امروزه انرژی زیادی برای اطمینان از عملکرد کارآمد مراکز داده صرف می شود. در سال 2013، تنها مراکز داده ایالات متحده بودند حدود 91 میلیارد کیلووات ساعت انرژی، برابر با تولید سالانه 34 نیروگاه بزرگ زغال سنگ.
برق یکی از اقلام اصلی هزینه برای شرکت هایی است که دارای مراکز داده هستند، به همین دلیل است که آنها تلاش می کنند کارایی زیرساخت های محاسباتی برای این کار از راه حل های فنی مختلفی استفاده می شود که امروز در مورد برخی از آنها صحبت خواهیم کرد.
/ عکس
مجازی سازی
هنگامی که صحبت از بهبود بهره وری انرژی می شود، مجازی سازی چندین مزیت قانع کننده دارد. اول، ادغام سرویس‌های موجود بر روی سرورهای سخت‌افزاری کمتر، امکان صرفه‌جویی در تعمیر و نگهداری سخت‌افزار را فراهم می‌کند که به معنای هزینه‌های خنک‌کننده، انرژی و فضا کمتر است. ثانیا، مجازی سازی به شما امکان می دهد تا استفاده از منابع سخت افزاری را به صورت انعطاف پذیر بهینه کنید قدرت مجازی درست در فرآیند کار.
NRDC و Anthesis یک مشترک برگزار کردند و دریافت که با جایگزینی 3100 سرور با 150 میزبان مجازی، هزینه انرژی می تواند 2,1 میلیون دلار در سال کاهش یابد. سازمانی که مورد علاقه بود در تعمیر و نگهداری و خرید تجهیزات صرفه جویی کرد، کارکنان مدیران سیستم را کاهش داد، در صورت بروز هرگونه مشکل ضمانت بازیابی اطلاعات را دریافت کرد و از نیاز به ساخت مرکز داده دیگر خلاص شد.
با توجه به نتایج گارتنر، در سال 2016، سطح مجازی سازی بسیاری از شرکت ها از 75% فراتر خواهد رفت و ارزش بازار خود به 5,6 میلیارد دلار خواهد رسید. یکی از دلایل اصلی مشکل "بازسازی" مراکز داده با مدل عملیاتی جدید است، زیرا هزینه های این کار اغلب از مزایای بالقوه بیشتر است.
سیستم های مدیریت انرژی
چنین سیستم هایی امکان افزایش بهره وری انرژی سیستم خنک کننده یا کاهش مصرف انرژی تجهیزات فناوری اطلاعات را فراهم می کند که در نهایت منجر به به حداقل رساندن هزینه ها می شود. در این مورد، ویژه که بر فعالیت سرور، مصرف انرژی و هزینه نظارت می کند، بار را به طور خودکار توزیع می کند و حتی تجهیزات را خاموش می کند.
یکی از انواع نرم افزارهای مدیریت انرژی، سیستم های مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM) است که برای نظارت، تجزیه و تحلیل و پیش بینی بهره وری انرژی تجهیزات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. بیشتر ابزارهای DCIM برای نظارت مستقیم بر مصرف انرژی IT و سایر تجهیزات استفاده نمی‌شوند، اما بسیاری از سیستم‌ها دارای ماشین‌حساب PUE (اثر مصرف انرژی) هستند. به گفته اینتل و Dell DCIM، چنین راه حل هایی 53 درصد از مدیران فناوری اطلاعات
اکثر سخت افزارهای امروزی در حال حاضر به گونه ای طراحی شده اند که انرژی کارآمدی داشته باشند، اما خرید سخت افزار اغلب به جای هزینه کل مالکیت، بر قیمت اولیه یا عملکرد تأکید بیشتری دارد و باعث می شود که سخت افزار کم مصرف باقی بماند. . این قبیل تجهیزات علاوه بر کاهش قبوض انرژی همچنین میزان انتشار CO2 در جو.
