Σήμερα, δαπανάται πολλή ηλεκτρική ενέργεια για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική λειτουργία των κέντρων δεδομένων. Το 2013, υπήρχαν μόνο κέντρα δεδομένων των ΗΠΑ περίπου 91 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ενέργειας, ίση με την ετήσια παραγωγή 34 μεγάλων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα.
Η ηλεκτρική ενέργεια παραμένει ένα από τα κύρια στοιχεία δαπανών για τις εταιρείες που διαθέτουν κέντρα δεδομένων, γι' αυτό και προσπαθούν να αποτελεσματικότητα της υπολογιστικής υποδομής. Για αυτό, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές λύσεις, μερικές από τις οποίες θα μιλήσουμε σήμερα.
/ φωτογραφία
Εικονικοποίηση
Όσον αφορά τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης, η εικονικοποίηση έχει αρκετά συναρπαστικά πλεονεκτήματα. Πρώτον, η ενοποίηση των υπαρχουσών υπηρεσιών σε λιγότερους διακομιστές υλικού επιτρέπει εξοικονόμηση στη συντήρηση του υλικού, πράγμα που σημαίνει χαμηλότερο κόστος ψύξης, ισχύος και χώρου. Δεύτερον, η εικονικοποίηση σάς επιτρέπει να βελτιστοποιήσετε τη χρήση των πόρων υλικού και με ευελιξία εικονική δύναμη ακριβώς στη διαδικασία της εργασίας.
NRDC και Anthesis έκαναν κοινή και διαπίστωσε ότι με την αντικατάσταση 3100 διακομιστών με 150 εικονικούς κεντρικούς υπολογιστές, το κόστος ενέργειας θα μπορούσε να μειωθεί κατά 2,1 εκατομμύρια δολάρια ετησίως. Ο οργανισμός που ήταν το αντικείμενο ενδιαφέροντος εξοικονόμησε τη συντήρηση και την αγορά εξοπλισμού, μείωσε το προσωπικό των διαχειριστών συστημάτων, έλαβε εγγύηση ανάκτησης δεδομένων σε περίπτωση προβλημάτων και απαλλάχθηκε από την ανάγκη κατασκευής άλλου κέντρου δεδομένων.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα Gartner, το 2016, το επίπεδο εικονικοποίησης πολλών εταιρειών θα ξεπεράσει το 75% και η ίδια η αγορά θα αποτιμηθεί στα 5,6 δισ. δολάρια. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που εμποδίζουν την ευρεία υιοθέτηση του virtualization. Ένας από τους κύριους λόγους παραμένει η δυσκολία «ανακατασκευής» των κέντρων δεδομένων σε ένα νέο μοντέλο λειτουργίας, καθώς το κόστος αυτού συχνά υπερβαίνει τα πιθανά οφέλη.
Συστήματα διαχείρισης ενέργειας
Τέτοια συστήματα καθιστούν δυνατή την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης του συστήματος ψύξης ή τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του εξοπλισμού πληροφορικής, γεγονός που οδηγεί τελικά σε ελαχιστοποίηση του κόστους. Σε αυτή την περίπτωση, ένα ειδικό , που παρακολουθεί τη δραστηριότητα του διακομιστή, την κατανάλωση ενέργειας και το κόστος, ανακατανέμοντας αυτόματα το φορτίο και ακόμη και απενεργοποιώντας τον εξοπλισμό.
Ένας τύπος λογισμικού διαχείρισης ενέργειας είναι τα συστήματα διαχείρισης υποδομής κέντρων δεδομένων (DCIM), τα οποία χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση, ανάλυση και πρόβλεψη της ενεργειακής απόδοσης διαφόρων εξοπλισμών. Τα περισσότερα εργαλεία DCIM δεν χρησιμοποιούνται για την άμεση παρακολούθηση της κατανάλωσης ενέργειας του IT και άλλου εξοπλισμού, αλλά πολλά συστήματα διαθέτουν αριθμομηχανές PUE (Power Usage Effectiveness). Σύμφωνα με την Intel και την Dell DCIM, τέτοιες λύσεις Το 53% των διευθυντών πληροφορικής.
Το μεγαλύτερο μέρος του υλικού σήμερα έχει ήδη σχεδιαστεί για να είναι ενεργειακά αποδοτικό, αλλά η αγορά υλικού συχνά δίνει μεγαλύτερη έμφαση στην αρχική τιμή ή απόδοση παρά στο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας, αφήνοντας το ενεργειακά αποδοτικό υλικό να παραμένει . Εκτός από τη μείωση των λογαριασμών ενέργειας, τέτοιος εξοπλισμός επίσης το ποσό των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα.
Συμπίεση δεδομένων
Υπάρχουν επίσης λιγότερο προφανείς προσεγγίσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κέντρων δεδομένων, για παράδειγμα, μείωση της ποσότητας των αποθηκευμένων δεδομένων. Συμπίεση δεδομένων που χρησιμοποιούνται σπάνια εξοικονομήστε έως και 30% ενέργεια, ακόμη και αν λάβετε υπόψη το γεγονός ότι καταναλώνονται και πόροι για συμπίεση και αποσυμπίεση. Η διαγραφή δεδομένων μπορεί να δείξει ένα ακόμη πιο ελκυστικό αποτέλεσμα - 40–50%. Αξίζει να σημειωθεί ότι η χρήση αποθήκευσης χαμηλής κατανάλωσης για «κρύα» δεδομένα συμβάλλει επίσης στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.
