🥇"Küpsetada nälga": Mõned viisid andmekeskuste energiatarbimise tõhususe suurendamiseks

Andmete keskuste efektiivse töö tagamiseks kulub täna tõeliselt palju energiat. 2013. aastal kasutasid Ameerika Ühendriikide andmekeskused üle 91 miljardit kilowatt-tundi energiat, mis vastab 34 suure süsi energiatootmise aastasele tulekule.

Elektrienergia on andmekeskuste ettevõtete peamine kululiik, mistõttu nähakse ette meetmeid tõhususe tõstmiseks arvutusinfrastruktuuri töö efektiivsuse suurendamiseks. Selleks kasutatakse erinevaid tehnilisi lahendusi, millest me täna räägime.

/ фото Torkild Retvedt CC

Virtualiseerimine

Kui rääkida energiakulude tõhususest, on virtualiseerimisel mitmeid vaieldamatuid eeliseid. Esiteks tähendab olemasolevate teenuste konsolideerimine väiksemas arvus riistvaraserverites «riistvara» hoolduse kokkuhoidu, mis toob kaasa vähendatud kulud jahutusele, elektrienergiale ja ruumile. Teiseks võimaldab virtualiseerimine riistvararesursside optimeerimist ja paindlikku jaotust virtuaalsete võimsuste otse töö käigus.

NRDC ja Anthesis viidi läbi ühine uurimus uurimus, mille tulemusena selgus, et 3100 serveri asendamine 150 virtuaalse hostiga võib tuua kokkuhoidu elektrikuludes 2,1 miljonit dollarit aastas. Uuritud organisatsioon säästis seadmete hoolduse ja soetamise pealt, vähendas süsteemiadministraatorite arvu, sai andmete taastamise garantiid probleemide korral ning vältis vajadust ehitada veel üks andmekeskus.

Tulemuste põhjal uurimise Gartner prognoosib, et 2016. aastaks ületab paljude ettevõtete virtualiseerimismäär 75% ning kogu turg ulatub 5,6 miljardi dollarini. Siiski on olemas teatud tegurid, mis takistavad virtualiseerimise laialdast kasutuselevõttu. Üks peamisi põhjuseid on andmekeskuste uue töömudeli „ümberkorraldamise“ keerukus, kuna kulud ületavad sageli potentsiaalsed kasud.

Energiatarbimise juhtimissüsteemid

sellised süsteemid võimaldavad tõsta jahutussüsteemi energiatõhusust või vähendada IKT seadmete energiatarbimist, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa kulude minimaalsuse. Sellisel juhul kasutatakse spetsiaalset tarkvara, mis jälgib serverite aktiivsust, energia tarbimist ja kulu ning jaotab koormust automaatselt ning isegi lülitab seadmed välja.

Üks energiatõhususe juhtimise tarkvara tüüpidest on andmekeskuse infrastruktuuri juhtimissüsteemid (DCIM), mis on mõeldud erinevate seadmete energiatõhususe näitajate jälgimiseks, analüüsimiseks ja ennustamiseks. Enamik DCIM-tööriistu ei rakenda energiatõhususe kontrollimiseks IKT ja muude seadmete jaoks, kuid paljud süsteemid on varustatud PUE (Power usage effectiveness) kalkulaatoritega. Intel ja Dell DCIM andmete kohaselt kasutatud 53% IKT juhtidest.

Praegu on enamus riistvarast suunatud energiatõhususele, kuid riistvara soetamise ajal pööratakse sageli rohkem tähelepanu algsele hinnale või jõudlusele kui kogumaksumusele, mis jätab energiatõhusate seadmete ilmumata. Lisaks elektriarvete vähenemisele väheneb ka CO2 heitkoguste hulk atmosfääris.

Andmete tihendamine

On olemas ka vähem ilmsed lähenemisviisid andmekeskuste energiatõhususe suurendamiseks, näiteks andmete hulga vähendamine. Harva kasutatavate andmete tihendamine suuteline võib säästa kuni 30% energiast, isegi arvestades, et tihendamine ja dekompresseerimine tarbivad samuti ressursse. Andmete deduplication võib näidata isegi atraktiivsemaid tulemusi – 40–50%. Samuti tasub märkida, et elektritarbimise vähendamiseks aitab kasutada väikese võimsusega salvestusi «külmadele» andmetele.

Zombi-serverite väljalülitamine

Üks probleeme, mis viib andmekeskustes elektri ebaefektiivse kasutamise, on töötav riistvara. Eksperdid arvavad, et mõned ettevõtted ei suuda õigesti hinnata vajalike ressursside arvu, samas kui teised ostavad serverite võimsusi tuleviku prognooside põhjal. Seetõttu seisavad peaaegu 30% serveritest tööta, tarbides selle ajal energiat 30 miljardi dollari ulatuses aastas.

Samuti, uuringu kohaselt ei suuda IKT juhid tuvastada 15–30% paigaldatud serveritest, kuid nad ei taha seadmeid mahakanda, kartes võimalikud tagajärjed. Ainult 14% küsitletutest tegi ülesandeks mittekasutatavate serverite arvu ja teadis umbes nende arvust.

Üks võimalus selle probleemi lahendamiseks on kasutada avalikke pilvi, mille mudel on tasu vastavalt kasutusele, kus ettevõte maksab ainult reaalselt kasutatavate ressursside eest. Sellises süsteemis töötab juba mitmeid ettevõtteid, ning Aligned Energy andmekeskuse omanik Texases, Plano linnas, väidab, et see aitab klientidel aastas säästa 30–50%.