متراکم سازی داده ها
همچنین رویکردهای کمتر آشکاری برای بهبود بهره وری انرژی مراکز داده وجود دارد، به عنوان مثال، کاهش مقدار داده های ذخیره شده. فشرده سازی داده هایی که به ندرت استفاده می شوند حتی با در نظر گرفتن این واقعیت که منابع برای فشرده سازی و رفع فشار نیز مصرف می شود تا 30٪ در مصرف انرژی صرفه جویی کنید. حذف داده ها می تواند نتیجه جذاب تری را نشان دهد - 40-50%. شایان ذکر است که استفاده از ذخیره سازی کم مصرف برای داده های "سرد" نیز به کاهش مصرف انرژی کمک می کند.
غیرفعال کردن سرورهای زامبی
یکی از مشکلاتی که منجر به مصرف ناکارآمد انرژی در مراکز داده می شود، تجهیزات بیکار هستند. کارشناسان که برخی از شرکت ها نمی توانند به طور واقع بینانه مقدار منابع مورد نیاز را برآورد کنند، در حالی که برخی دیگر ظرفیت سرور را با چشم اندازی به آینده خریداری می کنند. در نتیجه، تقریباً 30 درصد از سرورها بیکار هستند و 30 میلیارد دلار در سال انرژی مصرف می کنند.
در عین حال، بر اساس مطالعه، مدیران فناوری اطلاعات 15 تا 30 درصد از سرورهای نصب شده را شناسایی کنید، اما از ترس عواقب احتمالی، تجهیزات را حذف نکنید. تنها 14 درصد از پاسخ دهندگان سوابق سرورهای استفاده نشده را نگه داشته و تعداد تقریبی آنها را می دانستند.
یکی از گزینه‌های حل این مشکل، استفاده از ابرهای عمومی با مدل پرداخت پرداختی است، زمانی که شرکت فقط برای ظرفیت واقعی استفاده می‌کند. بسیاری از شرکت‌ها در حال حاضر از این طرح استفاده می‌کنند و مالک مرکز داده انرژی Aligned در پلانو، تگزاس، ادعا می‌کند که به مشتریان اجازه می‌دهد 30 تا 50 درصد در سال صرفه‌جویی کنند.
کنترل آب و هوا مرکز داده
در مورد بهره وری انرژی مرکز داده میکرو اقلیم اتاقی که تجهیزات در آن قرار دارد. برای اینکه واحدهای خنک کننده به طور موثر کار کنند، لازم است با جداسازی اتاق مرکز داده از محیط خارجی و جلوگیری از انتقال حرارت از طریق دیوارها، سقف و کف، تلفات سرما به حداقل برسد. یک راه عالی مانع بخار است که سطح رطوبت اتاق را نیز تنظیم می کند.
رطوبت بیش از حد می تواند منجر به خطاهای مختلف در عملکرد تجهیزات، افزایش سایش و خوردگی شود، در حالی که رطوبت بسیار کم می تواند منجر به تخلیه الکترواستاتیک شود. سطح بهینه رطوبت نسبی را برای یک مرکز داده در محدوده 40 تا 55٪ تعیین می کند.
توزیع کارآمد جریان هوا همچنین می تواند 20-25٪ در مصرف انرژی صرفه جویی کند. قرار دادن صحیح قفسه های تجهیزات به این امر کمک می کند: تقسیم اتاق های کامپیوتر مرکز داده به راهروهای "سرد" و "گرم". در این مورد، اطمینان از عایق بودن راهروها ضروری است: برای جلوگیری از اختلاط جریان هوا، صفحات سوراخ دار را در مکان های لازم نصب کنید و از پانل های خالی بین ردیف های سرور استفاده کنید.
همچنین ارزش دارد که نه تنها مکان تجهیزات، بلکه مکان سیستم آب و هوا را نیز در نظر بگیرید. هنگام تقسیم سالن به راهروهای "سرد" و "گرم"، کولرهای گازی باید عمود بر جریان هوای گرم نصب شوند تا از نفوذ هوای سرد به داخل راهرو جلوگیری شود.
یکی از جنبه‌های به همان اندازه مهم مدیریت حرارتی مؤثر در مرکز داده، قرار دادن سیم‌هایی است که می‌تواند جریان هوا را مسدود کند، فشار ساکن را کاهش دهد و راندمان خنک‌کننده تجهیزات فناوری اطلاعات را کاهش دهد. این وضعیت را می توان با نزدیک کردن سینی های کابل از زیر طبقه برآمده به سقف اصلاح کرد.
