Heutzutage wird viel Strom aufgewendet, um den effizienten Betrieb von Rechenzentren sicherzustellen. Im Jahr 2013 gab es nur US-Rechenzentren etwa 91 Milliarden Kilowattstunden Energie, was der Jahresproduktion von 34 großen Kohlekraftwerken entspricht.
Für Unternehmen, die über Rechenzentren verfügen, ist Strom nach wie vor einer der Hauptkostenposten, weshalb sie entsprechende Anstrengungen unternehmen Effizienz der Computerinfrastruktur. Hierzu kommen verschiedene technische Lösungen zum Einsatz, über einige davon werden wir heute sprechen.
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Virtualisierung
Wenn es um die Verbesserung der Energieeffizienz geht, bietet Virtualisierung mehrere überzeugende Vorteile. Erstens ermöglicht die Konsolidierung bestehender Dienste auf weniger Hardware-Servern Einsparungen bei der Hardware-Wartung, was geringere Kosten für Kühlung, Strom und Platz bedeutet. Zweitens können Sie durch Virtualisierung die Nutzung von Hardwareressourcen optimieren und flexibel gestalten virtuelle Kraft direkt im Arbeitsprozess.
NRDC und Anthesis veranstalteten eine gemeinsame Veranstaltung und stellte fest, dass durch den Ersatz von 3100 Servern durch 150 virtuelle Hosts die Energiekosten um 2,1 Millionen US-Dollar pro Jahr gesenkt werden könnten. Die betroffene Organisation sparte bei der Wartung und dem Kauf von Geräten, reduzierte das Personal der Systemadministratoren, erhielt eine Garantie für die Datenwiederherstellung im Falle von Problemen und machte den Bau eines weiteren Rechenzentrums überflüssig.
Nach den Ergebnissen Gartner geht davon aus, dass der Virtualisierungsgrad vieler Unternehmen im Jahr 2016 75 % überschreiten wird und der Markt selbst einen Wert von 5,6 Milliarden US-Dollar haben wird. Es gibt jedoch bestimmte Faktoren, die die weit verbreitete Einführung der Virtualisierung behindern. Einer der Hauptgründe bleibt die Schwierigkeit, Rechenzentren auf ein neues Betriebsmodell umzustellen, da die Kosten hierfür oft den potenziellen Nutzen übersteigen.
Energiemanagementsysteme
Solche Systeme ermöglichen es, die Energieeffizienz des Kühlsystems zu steigern oder den Energieverbrauch von IT-Geräten zu senken, was letztendlich zu einer Kostenminimierung führt. In diesem Fall ein besonderes , das die Serveraktivität, den Energieverbrauch und die Kosten überwacht, die Last automatisch umverteilt und sogar die Geräte abschaltet.
Eine Art von Energiemanagementsoftware sind DCIM-Systeme (Data Center Infrastructure Management), mit denen die Energieeffizienz verschiedener Geräte überwacht, analysiert und vorhergesagt wird. Die meisten DCIM-Tools werden nicht zur direkten Überwachung des Stromverbrauchs von IT- und anderen Geräten verwendet, viele Systeme sind jedoch mit PUE-Rechnern (Power Usage Effectiveness) ausgestattet. Laut Intel und Dell DCIM solche Lösungen 53 % der IT-Manager.
Heutzutage ist die meiste Hardware bereits auf Energieeffizienz ausgelegt, doch beim Kauf von Hardware wird häufig mehr Wert auf den Anschaffungspreis oder die Leistung als auf die Gesamtbetriebskosten gelegt, sodass energieeffiziente Hardware erhalten bleibt . Solche Geräte senken nicht nur die Energiekosten auch die Menge der CO2-Emissionen in die Atmosphäre.
Datenkomprimierung
Es gibt auch weniger offensichtliche Ansätze zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren, beispielsweise die Reduzierung der gespeicherten Datenmenge. Komprimieren selten verwendeter Daten Sparen Sie bis zu 30 % Energie, auch wenn Sie berücksichtigen, dass auch Ressourcen für die Komprimierung und Dekomprimierung verbraucht werden. Die Datendeduplizierung kann ein noch attraktiveres Ergebnis erzielen – 40–50 %. Es ist erwähnenswert, dass die Verwendung von stromsparendem Speicher für „kalte“ Daten auch zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt.
Zombie-Server deaktivieren
Eines der Probleme, die zu einem ineffizienten Energieverbrauch in Rechenzentren führen, sind ungenutzte Geräte. Experten dass einige Unternehmen den Ressourcenbedarf nicht realistisch einschätzen können, während andere Serverkapazitäten zukunftsorientiert erwerben. Infolgedessen sind fast 30 % der Server im Leerlauf und verbrauchen 30 Milliarden US-Dollar an Energie pro Jahr.
Gleichzeitig, so die Studie, seien es IT-Verantwortliche Identifizieren Sie 15 bis 30 % der installierten Server, schreiben Sie die Ausrüstung jedoch nicht ab, da Sie die möglichen Konsequenzen befürchten. Nur 14 % der Befragten führten Aufzeichnungen über ungenutzte Server und kannten deren ungefähre Anzahl.
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, ist die Nutzung öffentlicher Clouds mit einem Pay-as-you-go-Zahlungsmodell, bei dem das Unternehmen nur für die tatsächlich genutzte Kapazität zahlt. Viele Unternehmen nutzen dieses System bereits, und der Eigentümer des Aligned Energy-Rechenzentrums in Plano, Texas, behauptet, dass Kunden dadurch 30 bis 50 % pro Jahr sparen können.
