Hoy en día, se gasta mucha electricidad para asegurar el funcionamiento eficiente de los centros de datos. En 2013, solo los centros de datos de EE. UU. consumieron 91 mil millones de kilovatios-hora de energía, equivalente a la producción anual de 34 grandes centrales eléctricas de carbón.
La electricidad sigue siendo uno de los principales gastos de las empresas propietarias de centros de datos, por lo que intentan la eficiencia de la infraestructura computacional. Para ello, se aplican diversas soluciones técnicas, algunas de las cuales discutiremos hoy.
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Virtualización
Cuando se trata de mejorar la eficiencia energética, la virtualización tiene varias ventajas indiscutibles. En primer lugar, la consolidación de los servicios existentes en un menor número de servidores físicos permite ahorrar en el mantenimiento del hardware, lo que significa reducir costos de enfriamiento, electricidad y espacio ocupado. En segundo lugar, la virtualización permite optimizar el uso de los recursos físicos y redistribuir los recursos virtuales en el transcurso de la operación.
Las empresas NRDC y Anthesis realizaron un estudio conjunto y establecieron que al reemplazar 3100 servidores por 150 hosts virtuales se puede lograr una reducción en los costos de electricidad de $2.1 millones al año. La organización objeto de interés ahorró en el mantenimiento y la compra de equipos, redujo el personal de administradores de sistemas, obtuvo una garantía de recuperación de datos en caso de cualquier problema y se libró de la necesidad de construir otro centro de datos.
Según los resultados de Gartner, en 2016, el nivel de virtualización de muchas empresas superará el 75%, y el mercado será valorado en $5.6 mil millones. Sin embargo, existen ciertos factores que restringen la difusión generalizada de la virtualización. Una de las principales razones sigue siendo la complejidad de 'reconstruir' los centros de datos hacia un nuevo modelo de trabajo, ya que los costos suelen exceder el beneficio potencial.
Sistemas de gestión del consumo energético
Tales sistemas permiten aumentar la eficiencia energética del sistema de refrigeración o reducir el consumo de energía del equipo de TI, lo que, en última instancia, conduce a una minimización de costos. En este caso, se aplica un , que monitorea la actividad de los servidores, el consumo y el costo de la energía eléctrica, redistribuyendo automáticamente la carga e incluso apagando equipos.
Uno de los tipos de software para gestionar el consumo de energía son los sistemas de gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM), que se utilizan para controlar, analizar y predecir los indicadores de eficiencia energética de diversos equipos. La mayoría de las herramientas DCIM no se utilizan para el control directo del consumo energético de equipos de TI y otros, pero muchos sistemas están dotados de calculadoras PUE (Efectividad del uso de energía). Según datos de Intel y Dell DCIM, tales soluciones 53% de los gerentes de TI.
Hoy en día, la mayoría del hardware ya está diseñado para un consumo energético eficiente, pero al adquirir «hardware» a menudo se presta más atención al precio inicial o al rendimiento, que al costo total de propiedad, lo que hace que los equipos energéticamente eficientes queden . Además de reducir las facturas de electricidad, dicho equipo la cantidad de emisiones de CO2 en la atmósfera.
Compresión de datos
Existen enfoques menos obvios para mejorar la eficiencia energética de los centros de datos, como la reducción del volumen de datos almacenados. La compresión de datos poco utilizados puede ahorrar hasta un 30% de energía, incluso teniendo en cuenta el hecho de que también se consumen recursos para la compresión y descompresión. La deduplicación de datos puede mostrar un resultado aún más atractivo: del 40% al 50%. Cabe destacar que reducir el consumo eléctrico también ayuda el uso de almacenamientos de bajo consumo para datos 'fríos'.
Desactivación de 'servidores zombis'
Uno de los problemas que conduce a un consumo ineficiente de energía en los centros de datos es el equipo inactivo. Los expertos , que algunas empresas no pueden evaluar realmente la cantidad necesaria de recursos, mientras que otras adquieren capacidad de servidor con previsión para el futuro. Como resultado, casi el 30% de los servidores están inactivos, consumiendo energía por un valor de $30 mil millones al año.
Al mismo tiempo, según un estudio, los gerentes de TI identificar entre el 15% y el 30% de los servidores instalados, pero no contabilizan el equipo por temor a las posibles consecuencias. Solo el 14% de los encuestados llevaron un registro de los servidores no utilizados y conocieron su cantidad aproximada.
Una de las soluciones a este problema es el uso de nubes públicas con un modelo de pago por uso, donde la empresa paga solo por la capacidad realmente utilizada. Muchas compañías ya operan bajo este esquema, y el propietario del centro de datos Aligned Energy en Plano, Texas, afirma que esto permite a los clientes ahorrar entre el 30% y el 50% al año.
