Зарядды контролдоочу менен күн серверинин биринчи прототиби. Сүрөт:
2018-жылдын сентябрында Low-Tech журналынын энтузиасты . Максаты энергияны керектөөнү ушунчалык кыскартуу болчу, ошондуктан бир күн панели үйдө өзүн өзү башкарган сервер үчүн жетиштүү болот. Бул оңой эмес, анткени сайт 24 саат иштеши керек. Келгиле, акыры эмне болгонун карап көрөлү.
Сиз серверге бара аласыз , учурдагы энергия керектөөсүн жана батареянын заряд деңгээлин текшериңиз. Сайт баракчадагы суроо-талаптардын минималдуу санына жана минималдуу трафикке ылайыкташтырылган, ошондуктан ал Хабрдан келген трафиктин көбөйүшүнө туруштук бериши керек. Иштеп чыгуучунун эсептөөлөрү боюнча, бир уникалдуу келүүчү үчүн энергия керектөө 0,021 Вт саатты түзөт.
31-жылдын 2020-январында таң атканга чейин анын 42% батареясы калган. Барселонада таң жергиликтүү убакыт боюнча 8:04тө батат, андан кийин күн панелинен агым агып чыгышы керек.
Эмне үчүн?
Он жыл мурда адистер Интернеттин өнүгүшү коомдун “дематериализациясына”, универсалдуу санариптештирүүгө жана натыйжада энергияны жалпы керектөөнү кыскартууга өбөлгө түзөт. Алар жаңылган. Негизи интернет өзү талап кылган , жана бул көлөмдөр өсүп жатат.
IT компаниялары энергиянын альтернативдүү булактарына өтүү демилгесин көтөрүштү, бирок бул азыр мүмкүн эмес. Бардык маалымат борборлору дүйнөдөгү бардык күн жана шамал орнотмолорунан үч эсе көп энергия керектейт. Андан да жаманы, күн панелдерин жана шамал турбиналарын өндүрүү жана үзгүлтүксүз алмаштыруу Ошондуктан, бүгүнкү күндө казылып алынган отундардан (мунай, газ, уран) баш тартуу мүмкүн эмес. Бирок бул резервдер көпкө созулбайт, ошондуктан биз сөзсүз түрдө жаңылануучу булактардын эсебинен кантип жашоону ойлонушубуз керек. Анын ичинде компьютердик инфраструктуранын, анын ичинде веб-серверлердин иштеши.
Төмөн технологиялуу журнал Веб баракчалар өтө тез шишип кетет. Орточо барак көлөмү 2010-жылдан 2018-жылга чейин өстү , жана мобилдик сайттар үчүн - 0,15 МБдан 1,6 МБга чейин, эскичил баа.
Трафиктин көлөмүнүн өсүшү (1 мегабайт маалымат берүү үчүн зарыл болгон энергия), бул интернеттин энергияны керектөөнүн тынымсыз өсүшүн шарттайт. Оор жана көбүрөөк жүктөлгөн сайттар тармактык инфраструктуранын жүгүн гана көбөйтпөстөн, компьютерлердин жана смартфондордун “жашоо циклин” кыскартат, аларды тез-тез ыргытып, жаңыларын чыгарууга туура келет. .
Анан, албетте, жумуштун көбөйүшүн жашоо образынын өзү жаратат: адамдар дээрлик бардык убактысын Интернетте өткөрүшөт жана ар кандай веб-кызматтарга көп ишенишет. Заманбап коомду булуттук IT инфраструктурасы (социалдык тармактар, мессенджерлер, почта ж.б.)сиз элестетүү кыйын.
Сервер жана веб-сайттын конфигурациясы
В Веб-сервердин аппараттык конфигурациясы жана программалык стекти кеңири сүрөттөлгөн.
Бир такталуу компьютер аз энергия керектөө жана энергияны башкаруу чип сыяктуу пайдалуу кошумча функциялар үчүн тандалган . Бул тактайдан жана батареядан учурдагы чыңалуу жана ток боюнча статистиканы суроого мүмкүндүк берет. Микросхема автоматтык түрдө батарея менен DC конекторунун ортосунда электр кубатын алмаштырат, мында ток күн панелинен агып чыгат. Ошентип, батареянын колдоосу менен серверди үзгүлтүксүз электр энергиясы менен камсыздоо мүмкүн.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Алгач аккумулятор катары кубаттуулугу 6600 мАч (болжол менен 24 Вт саат) литий-полимердик аккумулятор тандалып алынган, андан кийин кубаттуулугу 84,4 Вт саат болгон коргошун-кислоталуу аккумулятор орнотулган.
