グリーンな「実践」: 海外およびロシアのデータセンターが自然への悪影響をどのように軽減するか

データセンターは地球上の総電力の 3 ～ 5% を消費し、中国など一部の国ではこの数字が 7% に達します。 データセンターでは、機器をスムーズに稼働させるために 24 時間 7 日電力が必要です。 その結果、データセンターの運営は大気中への温室効果ガスの排出を引き起こし、自然への悪影響のレベルという点では航空旅行と比較することができます。 私たちは、データセンターが環境にどのような影響を与えるのか、これを変えることができるのか、同様の取り組みがロシアにも存在するのかを調べるために最新の研究を収集しました。

後者によると 探査 グリーン ソリューションを導入する Supermicro の環境に配慮したデータセンターは、環境への影響を 80% 削減できる可能性があります。 そして、節約されたエネルギーは、ラスベガスのすべてのカジノを 37 年間点灯し続けることができます。 しかし現時点では、世界のデータセンターのうち「グリーン」と呼べるのは 12% のみです。

スーパーマイクロレポート IT 業界の代表者 5000 人を対象とした調査に基づいています。 回答者の 86% が、データセンターが環境に及ぼす影響について通常は考えていないことが判明しました。 また、社会的責任や企業のエネルギー効率の評価を懸念しているのはデータセンター管理者のわずか 15% です。 業界は主に、エネルギー効率ではなく運用の回復力に関連する目標に焦点を当ててきました。 後者に焦点を当てることはデータセンターにとって有益ですが、平均的な企業はエネルギー リソースを最大 38 万ドル節約できます。

PUE

PUE (Power Utilization Efficiency) は、データセンターのエネルギー効率を評価する指標です。 この措置は 2007 年にグリーン グリッド コンソーシアムのメンバーによって承認されました。 PUE は、データ センター機器によって直接消費されるエネルギーに対する、データ センターによって消費される電気エネルギーの比率を反映します。 したがって、データセンターがネットワークから 10 MW の電力を受け取り、すべての機器が 5 MW を「維持」する場合、PUE インジケーターは 2 になります。測定値の「ギャップ」が減少し、電力のほとんどが機器に到達すると、 、理想的な指標となる傾向にある係数は XNUMX です。

Uptime Institute が 900 月に実施した Global Data Center Survey では、XNUMX のデータセンター オペレーターを調査し、世界平均 PUE を明らかにしました。 оценили 1,59で。 全体として、この数字は 2013 年以来この水準で変動しています。 比較のために、2013 年の PUE は 1,65、2018 年 - 1、58 年 - 2019 でした。

PUE は異なるデータセンターや地域を比較するのに十分公平ではありませんが、Uptime Institute はそのような比較表を作成しています。

比較が不公平なのは、一部のデータセンターがより悪い気候条件に位置しているという事実によるものです。 したがって、アフリカにある従来のデータセンターを冷却するには、北欧にあるデータセンターよりもはるかに多くの電力が必要になります。

最もエネルギー効率の悪いデータセンターがラテンアメリカ、アフリカ、中東、およびアジア太平洋地域の一部にあるのは当然です。 PUE 指標の点で最も「模範的」だったのは、ヨーロッパと、米国とカナダを統合した地域でした。 ちなみに、これらの国ではより多くの回答者がおり、それぞれデータセンタープロバイダーが 95 社と 92 社でした。

この調査では、ロシアとCIS諸国のデータセンターも評価されました。 しかし、調査に参加した回答者はわずか 9 名でした。 国内および「近隣」データセンターの PUE は 1,6 でした。

PUEを下げる方法

自然冷却

による リサーチ、データセンターで消費される全エネルギーの約 40% が人工冷却システムの稼働に費やされます。 自然空冷（フリークーリング）の採用により大幅なコストダウンに貢献します。 このシステムでは、外気を濾過し、加熱または冷却してサーバールームに供給します。 「排気」熱風は外部に排出されるか、必要に応じて流入空気と部分的に混合されます。

フリークーリングの場合、気候が非常に重要です。 データセンターの部屋の外気温度がより適切であればあるほど、部屋を望ましい「状態」にするために必要なエネルギーは少なくなります。