Klimatisierung von Rechenzentren
Zur Energieeffizienz von Rechenzentren Mikroklima des Raumes, in dem sich das Gerät befindet. Damit Kühleinheiten effizient arbeiten, ist es notwendig, Kälteverluste zu minimieren, indem der Rechenzentrumsraum von der Außenumgebung isoliert und die Wärmeübertragung durch Wände, Decke und Boden verhindert wird. Eine hervorragende Möglichkeit ist die Dampfsperre, die auch die Luftfeuchtigkeit im Raum reguliert.
Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit kann zu verschiedenen Störungen im Gerätebetrieb, erhöhtem Verschleiß und Korrosion führen, während eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit zu elektrostatischen Entladungen führen kann. ermittelt die optimale relative Luftfeuchtigkeit für ein Rechenzentrum im Bereich von 40 bis 55 %.
Durch eine effiziente Luftstromverteilung können außerdem 20–25 % des Energieverbrauchs eingespart werden. Dabei hilft die richtige Platzierung der Geräteracks: die Aufteilung der Computerräume des Rechenzentrums in „kalte“ und „heiße“ Korridore. In diesem Fall muss auf eine Isolierung der Flure geachtet werden: Installieren Sie an den erforderlichen Stellen Lochplatten und verwenden Sie Blindplatten zwischen den Serverreihen, um eine Vermischung der Luftströme zu verhindern.
Es lohnt sich auch, nicht nur den Standort der Ausrüstung, sondern auch den Standort des Klimasystems zu berücksichtigen. Bei der Aufteilung der Halle in „kalte“ und „heiße“ Korridore sollten Klimaanlagen senkrecht zu den Warmluftströmen installiert werden, um zu verhindern, dass diese mit kalter Luft in den Korridor eindringen.
Ein ebenso wichtiger Aspekt eines effektiven Wärmemanagements in einem Rechenzentrum ist die Platzierung von Kabeln, die den Luftstrom behindern, den statischen Druck verringern und die Kühleffizienz von IT-Geräten verringern können. Die Situation kann behoben werden, indem die Kabelrinnen unter dem Doppelboden näher an die Decke verschoben werden.
Natürliche und flüssige Kühlung
Eine hervorragende Alternative zu speziellen Klimatisierungssystemen ist die natürliche Kühlung, die in der kalten Jahreszeit genutzt werden kann. Heutzutage ist es dank der Technologie möglich, bei schönem Wetter auf den Einsatz eines Economizers umzusteigen. Laut einer Studie von Battelle Laboratories senkt die freie Kühlung die Energiekosten von Rechenzentren um 13 %.
Es gibt zwei Arten von Economizern: solche, die nur trockene Luft nutzen, und solche, die zusätzliche Bewässerung nutzen, wenn die Luft nicht ausreichend abgekühlt ist. Einige Systeme können verschiedene Arten von Economizern kombinieren, um mehrstufige Kühlsysteme zu bilden.
Doch Luftkühlungssysteme sind oft wirkungslos, weil sich die Luftströme vermischen oder die überschüssige Wärme nicht genutzt werden kann. Darüber hinaus sind mit der Installation solcher Systeme häufig zusätzliche Kosten für Luftfilter und eine ständige Überwachung verbunden.
Viele Experten glauben, dass eine Flüssigkeitskühlung ihre Aufgabe besser erfüllt. Vertreter des dänischen Anbieters Asetek, der auf die Entwicklung von Flüssigkeitskühlsystemen für Server spezialisiert ist, John Hamill, Diese Flüssigkeit speichert und überträgt Wärme etwa viertausendmal effizienter als Luft. Und während eines Experiments, das vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit der American Power Conversion Corporation und der Silicon Valley Leadership Group durchgeführt wurde, , dass dank der Verwendung von Flüssigkeitskühlung und Wasserversorgung aus dem Kühlturm die Energieeinsparungen in einigen Fällen 50 % erreichten.
Andere Technologien
Heute gibt es drei Bereiche, deren Entwicklung dazu beitragen wird, Rechenzentren effizienter zu machen: der Einsatz von Multicore-Prozessoren, integrierte Kühlsysteme und die Kühlung auf Chipebene.
Computerhersteller gehen davon aus, dass Mehrkernprozessoren den Energieverbrauch der Server um 40 % senken können, indem sie mehr Aufgaben in kürzerer Zeit erledigen. Ein Beispiel für die Wirksamkeit eines integrierten Kühlsystems ist die CoolFrame-Lösung von Egenera und Emerson Network Power. Es nimmt die aus den Servern austretende heiße Luft auf, kühlt sie ab und „schleudert“ sie in den Raum, wodurch die Belastung des Hauptsystems um 23 % reduziert wird.
Hinsichtlich Dank der Chipkühlung kann die Wärme direkt von den Hotspots des Servers, wie Zentraleinheiten, Grafikprozessoren und Speichermodulen, in die Umgebungsluft des Racks oder außerhalb des Maschinenraums übertragen werden.
Die Steigerung der Energieeffizienz ist heute zu einem echten Trend geworden, was angesichts des Verbrauchsvolumens von Rechenzentren nicht verwunderlich ist: 25–40 % aller Betriebskosten entstehen durch die Zahlung von Stromrechnungen. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, dass jede von IT-Geräten verbrauchte Kilowattstunde in Wärme umgewandelt wird, die dann über energieintensive Kühlgeräte abgeführt wird. Daher wird die Reduzierung des Energieverbrauchs von Rechenzentren in den kommenden Jahren nicht an Bedeutung verlieren – es werden immer mehr neue Wege zur Steigerung der Energieeffizienz von Rechenzentren auftauchen.
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Source: habr.com