Απενεργοποίηση διακομιστών ζόμπι
Ένα από τα προβλήματα που οδηγεί σε αναποτελεσματική κατανάλωση ενέργειας στα κέντρα δεδομένων είναι ο αδρανής εξοπλισμός. Ειδικοί ότι ορισμένες εταιρείες δεν μπορούν να εκτιμήσουν ρεαλιστικά την απαιτούμενη ποσότητα πόρων, ενώ άλλες αγοράζουν τη χωρητικότητα διακομιστή με το βλέμμα στο μέλλον. Ως αποτέλεσμα, σχεδόν το 30% των διακομιστών είναι σε αδράνεια, καταναλώνοντας 30 δισεκατομμύρια δολάρια σε ενέργεια ετησίως.
Παράλληλα, σύμφωνα με τη μελέτη, οι υπεύθυνοι πληροφορικής εντοπίστε από 15 έως 30% των εγκατεστημένων διακομιστών, αλλά μην διαγράψετε τον εξοπλισμό, φοβούμενοι τις πιθανές συνέπειες. Μόνο το 14% των ερωτηθέντων διατηρούσε αρχεία αχρησιμοποίητων διακομιστών και γνώριζε τον κατά προσέγγιση αριθμό τους.
Μια επιλογή για την επίλυση αυτού του προβλήματος είναι η χρήση των δημόσιων νέφους με ένα μοντέλο πληρωμών pay-as-you-go, όταν η εταιρεία πληρώνει μόνο για τη χωρητικότητα που πραγματικά χρησιμοποιείται. Πολλές εταιρείες χρησιμοποιούν ήδη αυτό το σύστημα και ο ιδιοκτήτης του κέντρου δεδομένων Aligned Energy στο Plano του Τέξας, ισχυρίζεται ότι επιτρέπει στους πελάτες να εξοικονομούν 30 έως 50% ετησίως.
Κλιματισμός κέντρου δεδομένων
Σχετικά με την ενεργειακή απόδοση του κέντρου δεδομένων μικροκλίμα του δωματίου στο οποίο βρίσκεται ο εξοπλισμός. Για να λειτουργούν αποτελεσματικά οι μονάδες ψύξης, είναι απαραίτητο να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες ψύχους απομονώνοντας το δωμάτιο του κέντρου δεδομένων από το εξωτερικό περιβάλλον και αποτρέποντας τη μεταφορά θερμότητας μέσω των τοίχων, της οροφής και του δαπέδου. Ένας εξαιρετικός τρόπος είναι το φράγμα ατμών, το οποίο ρυθμίζει επίσης το επίπεδο υγρασίας στο δωμάτιο.
Η πολύ υψηλή υγρασία μπορεί να οδηγήσει σε διάφορα σφάλματα στη λειτουργία του εξοπλισμού, αυξημένη φθορά και διάβρωση, ενώ η πολύ χαμηλή υγρασία μπορεί να οδηγήσει σε ηλεκτροστατικές εκκενώσεις. καθορίζει το βέλτιστο επίπεδο σχετικής υγρασίας για ένα κέντρο δεδομένων στην περιοχή από 40 έως 55%.
Η αποτελεσματική κατανομή της ροής αέρα μπορεί επίσης να εξοικονομήσει 20-25% της κατανάλωσης ενέργειας. Η σωστή τοποθέτηση των ραφιών εξοπλισμού θα βοηθήσει σε αυτό: χωρίζοντας τα δωμάτια υπολογιστών του κέντρου δεδομένων σε «κρύους» και «θερμούς» διαδρόμους. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η μόνωση των διαδρόμων: τοποθετήστε διάτρητες πλάκες στις απαραίτητες θέσεις και χρησιμοποιήστε κενά πάνελ μεταξύ σειρών διακομιστών για να αποτρέψετε την ανάμειξη των ροών αέρα.
Αξίζει επίσης να ληφθεί υπόψη όχι μόνο η θέση του εξοπλισμού, αλλά και η θέση του κλιματικού συστήματος. Όταν χωρίζετε την αίθουσα σε «κρύους» και «θερμούς» διαδρόμους, τα κλιματιστικά θα πρέπει να τοποθετούνται κάθετα στις ροές ζεστού αέρα για να αποτρέπεται η διείσδυση του τελευταίου στο διάδρομο με κρύο αέρα.
Μια εξίσου σημαντική πτυχή της αποτελεσματικής θερμικής διαχείρισης σε ένα κέντρο δεδομένων είναι η τοποθέτηση καλωδίων, τα οποία μπορούν να εμποδίσουν τη ροή του αέρα, μειώνοντας τη στατική πίεση και μειώνοντας την απόδοση ψύξης του εξοπλισμού πληροφορικής. Η κατάσταση μπορεί να διορθωθεί μετακινώντας τους δίσκους καλωδίων από κάτω από το υπερυψωμένο δάπεδο πιο κοντά στην οροφή.
