Oggi viene spesa molta elettricità per garantire il funzionamento efficiente dei data center. Nel 2013 lo erano solo i data center statunitensi circa 91 miliardi di kilowattora di energia, pari alla produzione annua di 34 grandi centrali elettriche a carbone.
L'elettricità rimane una delle principali voci di spesa per le aziende che possiedono data center, motivo per cui stanno tentando di farlo efficienza dell’infrastruttura informatica. Per questo vengono utilizzate varie soluzioni tecniche, di alcune delle quali parleremo oggi.
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Virtualizzazione
Quando si tratta di migliorare l’efficienza energetica, la virtualizzazione presenta numerosi vantaggi interessanti. Innanzitutto, il consolidamento dei servizi esistenti su un numero inferiore di server hardware consente di risparmiare sulla manutenzione dell'hardware, il che significa minori costi di raffreddamento, alimentazione e spazio. In secondo luogo, la virtualizzazione consente di ottimizzare l'utilizzo delle risorse hardware e in modo flessibile potere virtuale proprio nel processo di lavoro.
NRDC e Anthesis hanno tenuto una riunione e ha scoperto che sostituendo 3100 server con 150 host virtuali, i costi energetici potrebbero essere ridotti di 2,1 milioni di dollari all'anno. L'organizzazione oggetto di interesse ha risparmiato sulla manutenzione e sull'acquisto di attrezzature, ha ridotto il personale degli amministratori di sistema, ha ricevuto la garanzia di recupero dei dati in caso di problemi e si è sbarazzata della necessità di costruire un altro data center.
Secondo i risultati Gartner, nel 2016, il livello di virtualizzazione di molte aziende supererà il 75% e il mercato stesso sarà valutato a 5,6 miliardi di dollari. Tuttavia, ci sono alcuni fattori che frenano l'adozione diffusa della virtualizzazione. Uno dei motivi principali rimane la difficoltà di “ricostruire” i data center secondo un nuovo modello operativo, poiché i costi spesso superano i potenziali benefici.
Sistemi di gestione dell'energia
Tali sistemi consentono di aumentare l'efficienza energetica del sistema di raffreddamento o di ridurre il consumo energetico delle apparecchiature IT, il che alla fine porta alla minimizzazione dei costi. In questo caso, uno speciale , che monitora l'attività del server, il consumo energetico e i costi, ridistribuendo automaticamente il carico e persino spegnendo l'apparecchiatura.
Un tipo di software di gestione dell'energia sono i sistemi di gestione dell'infrastruttura del data center (DCIM), utilizzati per monitorare, analizzare e prevedere l'efficienza energetica di varie apparecchiature. La maggior parte degli strumenti DCIM non vengono utilizzati per monitorare direttamente il consumo energetico dell'IT e di altre apparecchiature, ma molti sistemi sono dotati di calcolatori PUE (Power Usage Effectiveness). Secondo Intel e Dell DCIM, tali soluzioni 53% dei responsabili IT.
La maggior parte dell'hardware oggi è già progettato per essere efficiente dal punto di vista energetico, ma l'acquisto dell'hardware spesso pone maggiormente l'accento sul prezzo iniziale o sulle prestazioni piuttosto che sul costo totale di proprietà, lasciando che l'hardware efficiente dal punto di vista energetico rimanga . Oltre a ridurre le bollette energetiche, tali apparecchiature anche la quantità di emissioni di CO2 nell’atmosfera.
Compressione dei dati
Esistono anche approcci meno ovvi per migliorare l’efficienza energetica dei data center, ad esempio riducendo la quantità di dati archiviati. Compressione dei dati utilizzati raramente risparmiare fino al 30% di energia, anche tenendo conto del fatto che le risorse vengono consumate anche per la compressione e la decompressione. La deduplicazione dei dati può mostrare un risultato ancora più interessante: 40–50%. Vale la pena notare che l’uso di storage a basso consumo per i dati “freddi” aiuta anche a ridurre il consumo energetico.
Disabilitare i server zombie
Uno dei problemi che portano a un consumo energetico inefficiente nei data center sono le apparecchiature inattive. Esperti che alcune aziende non possono stimare realisticamente la quantità di risorse necessarie, mentre altre acquistano la capacità del server con uno sguardo al futuro. Di conseguenza, quasi il 30% dei server è inattivo e consuma 30 miliardi di dollari di energia all’anno.
Allo stesso tempo, secondo lo studio, i responsabili IT identificare dal 15 al 30% dei server installati, ma non cancellare l'attrezzatura, temendo le possibili conseguenze. Solo il 14% degli intervistati teneva un registro dei server inutilizzati e ne conosceva il numero approssimativo.
Un’opzione per risolvere questo problema è utilizzare i cloud pubblici con un modello di pagamento a consumo, in cui l’azienda paga solo per la capacità effettivamente utilizzata. Molte aziende utilizzano già questo schema e il proprietario del data center Aligned Energy a Plano, in Texas, afferma che consente ai clienti di risparmiare dal 30 al 50% all'anno.
