Heutzutage wird viel Energie für den effizienten Betrieb von Rechenzentren aufgewendet. Im Jahr 2013 verbrauchten allein die Rechenzentren der USA 91 Milliarden Kilowattstunden Energie, was der jährlichen Produktion von 34 großen Kohlekraftwerken entspricht.
Strom bleibt eine der Hauptausgaben für Unternehmen, die Rechenzentren besitzen, weshalb sie versuchen, die ihrer IT-Infrastruktur zu steigern. Zu diesem Zweck kommen verschiedene technische Lösungen zum Einsatz, von denen wir heute einige besprechen werden.
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Virtualisierung
Wenn es um die Verbesserung der Energieeffizienz geht, bietet Virtualisierung mehrere unbestreitbare Vorteile. Erstens ermöglicht die Konsolidierung bestehender Dienste auf einer geringeren Anzahl von physischen Servern Einsparungen bei der Wartung der Hardware, was zu niedrigeren Kosten für Kühlung, Strom und Platzbedarf führt. Zweitens ermöglicht Virtualisierung eine Optimierung der Nutzung der physischen Ressourcen und eine flexible von virtuellen Ressourcen während des Betriebs.
Die Unternehmen NRDC und Anthesis haben gemeinsam und festgestellt, dass durch den Austausch von 3.100 Servern gegen 150 virtuelle Hosts Einsparungen bei den Stromkosten von 2,1 Millionen Dollar pro Jahr erzielt werden können. Die betreffende Organisation hat bei der Wartung und Anschaffung von Hardware gespart, die Anzahl der Systemadministratoren reduziert, eine Datenwiederherstellungsgarantie erhalten und die Notwendigkeit für den Bau eines weiteren Rechenzentrums beseitigt.
Laut den Ergebnissen Laut Gartner wird im Jahr 2016 die Virtualisierungsrate vieler Unternehmen über 75 % liegen, und der Markt wird mit 5,6 Milliarden Dollar bewertet. Es gibt jedoch bestimmte Faktoren, die die weitreichende Einführung von Virtualisierung hemmen. Einer der Hauptgründe ist die Komplexität der 'Umstellung' von Rechenzentren auf das neue Arbeitsmodell, da die Kosten dafür oft die potenziellen Vorteile übersteigen.
Energieverbrauchsmanagementsysteme
Solche Systeme ermöglichen es, die Energieeffizienz von Kühlsystemen zu steigern oder den Energieverbrauch von IT-Ausrüstung zu reduzieren, was letztendlich zu einer Minimierung der Kosten führt. In diesem Fall wird spezielle , das die Aktivität der Server, den Energieverbrauch und die Energiekosten überwacht, die Last automatisch verteilt und sogar die Geräte abschaltet.
Eine Art von Software zur Verwaltung des Energieverbrauchs sind Data Center Infrastructure Management (DCIM)-Systeme, die zur Überwachung, Analyse und Prognose der Energieeffizienz verschiedener Geräte eingesetzt werden. Die meisten DCIM-Tools werden nicht zur direkten Überwachung des Energieverbrauchs von IT- und anderen Geräten verwendet, aber viele Systeme sind mit PUE (Power Usage Effectiveness)-Berechnungen ausgestattet. Laut Informationen von Intel und Dell DCIM bieten solche Lösungen 53 % der IT-Manager.
Heute ist der Großteil der Hardware bereits auf energieeffizienten Betrieb ausgelegt, jedoch wird bei der Beschaffung von Hardware oft mehr Wert auf den Anschaffungspreis oder die Leistung gelegt als auf die Gesamtkosten des Eigentums, was dazu führt, dass energieeffiziente Geräte . Neben der Reduzierung der Stromrechnungen es auch die CO2-Emissionen in die Atmosphäre.
Datenkompression
Es gibt auch weniger offensichtliche Ansätze zur Steigerung der Energieeffizienz von Rechenzentren, wie zum Beispiel die Reduzierung des Volumens an gespeicherten Daten. Die Kompression untergenutzter Daten ist selten. Man kann bis zu 30% Energie einsparen, selbst wenn man bedenkt, dass auch für die Kompression und Dekompression Ressourcen erforderlich sind. Die Daten-Deduplication kann sogar noch attraktivere Ergebnisse zeigen – 40–50%. Zudem trägt der Einsatz energieeffizienter Speicherlösungen für „kalte“ Daten zur Senkung des Stromverbrauchs bei.
Deaktivierung von „Zombie-Servern“
Ein Problem, das zu einem ineffizienten Stromverbrauch in Rechenzentren führt, ist die Untätigkeit der Hardware. Experten , dass einige Unternehmen die erforderliche Anzahl an Ressourcen nicht realistisch einschätzen können, während andere Serverkapazitäten für die Zukunft kaufen. Infolgedessen sind fast 30% der Server im Leerlauf und verbrauchen dabei Energie in Höhe von 30 Milliarden $ pro Jahr.
Laut einer Umfrage können IT-Manager Identifizieren Sie 15 bis 30 % der installierten Server, aber schreiben sie die Hardware nicht ab, aus Angst vor möglichen Konsequenzen. Nur 14 % der Befragten hielten eine Aufzeichnung über ungenutzte Server und wussten, wie viele es ungefähr waren.
Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die Nutzung öffentlicher Clouds mit einem Pay-as-you-go-Modell, bei dem das Unternehmen nur für tatsächlich genutzte Kapazitäten bezahlt. Viele Unternehmen arbeiten bereits nach diesem Schema, und der Betreiber des Rechenzentrums Aligned Energy in Plano, Texas, behauptet, dass dies den Kunden ermöglicht, jährlich zwischen 30 und 50 % zu sparen.
