🥇"Isu taltsutamine": Mitmed viisid andmekeskuste energiaefektiivsuse tõstmiseks

Andmete keskuste tõhusa toimimise tagamiseks kulutatakse täna väga palju elektrienergiat. 2013. aastal tarbisid ainult Ameerika Ühendriikide andmekeskused umbes 91 miljardit kilovatt-tundi energiat, mis vastab 34 suure süsinikdioksiidi elektrijaama aastasele tootmisele.

Elektrienergia jääb üheks peamiseks kuluks andmekeskuste omanike seas, mistõttu püütakse suurem tõhusus arvutusinfrastruktuuri töös. Selleks rakendatakse erinevaid tehnilisi lahendusi, millest me täna räägime.

/ фото Torkild Retvedt CC

Virtualiseerimine

Rääkides energiatõhususe suurendamisest, on virtualiseerimisel mitu vaieldamatut eelist. Esiteks, olemasolevate teenuste konsolideerimine väiksemas koguses füüsilisi servereid võimaldab säästa riistvara hoolduskuludelt, mis tähendab madalamaid kulutusi jahutusele, elektrienergiale ja ruumile. Teiseks võimaldab virtualiseerimine optimeerida füüsiliste ressursside kasutamist ja paindlikult jaotada virtuaalset võimsust otse töötamise käigus.

Ettevõtted NRDC ja Anthesis viidi läbi ühiselt uuring ja leidsid, et 3100 serveri asendamisel 150 virtuaalse hostiga on võimalik saavutada elektrikulude kokkuhoid 2,1 miljonit dollarit aastas. Organisatsioon, kellele keskenduti, säästis seadmete hoolduselt ja ostult, vähendas süsteemiadministraatorite arvu, sai andmete taastamise garantiid võimalike probleemide korral ja vabastas end vajadusest ehitada veel üks andmekeskus.

Uuringute põhjal uuringud Gartneri andmetel ületab 2016. aastal paljude ettevõtete virtualiseerimise tase 75%, ning kogu turg hinnatakse 5,6 miljardi dollarini. Siiski on olemas teatud tegurid, mis piiravad virtualiseerimise laialdast levikut. Üks peamisi põhjuseid on andmekeskuste „ülemineku” uuele töömudelile keerukus, kuna kulud selleks ületavad sageli potentsiaalset kasu.

Energiatarbimise juhtimissüsteemid

Need süsteemid võimaldavad suurendada jahutussüsteemi energiatõhusust või vähendada IT-seadmete energiatarbimist, mis lõpuks toob kaasa kulude minimaliseerimise. Sel juhul rakendatakse erilisi tarkvara, mis jälgib serverite tegevust, energiatarbimist ja energiahinda, jaotades koormust automaatselt ümber ja isegi lülitades seadmeid välja.

Üks energiahalduse tarkvaraliidese tüüp on andmekeskuse infrastruktuuri haldamise süsteem (DCIM), mis on mõeldud erinevate seadmete energiatõhususe näitajate jälgimiseks, analüüsimiseks ja ennustamiseks. Enamik DCIM-tööriistu ei kasuta IT- ja muude seadmete energiatarbimise otseseks jälgimiseks, kuid paljud süsteemid on varustatud PUE (Power Usage Effectiveness) kalkulaatoritega. Intel ja Dell DCIM andmetel pakuvad sellised lahendused kasutavad 53% IT-juhte.

Praegu on enamik riistvarast juba suunatud energiatõhusale tarbimisele, kuid riistvara ostmisel pööratakse sageli rohkem tähelepanu esialgsele hinnale või jõudlusele, mitte kogu omamiskulule, mistõttu jääb energiatõhus varustus märkamata. Lisaks elektriarvete vähendamisele vähendab ka CO2 heitkoguseid atmosfääri.

Andmete kokkusurumine

On olemas ka vähem ilmseid lähenemisviise andmekeskuste energiatõhususe suurendamiseks, näiteks salvestatavate andmete hulga vähendamine. Harva kasutatavate andmete kompressioon võib võib säästa kuni 30% energiat, isegi arvestades, et kokkusurumiseks ja dekompressiooniks tarvitatakse samuti ressursse. Andmete dedupeerimine võib näidata veelgi atraktiivsemat tulemust – 40–50%. Samuti tasub märkida, et energiatarbimise vähendamisel aitab kaasa madala võimsusega salvestusruumide kasutamine "külmade" andmete jaoks.

Zombie-serverite välja lülitamine

Üks problemaatilisemaid tegureid, mis viib andmekeskustes ebaefektiivse elektritarbimiseni, on seisvad seadmed. Ekspertide arvavad, et mõned ettevõtted ei suuda tõeliselt hinnata vajalike ressursside kogust ning teised soetavad serverivõimsust tuleviku jaoks. Tulemuseks on peaaegu 30% serveritest, mis seisavad tööta, tarbides samas energiat 30 miljardi dollari väärtuses aastas.

Selle juures, vastavalt uuringule, IT-juhid ei suuda Identifitseeritakse 15 kuni 30% paigaldatud serveritest, kuid varustust ei kustutata, kartes võimalikke tagajärgi. Ainult 14% küsitletud jälgisid kasutamata serverite arvu ja teadis nende umbkaudset kogust.

Üks lahendusi sellele probleemile on kasutada avalikke pilvi, kus makstakse kasutuse järgi, st ettevõte maksab ainult reaalselt kasutatud ressursside eest. Paljud ettevõtted töötavad juba selle mudeli alusel ning Aligned Energy andmekeskuse omanik Texas osariigis Plano väidab, et see võimaldab klientidel säästa 30 kuni 50% aastas.