Climatizzazione del data center
Sull’efficienza energetica dei data center microclima della stanza in cui si trova l'apparecchiatura. Affinché le unità di raffreddamento funzionino in modo efficiente, è necessario ridurre al minimo le perdite di freddo isolando la sala del data center dall'ambiente esterno e impedendo il trasferimento 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 nella stanza.
Un'umidità troppo elevata può portare a vari errori nel funzionamento dell'apparecchiatura, maggiore usura e corrosione, mentre un'umidità troppo bassa può portare a scariche elettrostatiche. determina il livello ottimale di umidità relativa per un data center nell'intervallo dal 40 al 55%.
Una distribuzione efficiente del flusso d’aria può anche far risparmiare il 20-25% del consumo energetico. Il corretto posizionamento dei rack delle apparecchiature aiuterà in questo: dividere le sale computer del data center in corridoi “freddi” e “caldi”. In questo caso è necessario garantire l'isolamento dei corridoi: installare piastre forate nei punti necessari e utilizzare pannelli ciechi tra le file di server per evitare la miscelazione dei flussi d'aria.
Vale anche la pena considerare non solo l'ubicazione delle apparecchiature, ma anche l'ubicazione del sistema climatico. Quando si divide la sala in corridoi “freddi” e “caldi”, i condizionatori devono essere installati perpendicolarmente ai flussi di aria calda per evitare che quest'ultima penetri nel corridoio con aria fredda.
Un aspetto altrettanto importante di un'efficace gestione termica in un data center è il posizionamento dei cavi, che possono ostruire il flusso d'aria, riducendo la pressione statica e l'efficienza di raffreddamento delle apparecchiature IT. La situazione può essere corretta spostando le passerelle portacavi da sotto il pavimento sopraelevato più vicino al soffitto.
Raffreddamento naturale e liquido
Un’ottima alternativa ai sistemi di climatizzazione dedicati è il raffrescamento naturale, utilizzabile durante le stagioni fredde. Oggi la tecnologia consente di passare all’utilizzo di un economizzatore quando il tempo lo consente. Secondo uno studio di Battelle Laboratories, il freecooling riduce i costi energetici dei data center del 13%.
Esistono due tipi di economizzatori: quelli che utilizzano solo aria secca e quelli che utilizzano un'irrigazione aggiuntiva quando l'aria non è sufficientemente raffreddata. Alcuni sistemi possono combinare diversi tipi di economizzatori per formare sistemi di raffreddamento multilivello.
Ma i sistemi di raffreddamento ad aria sono spesso inefficaci a causa della miscelazione dei flussi d’aria o dell’incapacità di utilizzare il calore in eccesso rimosso. 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 svolga meglio il suo lavoro. Rappresentante del fornitore danese Asetek, specializzato nella creazione di sistemi di raffreddamento a liquido per server, John Hamill, quel liquido è circa 4mila volte più efficiente in termini di immagazzinamento e trasferimento di calore rispetto all’aria. E durante un esperimento condotto dal Lawrence Berkeley National Laboratory in collaborazione con l’American Power Conversion Corporation e il Silicon Valley Leadership Group, , che grazie all'utilizzo del raffreddamento a liquido e all'alimentazione idrica dalla torre di raffreddamento, in alcuni casi, il risparmio energetico ha raggiunto il 50%.
Altre tecnologie
Oggi sono tre le aree il cui sviluppo contribuirà a rendere i data center più efficienti: l'uso di processori multi-core, sistemi di raffreddamento integrati e raffreddamento a livello di chip.
I produttori di computer ritengono che i processori multi-core, completando più attività in un periodo di tempo più breve, ridurranno il consumo energetico dei server del 40%. Un esempio dell'efficacia di un sistema di raffreddamento integrato è la soluzione CoolFrame di Egenera ed Emerson Network Power. Prende l'aria calda che esce dai server, la raffredda e la “getta” nella stanza, riducendo così il carico sul sistema principale del 23%.
Per quanto riguarda raffreddamento del chip, consente il trasferimento del calore direttamente dai punti caldi del server, come unità di elaborazione centrale, unità di elaborazione grafica e moduli di memoria, all'aria ambiente del rack o all'esterno della sala computer.
Oggi l’aumento dell’efficienza energetica è diventata una vera tendenza, il che non sorprende, dato il volume di consumo dei data center: il 25–40% di tutte le spese operative deriva dal pagamento delle bollette elettriche. Ma il problema principale è che ogni kilowattora consumato dalle apparecchiature IT viene convertito in calore, che viene poi rimosso dalle apparecchiature di raffreddamento ad alta intensità energetica. Pertanto, nei prossimi anni, la riduzione del consumo energetico dei data center non cesserà di essere rilevante: appariranno sempre più nuovi modi per aumentare l'efficienza energetica dei data center.
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Fonte: habr.com