Die Verwaltung des Mikroklimas im Rechenzentrum
Beeinflusst die Energieeffizienz des Rechenzentrums Das Mikroklima des Raumes, in dem die Ausrüstung untergebracht ist. Für die effiziente Funktion von Kühlsystemen ist es wichtig, den Kälterverlust zu minimieren, indem der Raum des Rechenzentrums von äußeren Einflüssen isoliert und Wärmeübertragung durch Wände, Decken und Böden verhindert wird. Eine hervorragende Methode ist die Dampfsperre, die zudem den Feuchtigkeitsgehalt im Raum reguliert.
Ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt kann zu verschiedenen Fehlern im Betrieb der Geräte, erhöhtem Verschleiß und Korrosion führen, während eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit elektrostatische Entladungen verursachen kann. bestimmt den optimalen relativen Feuchtigkeitsgrad für Rechenzentren im Bereich von 40 bis 55%.
Eine effektive Luftstromverteilung kann zudem 20–25% des Stromverbrauchs einsparen. Hierbei hilft eine durchdachte Anordnung der Server-Racks: die Trennung der Maschinenräume in "kalte" und "heiße" Gänge. Dabei ist es wichtig, die Gänge abzutrennen: perforierte Platten an den erforderlichen Stellen zu installieren und Blendenpanels zwischen den Serverreihen zu verwenden, um die Vermischung von Luftströmen zu verhindern.
Es lohnt sich auch, nicht nur die Anordnung der Geräte, sondern auch die Platzierung der Klimaanlagen zu berücksichtigen. Bei der Trennung des Raums in "kalte" und "heiße" Gänge sollten die Klimageräte senkrecht zu den heißen Luftströmen installiert werden, um ein Eindringen dieser in den Kaltluftgang zu verhindern.
Ein ebenso wichtiger Aspekt für eine effiziente Temperaturkontrolle in Rechenzentren ist die Anordnung der Kabel, die den Luftstrom behindern und so den statischen Druck verringern und die Kühlleistung der IT-Ausrüstung mindern können. Eine Lösung besteht darin, die Kabeltrassen von unter dem Doppelboden näher an die Decke zu verlegen.
Natürliche und Flüssigkeitskühlung
Eine hervorragende Alternative zu speziellen Klimaanlagen sind natürliche Kühlsysteme, die in den kälteren Jahreszeiten eingesetzt werden können. Heute ermöglichen Technologien den Wechsel auf die Nutzung von Economizern, wenn das Wetter es zulässt. Laut einer Studie der Battelle Laboratories senkt natürliche Kühlung die Stromkosten von Rechenzentren um 13%.
Es gibt dabei zwei Arten von Economizern: solche, die nur trockene Luft verwenden, und solche, die zusätzlich mit Bewässerung arbeiten, wenn die Luftkühlung nicht ausreicht. Einige Systeme können verschiedene Arten von Economizern kombinieren und so mehrstufige Kühlsysteme bilden.
Luftkühlsysteme erweisen sich häufig als ineffektiv, da die Luftströme durcheinander geraten oder überschüssige Wärme nicht abgeleitet werden kann. Darüber hinaus verursacht die Installation solcher Systeme oft zusätzliche Kosten für Luftfilter und ständige Überwachung.
Viele Experten sind der Ansicht, dass Flüssigkeitskühlung ihre Aufgabe besser erfüllt. John Hamill, ein Vertreter des dänischen Anbieters Asetek, der sich auf die Entwicklung von Flüssigkeitskühlsystemen für Server spezialisiert hat, , dass Flüssigkeit in etwa 4.000 Mal effektiver ist, wenn es um die Speicherung und Übertragung von Wärme geht, als Luft. Während eines Experiments, das das Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit der American Power Conversion und der Silicon Valley Leadership Group durchgeführt hat, wurde , dass durch den Einsatz von Flüssigkeitskühlung und der Zufuhr von Wasser aus einem Kühlturm in einigen Fällen die Energiekosten um bis zu 50 % gesenkt werden konnten.
Andere Technologien
Heute gibt es drei Bereiche, deren Entwicklung die Effizienz der Rechenzentren steigern kann: der Einsatz von Multi-Core-Prozessoren, integrierte Kühlsysteme und Kühlung auf Chips-Ebene.
Computerhersteller sind sich sicher, dass Multi-Core-Prozessoren durch die Bearbeitung einer größeren Anzahl von Aufgaben in kurzer Zeit den Energieverbrauch der Server um 40 % senken werden. Ein Beispiel für die Effizienz integrierter Kühlsysteme ist die CoolFrame-Lösung von Egenera und Emerson Network Power. Dieses System entzieht die heiße Luft, die von den Servern abgegeben wird, kühlt sie ab und „bläst“ sie in den Raum zurück, wodurch die Belastung des Hauptsystems um 23 % reduziert wird.
Was für die Kühlung auf Chips-Ebene ermöglichen es, Wärme direkt von den „Hot Spots“ des Servers, wie zentralen Prozessoren, Grafikkarten und Speichermodulen, in die Umgebungsluft des Racks oder außerhalb des Rechenzentrums abzuleiten.
Die Steigerung der Energieeffizienz ist heute ein echtes Trendthema, was angesichts des enormen Energieverbrauchs von Rechenzentren nicht verwunderlich ist: 25-40 % aller Betriebskosten entfallen auf die Stromrechnung. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, dass jeder Kilowattstunde, die von IT-Ausrüstung verbraucht wird, in Wärme umgewandelt wird, die dann mit energieintensiven Kühlsystemen abgeführt werden muss. Daher wird das Bestreben, den Energieverbrauch von Rechenzentren zu senken, in den kommenden Jahren weiterhin von großer Bedeutung sein – immer neue Wege zur Verbesserung der Energieeffizienz werden entwickelt.
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Quelle: habr.com