さらに、データセンターを貯水池の近くに配置することもできます。この場合、貯水池からの水をデータセンターの冷却に使用できます。 ちなみに、Stratistics MRCの予測によると、液冷技術の市場規模は2023年までに4,55億XNUMX万ドルに達すると予想されており、その種類には浸漬冷却（機器を液浸油に浸漬する）、断熱冷却（蒸発技術に基づく、Facebookで使用されている）などがあります。データセンター）、熱交換（必要な温度の冷却剤が機器を備えたラックに直接送られ、過剰な熱が除去されます）。

フリークーリングとそれが Selectel でどのように機能するかについて詳しくは →

機器の監視と適時の交換

データセンターで利用可能な容量を適切に使用することも、エネルギー効率の向上に役立ちます。 すでに購入したサーバーは、顧客のタスクのために動作するか、アイドル時間中にエネルギーを消費しない必要があります。 制御を維持する XNUMX つの方法は、インフラストラクチャ管理ソフトウェアを使用することです。 たとえば、データセンター インフラストラクチャ管理 (DCIM) システムです。 このようなソフトウェアは、サーバーの負荷を自動的に再分散し、未使用のデバイスの電源を切り、冷却ファンの速度に関する推奨事項を作成します (これも過剰な冷却によるエネルギーを節約するため)。

データセンターのエネルギー効率を向上させるための重要な部分は、機器をタイムリーに更新することです。 古いサーバーは、ほとんどの場合、新世代のサーバーよりもパフォーマンスとリソース消費量が劣ります。 したがって、PUE を下げるために、できるだけ頻繁に機器を更新することが推奨されます。これを毎年行う企業もあります。 Supermicro の調査結果: ハードウェアのリフレッシュ サイクルを最適化すると、電子機器廃棄物が 80% 以上削減され、データ センターの生産性が 15% 向上します。

お金をかけずにデータセンターのエコシステムを最適化する方法もあります。 たとえば、サーバー キャビネットの隙間を塞いで冷気の漏れを防止したり、ホット アイルまたはコールド アイルを隔離したり、高負荷のサーバーをデータ センターの涼しい部分に移動したりすることができます。

物理サーバーの数が減り、仮想マシンの数が増える

VMware は、仮想サーバーに切り替えることで、場合によっては消費電力を最大 80% 削減できると推定しています。 これは、少数の物理マシンに多数の仮想サーバーを配置すると、ハードウェアのメンテナンス、冷却、電力のコストが論理的に削減されるという事実によって説明されます。

実験 NRDC と Anthesis は、3 台のサーバーを 000 台の仮想マシンに置き換えると、電気コストが 150 万ドル節約されることを示しました。

とりわけ、仮想化により、プロセス内の仮想リソース (プロセッサ、メモリ、ストレージ) を再配分して増やすことが可能になります。 したがって、電気は稼働を確保するためにのみ消費され、アイドル状態の機器のコストは除外されます。

もちろん、エネルギー効率を向上させるために代替エネルギー源を選択することもできます。 これを実現するために、一部のデータセンターではソーラーパネルと風力発電機を使用しています。 ただし、これらは非常に高価なプロジェクトであり、大企業のみが余裕を持って行うことができます。

「グリーン」の実践

世界のデータセンターの数 成長しました 500 年の 000 万人から 2012 万人以上に増加し、電力消費量は 8 年ごとに XNUMX 倍になっています。 データセンターに必要な発電量は、化石燃料の燃焼によって生じる炭素排出量に直接関係しています。

英国オープン大学の科学者 カウントデータセンターは世界の CO2 排出量の 2% を生成しているということです。 これは世界最大手の航空会社が排出する量とほぼ同じだ。 2019年のグリーンピース調査によると、中国の44のデータセンターに電力を供給するために、発電所は2018年に99万トンのCO₂を大気中に排出した。

Apple、Google、Facebook、Akamai、Microsoft などの世界の主要企業は、自然への悪影響に責任を負い、「グリーン」テクノロジーを使用してその影響を軽減しようとしています。 このように、Microsoft CEO Satya Nadella は、2030 年の創業以来、2050 年までに炭素排出量のマイナスレベルを達成し、1975 年までに排出量の影響を完全に排除するという同社の意向について語った。

しかし、これらの巨大企業は計画を実行するのに十分なリソースを持っています。 本文では、あまり知られていないいくつかの「グリーン化」データセンターについて言及します。

コロス

ソース
バレンゲン (ノルウェー) にあるこのデータセンターは、100% 再生可能エネルギーで電力を供給するデータセンターとしての地位を確立しています。 そのため、機器の動作を確保するために、サーバーや水力発電機、風力発電機などの冷却に水が使われています。 2027 年までに、データセンターの電力量は 1000 MW を超える予定です。 現在、コロスでは電力を 60% 節約しています。