خنک کننده طبیعی و مایع
یک جایگزین عالی برای سیستم های کنترل آب و هوای اختصاصی، خنک کننده طبیعی است که در فصول سرد سال قابل استفاده است. امروزه، فناوری امکان تغییر به استفاده از اکونومایزر را در زمانی که آب و هوا اجازه می دهد را ممکن می سازد. بر اساس مطالعه‌ای که توسط آزمایشگاه Battelle انجام شد، خنک‌سازی رایگان هزینه‌های انرژی مرکز داده را تا ۱۳ درصد کاهش می‌دهد.
دو نوع اکونومایزر وجود دارد: آنهایی که فقط از هوای خشک استفاده می کنند و آنهایی که زمانی که هوا به اندازه کافی خنک نشده از آبیاری اضافی استفاده می کنند. برخی از سیستم ها می توانند انواع مختلفی از اکونومایزرها را برای تشکیل سیستم های خنک کننده چند سطحی ترکیب کنند.
اما سیستم های خنک کننده هوا اغلب به دلیل اختلاط جریان های هوا یا ناتوانی در استفاده از گرمای اضافی حذف شده بی اثر هستند. علاوه بر این، نصب چنین سیستم هایی اغلب مستلزم هزینه های اضافی برای فیلترهای هوا و نظارت مداوم است.
بسیاری از کارشناسان معتقدند خنک کننده مایع کار خود را بهتر انجام می دهد. نماینده فروشنده دانمارکی Asetek، متخصص در ایجاد سیستم های خنک کننده مایع برای سرورها، جان همیل، این مایع از نظر ذخیره و انتقال گرما تقریباً 4 هزار برابر بیشتر از هوا کارآمدتر است. و طی آزمایشی که توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی با همکاری شرکت تبدیل نیرو آمریکا و گروه رهبری سیلیکون ولی انجام شد، ، که به لطف استفاده از خنک کننده مایع و تامین آب از برج خنک کننده در برخی موارد صرفه جویی در مصرف انرژی به 50 درصد می رسید.
سایر فناوری ها
امروزه، سه حوزه وجود دارد که توسعه آنها به کارآمدتر شدن مراکز داده کمک می کند: استفاده از پردازنده های چند هسته ای، سیستم های خنک کننده یکپارچه و خنک سازی در سطح تراشه.
سازندگان کامپیوتر بر این باورند که پردازنده های چند هسته ای با انجام کارهای بیشتر در مدت زمان کمتر، مصرف انرژی سرور را تا 40 درصد کاهش می دهند. نمونه ای از اثربخشی یک سیستم خنک کننده یکپارچه، راه حل CoolFrame از Egenera و Emerson Network Power است. هوای گرمی که از سرورها خارج می شود را می گیرد، آن را خنک می کند و به داخل اتاق "پرتاب می کند" و در نتیجه بار سیستم اصلی را تا 23٪ کاهش می دهد.
با توجه به اینکه خنک کننده تراشه، اجازه می دهد تا گرما مستقیماً از نقاط داغ سرور مانند واحدهای پردازش مرکزی، واحدهای پردازش گرافیکی و ماژول های حافظه به هوای محیط رک یا خارج از اتاق کامپیوتر منتقل شود.
افزایش بهره وری انرژی امروزه به یک روند واقعی تبدیل شده است، که با توجه به حجم مصرف مراکز داده تعجب آور نیست: 25 تا 40٪ از کل هزینه های عملیاتی از پرداخت قبوض برق است. اما مشکل اصلی این است که هر کیلووات ساعت مصرف شده توسط تجهیزات فناوری اطلاعات به گرما تبدیل می‌شود که سپس توسط تجهیزات خنک‌کننده انرژی بر حذف می‌شود. بنابراین، در سال های آینده، کاهش مصرف انرژی در مراکز داده از بین نخواهد رفت - روش های بیشتری برای افزایش بهره وری انرژی در مراکز داده ظاهر می شود.
مطالب دیگر از وبلاگ ما در Habré:
منبع: www.habr.com