Gestión del microclima del centro de datos
La eficiencia energética del centro de datos el microclima del espacio donde se encuentra el equipo. Para un funcionamiento eficaz de las instalaciones de refrigeración, es necesario minimizar las pérdidas de frío aislando el centro de datos de las influencias del exterior y evitando la transferencia de calor a través de las paredes, el techo y el suelo. Una excelente forma de lograrlo es mediante la impermeabilización, que además regula el nivel de humedad en el espacio.
Un nivel de humedad demasiado alto puede provocar diversos errores en el funcionamiento del equipo, un aumento del desgaste y corrosión, mientras que uno demasiado bajo puede causar descargas electrostáticas. define el nivel óptimo de humedad relativa para un centro de datos en un rango del 40% al 55%.
Una distribución efectiva de los flujos de aire también puede ahorrar entre el 20% y el 25% de la electricidad consumida. Esto puede lograrse mediante la correcta disposición de las estanterías de equipos: dividiendo las salas de máquinas del centro de datos en corredores 'fríos' y 'calientes'. Al hacerlo, es necesario asegurar la aislamiento de los corredores: instalar placas perforadas en los lugares necesarios y utilizar paneles de bloqueo entre las filas de servidores para evitar la mezcla de flujos de aire.
También es importante considerar no solo la disposición del equipo, sino también la disposición del sistema climático. Al dividir la sala en corredores 'fríos' y 'calientes', los acondicionadores de aire deben instalarse perpendicularmente a los flujos de aire caliente para evitar que estos penetren en el corredor con aire frío.
Un aspecto importante de la gestión eficiente de la temperatura en un centro de datos es la disposición de los cables, que pueden obstaculizar el flujo de aire, reduciendo la presión estática y disminuyendo la eficacia de la refrigeración del equipo de TI. Mover los canalones de cables desde debajo del falso suelo hacia el techo puede mejorar la situación.
Refrigeración natural y por líquido
Una excelente alternativa a los sistemas de control climático especializados es la refrigeración natural, que puede utilizarse en épocas frías del año. Hoy en día, la tecnología permite cambiar a un sistema de economizador cuando el clima lo permite. Según un estudio de Battelle Laboratories, la refrigeración natural reduce los costos de energía en los centros de datos en un 13%.
Existen dos tipos de economizadores: aquellos que utilizan solo aire seco y aquellos que utilizan irrigación adicional cuando la refrigeración del aire es insuficiente. Algunos sistemas pueden combinar diferentes tipos de economizadores, formando sistemas de refrigeración de múltiples niveles.
Sin embargo, los sistemas de refrigeración por aire a menudo resultan ineficaces debido a la mezcla de flujos de aire o a la incapacidad de aprovechar el calor residual. Además, la instalación de estos sistemas a menudo implica gastos adicionales en filtros de aire y monitoreo constante.
Muchos expertos consideran que la refrigeración por líquido maneja mejor su tarea. John Hamill, representante del proveedor danés Asetek, especializado en sistemas de refrigeración líquida para servidores, , que el líquido es aproximadamente 4,000 veces más eficiente en términos de almacenamiento y transferencia de calor que el aire. Durante un experimento realizado por el Lawrence Berkeley National Laboratory en colaboración con American Power Conversion y Silicon Valley Leadership Group, se , que gracias al uso de refrigeración líquida y la provisión de agua de la torre de refrigeración, en algunos casos el ahorro de energía alcanzó el 50%.
Otras tecnologías
Hoy en día, hay tres áreas de desarrollo que ayudarán a que el funcionamiento de los centros de datos sea más eficiente: el uso de procesadores multinúcleos, sistemas de refrigeración integrados y refrigeración a nivel de chip.
Los fabricantes de computadoras están convencidos de que los procesadores multicore, al completar un mayor número de tareas en un período más corto, reducirán el consumo de energía de los servidores en un 40%. Un ejemplo de la eficiencia del sistema de refrigeración incorporado es la solución CoolFrame de Egenera y Emerson Network Power. Esta captura el aire caliente que sale de los servidores, lo enfría y lo "expulsa" al ambiente, reduciendo así la carga en el sistema principal en un 23%.
En cuanto a de refrigeración de circuitos integrados, permite conducir el calor directamente desde los "puntos calientes" del servidor, como las unidades centrales de procesamiento, unidades de procesamiento gráfico y módulos de memoria, hacia el aire circundante del rack o fuera del cuarto de servidores.
El aumento de la eficiencia energética se ha convertido hoy en un verdadero trend, lo que no es sorprendente, dado el nivel de consumo de los centros de datos: entre el 25% y el 40% de todos los gastos operativos se destinan a pagar las facturas de electricidad. Pero el verdadero problema es que cada kilovatio-hora consumido por el equipo de TI se convierte en calor, que luego es eliminado mediante equipos de refrigeración que requieren mucha energía. Por lo tanto, en los próximos años, la reducción del consumo energético en los centros de datos seguirá siendo relevante: surgirán nuevas formas de aumentar la eficiencia energética de los centros de datos.
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Fuente: habr.com
