Oggi, un'enorme quantità di energia viene spesa per garantire il funzionamento efficace dei data center. Nel 2013, solo i data center degli Stati Uniti hanno consumato 91 miliardi di chilowattora di energia, equivalenti alla produzione annuale di 34 grandi centrali elettriche a carbone.
L'elettricità rimane una delle principali voci di spesa per le aziende proprietarie dei data center, quindi stanno cercando di l'efficienza operativa delle infrastrutture informatiche. A tal fine, vengono adottate diverse soluzioni tecniche, di cui oggi parleremo.
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Virtualizzazione
Quando si tratta di migliorare l'efficienza energetica, la virtualizzazione offre diversi vantaggi innegabili. Prima di tutto, la consolidazione dei servizi esistenti su un minor numero di server hardware consente di risparmiare sui costi di manutenzione dell'hardware, il che significa ridurre le spese per il raffreddamento, l'elettricità e gli spazi occupati. In secondo luogo, la virtualizzazione consente di ottimizzare l'uso delle risorse hardware e di le potenze virtuali direttamente durante il funzionamento.
Le aziende NRDC e Anthesis hanno condotto uno studio congiunto e abbiamo scoperto che sostituendo 3100 server con 150 host virtuali si possono ottenere risparmi sui costi energetici pari a $2,1 milioni all'anno. L'organizzazione oggetto di studio ha risparmiato sui costi di manutenzione e acquisto dell'hardware, ha ridotto il personale degli amministratori di sistema, ha ottenuto garanzie di recupero dati in caso di problemi ed è riuscita ad evitare la costruzione di un ulteriore data center.
In base ai risultati Gartner prevede che nel 2016 il livello di virtualizzazione di molte aziende supererà il 75%, e il mercato sarà valutato a $5,6 miliardi. Tuttavia, ci sono alcuni fattori che limitano la diffusione della virtualizzazione. Una delle principali ragioni è la complessità della ‘riorganizzazione’ dei data center secondo il nuovo modello operativo, poiché i costi per farlo superano spesso i potenziali benefici.
Sistemi di gestione del consumo energetico
Questi sistemi consentono di migliorare l'efficienza energetica del sistema di raffreddamento o di ridurre il consumo energetico dell'hardware IT, il che porta a una minimizzazione dei costi. In questo caso viene utilizzata una tecnologia specifica. , che monitora l'attività dei server, il consumo e il costo dell'energia elettrica, ridistribuendo automaticamente il carico e persino spegnendo le attrezzature.
Uno dei tipi di software per la gestione del consumo energetico è rappresentato dai sistemi di gestione delle infrastrutture dei data center (DCIM), utilizzati per controllare, analizzare e prevedere le prestazioni di efficienza energetica delle varie attrezzature. La maggior parte degli strumenti DCIM non è utilizzata per il controllo diretto del consumo energetico delle attrezzature IT e di altro tipo, ma molti sistemi sono dotati di calcolatori PUE (Power Usage Effectiveness). Secondo i dati di Intel e Dell DCIM, tali soluzioni 53% dei manager IT.
Oggi gran parte dell'hardware è già orientata a un consumo energetico efficiente, ma durante l'acquisto dell'hardware spesso si presta maggiore attenzione al prezzo iniziale o alle prestazioni, piuttosto che al costo totale di proprietà, il che fa sì che l'attrezzatura a risparmio energetico rimanga Oltre a ridurre le bollette dell'elettricità, tale attrezzatura anche la quantità di emissioni di CO2 nell'atmosfera.
Compressione dei dati
Esistono anche approcci meno evidenti per migliorare l'efficienza energetica dei data center, come la riduzione della quantità di dati memorizzati. La compressione dei dati poco utilizzati può far risparmiare fino al 30% di energia, tenendo conto del fatto che anche la compressione e la decompressione richiedono risorse. La deduplicazione dei dati può mostrare risultati ancora più interessanti – dal 40% al 50%. È importante notare che ridurre il consumo energetico è anche facilitato dall'uso di storage a bassa potenza per i dati "freddi".
Disabilitare i "server zombie"
Uno dei problemi che porta a un uso inefficiente dell'elettricità nei data center è l'attrezzatura inattiva. Gli esperti , indicano che alcune aziende non riescono a valutare correttamente il numero di risorse necessarie, mentre altre acquistano capacità di server con una previsione eccessiva. Di conseguenza, quasi il 30% dei server rimane inattivo, consumando energia per un valore di $30 miliardi all'anno.
Tuttavia, secondo uno studio, i manager IT Identificare dal 15 al 30% dei server installati, ma non dismettere le attrezzature per timore delle possibili conseguenze. Solo il 14% degli intervistati ha tenuto traccia dei server inutilizzati e conosceva il loro numero approssimativo.
Una delle soluzioni a questo problema è l'utilizzo di cloud pubblici con un modello di pagamento pay-as-you-go, in cui l'azienda paga solo per la potenza effettivamente utilizzata. Molte aziende operano già secondo questo schema, e il proprietario del data center Aligned Energy a Plano, Texas, afferma che questo consente ai clienti di risparmiare dal 30 al 50% all'anno.