Andmekeskuse mikrokliima juhtimine

mõjutab ruumi mikrokliima, milles varustus asub. Jahutusinstallatsioonide tõhusaks toimimiseks tuleb vähendada külma kadu, eraldades andmekeskuse väliskeskkonna mõjudest ja vältides soojuse vahetamist läbi seinte, lae ja põranda. Hea lahendus on aurutõke, mis samas reguleerib ruumi niiskustaset. Liigne niiskus võib põhjustada mitmesuguseid varustuse tõrkeid, suurenenud kulumist ja korrosiooni, samas kui liiga madal niiskustase võib tekitada staatilisi elektrilaenguid.

ASHRAE määratleb andmekeskuse optimaalne suhteline niiskustase vahemikus 40–55%. Tõhus õhuvoolude jaotamine võib samuti säästa 20–25% tarbitavast elektrienergiast. Selle eest aitab õige seadmete rackide paigutamine: andmekeskuse masinaruumide jagamine 'külmade' ja 'kuumade' koridorideks. See eeldab koridoride eraldamist: perforatsiooniplaatide paigaldamine vajalikesse kohtadesse ja serveriridade vahel sulgpaneelide kasutamine õhuvoolude segunemise vältimiseks.

Samuti tasub läbi mõelda mitte ainult seadmete paigutus, vaid ka kliimaseadmete asukoht. Kui ruum jagatakse 'külmade' ja 'kuumade' koridorideks, siis peaks konditsioneerid olema paigutatud risti kuumade õhuvooludega, et vältida nende tungimist külma õhu koridori.

Samuti tasub läbi mõelda mitte ainult seadmete paigutus, vaid ka kliimaseadmete asukoht. Kui saali jagatakse "külmadeks" ja "kuumadeks" koridorideks, peaksid konditsioneerid olema paigaldatud risti kuumade õhuvoogudega, et vältida viimaste tungimist külma õhuga koridori.

Oluline aspekt tõhusas temperatuuri haldamises andmekeskustes on ka kaablite paigutus, mis võib takistada õhuvoolu liikumist, vähendades staatilist rõhku ja vähendades IT-seadmete jahutamise efektiivsust. Probleemi saab lahendada kaablikaunade liigutamisega valepõranda alt lähemale lakke.

Looduslik ja vedelikjahutus

Suurepärane alternatiiv spetsiaalsetele kliimaseadmete süsteemidele on looduslik jahutus, mida saab kasutada külmematel aastaaegadel. Tänapäeva tehnoloogiad võimaldavad küttetooturi kasutamisele üle minna, kui ilm seda lubab. Battelle Laboratories'i uuringu kohaselt vähendab looduslik jahutus andmekeskuste elektrikulud 13% võrra.

Sellegipoolest on kaks tüüpi küttetootureid: need, mis kasutavad ainult kuiva õhku, ja need, mis kasutavad täiendavat kastmist, kui õhu jahutus on ebapiisav. Mõned süsteemid saavad kombineerida erinevaid küttetootureid, luues mitmekihilisi jahutussüsteeme.

Kuid õhu jahutussüsteemid osutuvad sageli ebaefektiivseks, kuna õhuvoolude segunemine või võimaldavad kuuma ärajätmise kasuta. Lisaks toovad selliste süsteemide paigaldamine sageli kaasa täiendavaid kulutusi õhufilteritele ja pidevale jälgimisele.

Paljud eksperdid usuvad, et vedelikjahutus täidab oma ülesannet paremini. Taani tootja Asetek'i esindaja John Hamill on kindel, et vedelik on umbes 4000 korda tõhusam soojuse hoidmisel ja edastamisel kui õhk. Lawrence Berkeley National Laboratoryi katse käigus, mis viidi läbi koos American Power Conversion'i ja Silicon Valley Leadership Group'iga, oli tõestatud, et vedelikjahutuse ja jahutusvedeliku sissevoolu kasutamise korral saavutasid elektrienergia säästmine mõnel juhul 50% .

Teised tehnoloogiad

Tänapäeval on kolm suunda, mille arendamine aitab andmekeskuste tööd efektiivsemaks muuta: mitme tuumaga protsessorite kasutamine, sisseehitatud jahutussüsteemid ja mikroskeemide taseme jahutus.

Arvutivalmistajad usuvad, et mitme tuumaga protsessorid, tehes rohkem ülesandeid lühema aja jooksul, vähendavad serverite energiatarbimist 40%. Näiteks Egenera ja Emerson Network Power'i CoolFrame lahendus on efektiivne sisseehitatud jahutussüsteem: see tõmbab kuuma õhu, mis väljub serveritest, jahutab seda ja "vabastab" ruumi, vähendades põhiseadmestiku koormust 23% võrra.

Mis puudutab tehnoloogia kiipide jahutamise korral võimaldab see sooja eemaldada otse serveri "kuumadest punktidest", nagu keskprotsessorid, graafikaprotsessorid ning mälu moodulid, ümbritsevast õhust serveririiulis või masinaruumist välja.

Energiaefektiivsuse tõus on tänapäeval tõeline trend, mis pole üllatav, arvestades andmekeskuste energiatarbimist: 25–40% kõigist operatiivkuludest kulub elektriarvete tasumiseks. Kuid peamine probleem on selles, et iga kilovatt-tunn, mida IT-seadmed tarbivad, muudetakse soojuseks, mis eemaldatakse jahutusseadmete abil, nõudes samuti palju energiat. Seetõttu jääb andmekeskuste energiatarbimise vähendamine järgnevate aastate jooksul aktuaalseks – jätkuvalt tulevad välja uued viisid andmekeskuste energiaefektiivsuse tõstmiseks.

Teised materjalid meie blogist Habras:

Allikas: habr.com