Φυσική και υγρή ψύξη
Μια εξαιρετική εναλλακτική λύση στα ειδικά συστήματα κλιματισμού είναι η φυσική ψύξη, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τις κρύες εποχές. Σήμερα, η τεχνολογία καθιστά δυνατή τη μετάβαση στη χρήση εξοικονομητή όταν ο καιρός το επιτρέπει. Σύμφωνα με μελέτη της Battelle Laboratories, η δωρεάν ψύξη μειώνει το ενεργειακό κόστος του κέντρου δεδομένων κατά 13%.
Υπάρχουν δύο τύποι εξοικονομητών: αυτοί που χρησιμοποιούν μόνο ξηρό αέρα και αυτοί που χρησιμοποιούν επιπλέον άρδευση όταν ο αέρας δεν ψύχεται επαρκώς. Ορισμένα συστήματα μπορούν να συνδυάσουν διαφορετικούς τύπους εξοικονομητών για να σχηματίσουν συστήματα ψύξης πολλαπλών επιπέδων.
Αλλά τα συστήματα ψύξης αέρα είναι συχνά αναποτελεσματικά λόγω της ανάμειξης των ροών αέρα ή της αδυναμίας χρήσης της υπερβολικής θερμότητας που αφαιρείται. Επιπλέον, η εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων συχνά συνεπάγεται πρόσθετο κόστος για φίλτρα αέρα και συνεχή παρακολούθηση.
Πολλοί ειδικοί πιστεύουν ότι η υγρή ψύξη κάνει καλύτερα τη δουλειά της. Εκπρόσωπος του Δανού πωλητή Asetek, που ειδικεύεται στη δημιουργία συστημάτων υγρής ψύξης για διακομιστές, John Hamill, αυτό το υγρό είναι περίπου 4 χιλιάδες φορές πιο αποτελεσματικό όσον αφορά την αποθήκευση και τη μεταφορά θερμότητας από τον αέρα. Και κατά τη διάρκεια ενός πειράματος που διεξήχθη από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley σε συνεργασία με την American Power Conversion Corporation και την Silicon Valley Leadership Group, , που χάρη στη χρήση υγρής ψύξης και παροχής νερού από τον πύργο ψύξης, σε ορισμένες περιπτώσεις, η εξοικονόμηση ενέργειας έφτασε το 50%.
Άλλες τεχνολογίες
Σήμερα, υπάρχουν τρεις τομείς των οποίων η ανάπτυξη θα βοηθήσει να γίνουν τα κέντρα δεδομένων πιο αποτελεσματικά: η χρήση επεξεργαστών πολλαπλών πυρήνων, τα ολοκληρωμένα συστήματα ψύξης και η ψύξη σε επίπεδο chip.
Οι κατασκευαστές υπολογιστών πιστεύουν ότι οι επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων, ολοκληρώνοντας περισσότερες εργασίες σε μικρότερο χρονικό διάστημα, θα μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας του διακομιστή κατά 40%. Ένα παράδειγμα της αποτελεσματικότητας ενός ολοκληρωμένου συστήματος ψύξης είναι η λύση CoolFrame από την Egenera και την Emerson Network Power. Παίρνει τον ζεστό αέρα που βγαίνει από τους διακομιστές, τον ψύχει και τον «πετάει» στο δωμάτιο, μειώνοντας έτσι το φορτίο στο κύριο σύστημα κατά 23%.
σε σχέση με το Η ψύξη τσιπ επιτρέπει τη μεταφορά θερμότητας απευθείας από τα hot spots του διακομιστή, όπως οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας, οι μονάδες επεξεργασίας γραφικών και οι μονάδες μνήμης, στον αέρα του περιβάλλοντος του rack ή έξω από το μηχανοστάσιο.
Η αύξηση της ενεργειακής απόδοσης έχει γίνει μια πραγματική τάση σήμερα, κάτι που δεν προκαλεί έκπληξη, δεδομένου του όγκου κατανάλωσης των κέντρων δεδομένων: το 25–40% όλων των λειτουργικών δαπανών προέρχεται από την πληρωμή λογαριασμών ηλεκτρικής ενέργειας. Αλλά το κύριο πρόβλημα είναι ότι κάθε κιλοβατώρα που καταναλώνεται από εξοπλισμό πληροφορικής μετατρέπεται σε θερμότητα, η οποία στη συνέχεια απομακρύνεται από εξοπλισμό ψύξης έντασης ενέργειας. Ως εκ τούτου, τα επόμενα χρόνια, η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας των κέντρων δεδομένων δεν θα πάψει να είναι σχετική - θα εμφανίζονται όλο και περισσότεροι νέοι τρόποι για την αύξηση της ενεργειακής απόδοσης των κέντρων δεδομένων.
Άλλα υλικά από το ιστολόγιό μας στο Habré:
Πηγή: www.habr.com