Gestione del microclima del data center
Sull'efficienza energetica del data center il microclima dell'ambiente in cui si trovano le attrezzature. Per un funzionamento efficace degli impianti di raffreddamento è necessario minimizzare le perdite di freddo, isolando il data center dall'influenza dell'ambiente esterno e prevenendo lo scambio di calore attraverso le pareti, il soffitto e il pavimento. Un ottimo modo è la barriera al vapore, che regola anche il livello di umidità nell'ambiente.
Un'elevata umidità può portare a vari errori nel funzionamento delle attrezzature, un'usura accelerata e corrosione, mentre un'umidità troppo bassa può causare la formazione di scariche elettrostatiche. definisce il livello ottimale di umidità relativa per un data center nell'intervallo del 40-55%.
Una distribuzione efficace dei flussi d'aria può anche far risparmiare il 20-25% dell'energia elettrica consumata. A questo proposito, è utile posizionare correttamente i rack attrezzature: separando le sale server in corridoi "freddi" e "caldi". È necessario garantire anche l'isolamento dei corridoi: installare le piastre forate nei punti necessari e utilizzare pannelli di chiusura tra le file di server per prevenire la miscelazione dei flussi d'aria.
È importante considerare non solo la disposizione delle attrezzature, ma anche quella dei sistemi climatici. Quando si separano le sale in corridoi "freddi" e "caldi", i condizionatori devono essere installati perpendicolarmente ai flussi d'aria calda, per evitare che questi ultimi penetrino nel corridoio con aria fredda.
Un aspetto altrettanto importante nella gestione efficace della temperatura nei data center è la disposizione dei cavi, che può ostacolare il flusso d'aria, riducendo la pressione statica e diminuendo l'efficienza del raffreddamento delle apparecchiature IT. Spostare le canaline di cablaggio da sotto il pavimento flottante verso il soffitto può risolvere il problema.
Raffreddamento naturale e a liquido
Un'ottima alternativa ai sistemi di climatizzazione specializzati è il raffreddamento naturale, utilizzabile nei periodi freddi dell'anno. Oggi la tecnologia consente di passare all'uso di un economizzatore quando le condizioni atmosferiche lo permettono. Secondo uno studio della Battelle Laboratories, il raffreddamento naturale riduce i costi dell'energia dei data center del 13%.
Esistono due tipi di economizzatori: quelli che utilizzano solo aria secca e quelli che impiegano un'ulteriore irrigazione quando l'aria non è sufficiente per il raffreddamento. Alcuni sistemi possono combinare diversi tipi di economizzatori per formare sistemi di raffreddamento multilivello.
Tuttavia, i sistemi di raffreddamento ad aria spesso risultano inefficaci a causa della miscelazione dei flussi d'aria o dell'impossibilità di utilizzare il calore residuo dissipato. Inoltre, l'installazione di tali sistemi comporta spesso costi aggiuntivi per i filtri dell'aria e un monitoraggio costante.
Molti esperti ritengono che il raffreddamento a liquido gestisca meglio il suo compito. John Hamill, rappresentante del fornitore danese Asetek, specializzato nella creazione di sistemi di raffreddamento a liquido per server, , sostiene che il liquido è circa 4.000 volte più efficace in termini di immagazzinamento e trasferimento di calore rispetto all'aria. Durante un esperimento condotto dal Lawrence Berkeley National Laboratory in collaborazione con American Power Conversion e Silicon Valley Leadership Group è stato , che grazie all'uso del raffreddamento a liquido e all'immissione dell'acqua da una torre evaporativa, in alcuni casi il risparmio energetico ha raggiunto il 50%.
Altre tecnologie
Oggi esistono tre direzioni il cui sviluppo contribuirà a rendere il lavoro dei data center più efficiente: l'uso di processori multicore, sistemi di raffreddamento integrati e raffreddamento a livello di chip.
I produttori di computer sono convinti che i processori multicore, completando un maggior numero di compiti in breve tempo, ridurranno il consumo energetico dei server del 40%. Un esempio di efficienza del sistema di raffreddamento integrato è la soluzione CoolFrame di Egenera ed Emerson Network Power. Essa preleva l'aria calda emessa dai server, la raffredda e la 'espelle' nell'ambiente, riducendo così il carico sul sistema principale del 23%.
Per quanto riguarda Il raffreddamento a livello di chip consente di dissipare il calore direttamente dai 'punti caldi' del server, come le unità di elaborazione centrale, le unità di elaborazione grafica e i moduli di memoria, nell'aria circostante del rack o oltre i confini della sala macchine.
L'aumento dell'efficienza energetica è diventato oggi una vera e propria tendenza, e non sorprende, dato il volume di consumo dei data center: il 25-40% di tutte le spese operative sono destinate al pagamento delle bollette elettriche. Tuttavia, la vera sfida è che ogni kilowattora consumato dall'hardware IT si trasforma in calore, che deve poi essere rimosso tramite attrezzature di raffreddamento, che richiedono molta energia. Pertanto, nei prossimi anni, la riduzione del consumo energetico dei data center rimarrà un tema rilevante, con l'emergere di nuovi modi per migliorare l'efficienza energetica dei data center.
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Fonte: habr.com