Иштөө системасы SD картадан жүктөлөт. OS 1 ГБ ашык эмес ээлейт жана статикалык веб-сайты болжол менен 30 Мб болсо да, 10 16 ГБ классынан кичине картаны сатып алуунун экономикалык мааниси жок болчу.
Сервер интернетке Барселонадагы 100 Мбит/сек үй байланышы жана стандарттуу керектөөчү роутер аркылуу туташат. Ал үчүн статикалык IP дареги сакталган. Дээрлик ар бир адам өз батиринде мындай сайтты орното алат; портторду жергиликтүү IPге багыттоо үчүн брандмауэр орнотууларын бир аз өзгөртүү керек:
HTTP үчүн 80ден 80ге чейинки порт HTTPS үчүн 443-443 порту SSH үчүн 22ден 22ге чейинки порт
Операциондук система Debian бөлүштүрүү жана ядро негизделген , ал AllWinner чиптери бар жалгыз такталар үчүн иштелип чыккан.
Веб-сервер үчүн 50 ватттык күн панели жана автордун батириндеги конок бөлмөсүн жарыктандыруу үчүн 10 ватттык күн панели
Система тарабынан түзүлгөн статикалык сайт (Python тилинде сайт генератору). Статикалык сайттар ылдамыраак жүктөлөт жана процессорду азыраак талап кылат, ошондуктан алар динамикалык түрдө түзүлгөн баракчаларга караганда энергияны үнөмдүү. Тема үчүн баштапкы кодду караңыз. .
Абдан маанилүү жагдай - бул сүрөттү кысуу, анткени бул оптималдаштыруусуз веб-баракчаларды 1 мегабайттан кичирээк кылуу дээрлик мүмкүн эмес. Оптималдаштыруу үчүн сүрөттөрдү жарым өңдүү сүрөттөргө айландыруу чечими кабыл алынды. Маселен, бул жерде өткөн кылымда коммутатордогу телефон оператор аялдардын сүрөтү, .
Жана бул жерде оптималдаштырылган боз түстөгү сүрөт үч түс менен (кара, ак, боз). Оптикалык иллюзиядан улам көрүүчүлөргө үчтөн ашык түс бардай сезилет.
Жарым тон сүрөттөрү өлчөмдү оптималдаштыруу үчүн гана эмес (бир кыйла күмөндүү чечим), ошондой эле эстетикалык себептерден улам тандалып алынган. Бул эски сүрөттөрдү иштетүү ыкмасы белгилүү бир стилдик өзгөчөлүктөргө ээ, ошондуктан сайт бир аз уникалдуу дизайнга ээ.
Оптималдаштыруудан кийин Low-Tech Magazine веб-сайтындагы 623 иллюстрация көлөмү 194,2 МБдан 21,3 МБга чейин, башкача айтканда, 89% га кыскарган.
Бардык эски макалалар жаңы макалаларды жазуу үчүн, ошондой эле камдык көчүрмөнү сактоо үчүн Markdown программасына айландырылган. . Бардык сценарийлер жана трекерлер, ошондой эле логотиптер сайттан алынып салынды. Кардардын браузериндеги демейки шрифт колдонулат. "Логотип" катары - солго жебе менен баш тамгалар менен журналдын аталышы: LOW←TECH MAGAZINE. Сүрөттүн ордуна болгону 16 байт.
Токтоп калган учурда "офлайн окуу" мүмкүнчүлүгү уюштурулган: тексттер жана сүрөттөр RSS каналына экспорттолот. 100% мазмунду кэштөө иштетилди, анын ичинде HTML.
