru, když to počasí dovolí. Podle studie Battelle Laboratories snižuje volné chlazení účty za energii datových center o 13 %.
Existují dva typy ekonomizérů: ty, které používají pouze suchý vzduch, a ty, které používají dodatečné zavlažování, když je nedostatečné chlazení vzduchem. Některé systémy mohou kombinovat různé typy ekonomizérů a vytvářet tak víceúrovňové chladicí systémy.
Systémy chlazení vzduchem jsou však často neefektivní kvůli směšování proudů vzduchu nebo neschopnosti využít přebytečné odebrané teplo. Instalace takových systémů navíc často znamená dodatečné náklady na vzduchové filtry a neustálé sledování.
Mnoho odborníků se domnívá, že kapalinové chlazení tuto práci zvládne lépe. Zástupce dánského dodavatele Asetek, specializujícího se na tvorbu kapalinových chladicích systémů pro servery, John Hamill, tato kapalina je asi 4krát účinnější z hlediska akumulace a přenosu tepla než vzduch. A během experimentu provedeného Lawrence Berkeley National Laboratory ve spolupráci s American Power Conversion Corporation a Silicon Valley Leadership Group, že díky použití kapalinového chlazení a přívodu vody z chladicí věže dosáhla v některých případech úspory energie 50 %.
Jiné technologie
Dnes existují tři oblasti, které pomohou zefektivnit datová centra: použití vícejádrových procesorů, vestavěné chladicí systémy a chlazení na úrovni čipů.
Výrobci počítačů věří, že vícejádrové procesory tím, že dokončí více úkolů za kratší dobu, sníží spotřebu energie serverů o 40 %. Příkladem účinnosti integrovaného chladicího systému je řešení CoolFrame od Egenera a Emerson Network Power. Odebírá horký vzduch vycházející ze serverů, ochlazuje ho a „vyhazuje“ do místnosti, čímž snižuje zatížení hlavního systému o 23 %.
s ohledem na Chlazení čipu umožňuje odvádět teplo přímo ze serverových hotspotů, jako jsou CPU, GPU a paměťové moduly, do okolního vzduchu ve stojanu nebo mimo strojovnu.
Zvyšování energetické účinnosti se dnes stalo skutečným trendem, což vzhledem k objemu spotřeby datových center není překvapivé: 25–40 % všech provozních nákladů tvoří placení účtů za elektřinu. Ale hlavním problémem je, že každá kilowatthodina spotřebovaná IT zařízeními se přemění na teplo, které je následně odváděno pomocí chladicího zařízení, které vyžaduje hodně energie. Snižování energetické náročnosti datových center proto v následujících letech nepřestane být aktuální – bude se objevovat stále více nových způsobů, jak zlepšit energetickou účinnost datových center.
Další materiály z našeho blogu na Habré:
Zdroj: www.habr.com