次世代データ

ソース
英国のデータセンターは、BT グループ、IBM、Logica などの通信関連企業にサービスを提供しています。 2014 年に NGD は、理想的な PUE である XNUMX を達成したと発表しました。 データ センターの屋根に設置されたソーラー パネルにより、データ センターのエネルギー効率は最大に近づきました。 しかし、専門家たちはこのややユートピア的な結果に疑問を呈した。

スイスのフォートノックス

ソース
このデータセンターは一種のロフトプロジェクトです。 このデータセンターは、核紛争に備えてスイス軍が建設した冷戦時代の古いバンカーの跡地に「成長」した。 実際、データセンターは地球表面のスペースを占有していないという事実に加えて、その冷却システムには地下湖からの氷河水も使用されています。 このおかげで、冷却システムの温度は摂氏8度に保たれます。

エクイニクス AM3

ソース
アムステルダムにあるデータ センターは、インフラストラクチャに帯水層熱エネルギー貯蔵冷却塔を使用しています。 冷たい空気が暑い廊下の温度を下げます。 さらに、データセンターでは液体冷却システムが使用されており、加熱された廃水はアムステルダム大学の暖房に使用されています。

ロシアには何があるのか

勉強 「データセンター 2020」 CNews は、ロシア最大のデータセンター サービス プロバイダーの間でラック数が増加していることを明らかにしました。 2019 年の増加率は 10% (最大 36,5 千) であり、2020 年にはラック数がさらに 20% 増加する可能性があります。 データセンタープロバイダーは、今年記録を樹立し、さらに 6961 個のラックを顧客に提供すると約束しています。

上の 評価 CNews によると、データセンターの運用性を確保するために使用されるソリューションと機器のエネルギー効率は非常に低いレベルにあり、有効電力 1 W が非実稼働コストの最大 50% を占めています。

それにもかかわらず、ロシアのデータセンターには PUE 指標を削減する動機があります。 しかし、多くのプロバイダーにとって進歩の原動力は、環境や社会的責任への配慮ではなく、経済的利益です。 持続不可能なエネルギー消費にはコストがかかります。

州レベルでは、データセンターの運営に関する環境基準はなく、「グリーン」イニシアチブを実施する企業に対する経済的インセンティブもありません。 したがって、ロシアでは依然としてデータセンターの個人的な責任です。

国内のデータセンターで環境への意識を示す最も一般的な方法は次のとおりです。

1. よりエネルギー効率の高い冷却装置方法（自由冷却システムおよび液体冷却）への移行。
2. データセンターからの機器および間接廃棄物の廃棄。
3. 環境キャンペーンへの参加や環境プロジェクトへの投資を通じて、データセンターが自然に与える悪影響を補います。

キリル・マレバノフ氏、セレクテル社テクニカルディレクター

現在、Selectel データ センターの PUE は 1,25 (レニングラード地域のドゥブロフカ DC)、1,15 ～ 1,20 (モスクワの Berzarina-2 DC) です。 当社はこの比率を監視し、冷却、照明、その他の運用面でよりエネルギー効率の高いソリューションを使用するよう努めています。 現在、最新のサーバーはほぼ同じ量のエネルギーを消費するため、10 W を目指して極限まで戦っても意味がありません。 ただし、データセンターに電力を供給する機器に関しては、アプローチが変わりつつあり、エネルギー効率の指標にも注目しています。

リサイクルについて言えば、セレクテルは機器のリサイクルに携わる数社と契約を締結しています。 サーバーだけでなく、無停電電源装置からのバッテリー、冷却システムからのエチレングリコールなど、他の多くのものがスクラップに送られます。 データセンターに到着する機器の梱包材である古紙も回収し、リサイクルしています。

Selestel はさらに進んで「Green Selectel」プログラムを開始しました。 今後、同社はデータセンターで稼働するサーバーごとに毎年19本の木を植えることになる。 同社は20月000日、モスクワとレニングラード地域で初の大規模植林を実施した。 合計200万本の木が植えられ、将来的には年間最大000億リットルの酸素を生産できるようになる。 プロモーションはこれで終わりではなく、年間を通じて「グリーン」への取り組みも実施する予定です。 新しいプロモーションについてはウェブサイトで確認できます 「グリーンセレクテル」 と 会社の電報チャンネル.

出所： habr.com