Andmekeskuse mikrokliima haldamine

Andmekeskuse energiatõhususe mõjutab ruumiline mikrokliima, kus seadmed asuvad. Tõhusate jahutusjaamade töö tagamiseks on oluline vähendada külma kadu, isoleerides andmekeskuse keskkonnamõjudest ja takistades soojust vahetust seinte, lae ja põrandaga. Suurepärane lahendus on aurutõkke kasutamine, mis samas reguleerib ruumi niiskustaset.

Liigne niiskus võib põhjustada seadmete töö hädasid, suurenenud kulumist ja korrosiooni, samas kui liiga madal niiskustase võib tekitada staatilisi elektrilaenguid. ASHRAE määratleb andmekeskuse optimaalse suhtelise niiskuse taseme vahemikus 40% kuni 55%.

Efektiivne õhuvoolude jaotamine võib samuti säästa 20–25% tarbitavast elektrienergiast. Korrektne seadmete paigutus aitab selle saavutamisele: andmekeskuse masinaruumide jagamine "külmade" ja "kuumade" koridorideks. Samuti on oluline tagada koridoride isoleeritus: paigaldada vajalikesse kohtadesse perforatsiooniga plaate ja kasutada serveriridade vahel vaheplaate, et vältida õhuvoolude segunemist.

Samuti tasub läbimõelda mitte ainult seadmete paigutus, vaid ka kliimaseadmete asukoht. Külmade ja kuumade koridoride jaotamisel peaks konditsioneerid olema paigaldatud nurga all kuumade õhuvoolude suunas, et takistada nende sisenemist külma õhu koridori.

Vähemalt sama oluline aspekt temperatuurihalduse tõhususes andmekeskustes on juhtmete paigutus, mis võivad takistada õhuvoolude liikumist, vähendades staatilist survet ja alandades IT-seadmete jahutuse efektiivsust. Probleemi lahendab kaabeldamise korvide liigutamine valealalt lähemale laele.

Looduslik ja vedel jahutus

Suurepärane alternatiiv spetsiaalsetele kliimaseadmete süsteemidele on looduslik jahutus, mida saab kasutada külma aastaajal. Tänapäeva tehnoloogiad võimaldavad vajadusel vahetada õhukonditsioneerid makrotesse. Battelle Laboratoriesi uuringu kohaselt vähendab looduslik jahutus andmekeskuste elektrikulutusi 13%.

Samas on olemas kaks tüüpi makrotesi: need, mis kasutavad ainult kuiva õhku, ja need, mis vajavad lisatoetust, kui õhu jahutus on ebapiisav. Mõned süsteemid võivad kombineerida erinevaid makrotesi, luues mitmetasandilisi jahutussüsteeme.

Kuid õhu jahutussüsteemid osutuvad sageli ebatõhusaks õhuvoolude omavahelise segunemise või võimaluste tõttu mitte kasutada eemaldatud liigset soojust. Lisaks põhjustab selliste süsteemide paigaldamine sageli täiendavaid kulutusi õhufiltritele ja pidevale jälgimisele.

Kuid paljud eksperdid usuvad, et vedel jahutus täidab oma ülesande paremini. Taani tootja Asetek esindaja John Hamill, 189398: on kindel, et vedelik on soe 4000 korda efektiivsem soojusenergia hoidmiseks ja edastamiseks kui õhk. Katse, mida viidi läbi Lawrence Berkeley National Laboratory koostöös American Power Conversion'i ja Silicon Valley Leadership Group'iga, on tõestanud, et vedeliku jahutuse kasutamine ja kraani veetootmine võimaldasid mõnel juhul energiasäästu ulatuda 50%-ni.

Teised tehnoloogiad

Tänapäeval on kolm suunda, mille areng aitab muuta andmekeskuste töö efektiivsemaks: mitme tuumaga protsessorite kasutamine, integreeritud jahutussüsteemid ja mikroskeemide jahutamine.

Arvutivalmistajad usuvad, et mitme tuumaga protsessorid, lõpetades rohkem ülesandeid lühema aja jooksul, vähendavad serverite energiatarbimist 40%. Näiteks Egenera ja Emerson Network Power’i CoolFrame lahendus on tõhus sisseehitatud jahutussüsteem, mis võtab serveritest väljuva kuuma õhu, jahutab selle ja "viskab" ruumi tagasi, vähendades sellega peamise süsteemi koormust 23%.

As for tehnoloogia Üksikutest kiipide jahutuse lahendustest on see, mis suudab suunata soojust otse serveri "kuumadest punktidest", nagu keskprotsessorid, graafikaprotsessorid ja mälumoodulid, ümbruskonna õhku rack'is või väljaspool masinasaalit.

Energiatõhususe suurendamine on tänapäeval tõeline trend, mis ei ole üllatav, arvestades andmekeskuste energiatarbimist: 25–40% kõigist operatiivkuludest ulatub elektriarvete maksma. Kuid peamine probleem seisneb selles, et iga kilovatt-tund, mida IT-seadmed tarbivad, muudetakse soojuseks, mis tuleb seejärel eemaldada jahutusmasinatega, mis nõuavad suurt energiat. Seega energiatõhususe vähendamine andmekeskustes jääb järgnevateks aastateks jätkuvalt asjakohaseks – järjest uusi meetodeid energiaefektiivsuse tõstmiseks ilmub.

Other materials from our blog on Habr:

Allikas: habr.com