Дагы бир оптималдаштыруу nginxте HTTP2 жөндөөлөрүн иштетүү болуп саналат, ал HTTP/1.1ге салыштырмалуу трафикти бир аз азайтат жана баракты жүктөө убактысын кыскартат. Таблица беш башка барак боюнча жыйынтыктарды салыштырат.
| | FP | БИЗ | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|------ -| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | 1.30s | 1.49s | 1.54s | 1.79s | 1.55s | | Сүрөттөр | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | үнөмдөө | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Толук nginx конфигурациясы:
root@solarserver:/var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Expires map
map $sent_http_content_type $expires {
default off;
text/html 7d;
text/css max;
application/javascript max;
~image/ max;
}
server {
listen 80;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
location / {
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
}
server{
listen 443 ssl http2;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
charset UTF-8; #improve page speed by sending the charset with the first response.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (save html pages for 7 days, rest as long as possible, no caching on frontpage)
expires $expires;
location @index {
add_header Last-Modified $date_gmt;
add_header Cache-Control 'no-cache, no-store';
etag off;
expires off;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Compression
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_vary on;
gzip_comp_level 6;
gzip_buffers 16 8k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
#Caching (save html page for 7 days, rest as long as possible)
expires $expires;
# Logs
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# SSL Settings:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Improve HTTPS performance with session resumption
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Enable server-side protection against BEAST attacks
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Disable SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Lower the buffer size to increase TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Enable HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Enable OCSP stapling (http://blog.mozilla.org/security/2013/07/29/ocsp-stapling-in-firefox)
ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
resolver 87.98.175.85 193.183.98.66 valid=300s;
resolver_timeout 5s;
}15 айлык эмгектин жыйынтыгы
12-жылдын 2018-декабрынан 28-жылдын 2019-ноябрына чейин сервер көрсөткөн . Бул аба ырайынын начардыгынан жыл бою токтоп калуу 399 саатты түздү дегенди билдирет.
Бирок акыркы эки айды эсепке албаганда иштөө убактысы 98,2%ды түздү, ал эми токтоп калуу болгону 152 саатты түздү, деп жазышат иштеп чыгуучулар. Акыркы эки айда кубат керектөө программалык камсыздоонун жаңыруусунан улам көбөйгөндө иштөө убактысы 80% га чейин төмөндөдү. Ар бир түнү сайт бир нече саатка иштебей турду.
Статистикалык маалыматтарга ылайык, бир жыл ичинде (3-жылдын 2018-декабрынан 24-жылдын 2019-ноябрына чейин) сервердин электр энергиясын керектөөсү 9,53 кВт саатты түзгөн. Фотоэлектрдик системада чыңалууну өзгөртүүдөн жана аккумулятордун разрядынан улам олуттуу жоготуулар катталды. Күн контроллери 18,10 кВт/саат жылдык керектөөнү көрсөттү, бул системанын эффективдүүлүгү болжол менен 50% түзөт.
Жөнөкөйлөштүрүлгөн диаграмма. Ал 12ден 5 вольтко чейинки чыңалуу өзгөрткүчтү жана аккумулятордук ампер-саат метрди көрсөтпөйт.
Изилдөө мезгилинде сайтка 865 000 уникалдуу зыяратчылар келген. Күн орнотулган электр энергиясынын бардык жоготууларын кошкондо, бир уникалдуу келүүчүгө энергия керектөө 0,021 Вт саатты түздү. Ошентип, өндүрүлгөн бир киловатт-саат күн энергиясы дээрлик 50 000 уникалдуу зыяратчыларды тейлөөгө жетет.
Эксперименттин жүрүшүндө ар кандай өлчөмдөгү күн батареялары сыналды. Таблицада ар түрдүү өлчөмдөгү күн батареяларын колдонууда ар кандай кубаттуулуктагы батарейкаларды заряддоо үчүн канча убакыт талап кылынарын эсептөөлөр көрсөтүлгөн.
Биринчи жыл ичинде веб-сервердин орточо энергия керектөөсү, анын ичинде бардык энергия жоготуулары 1,97 Ватт түздү. Эсептөө көрсөткөндөй, веб-сайтты жылдын эң кыска түнүндө (8 саат 50 мүнөт, 21-июнь) түнү бою иштетүү үчүн 17,40 ватт-саат сактоо кубаты керектелет, ал эми эң узун түндө (14 саат 49 мүнөт, 21-декабрда) 29,19 керек. .XNUMX Вт.
Коргошун-кислота батарейкалары жарым кубаттуулуктан төмөн кубатталбашы керек болгондуктан, оптималдуу күндүзгү жарык (60x2 Вт) менен эң узак түнгө туруштук берүү үчүн серверге 29,19 Вт батарейка керектелет. Жылдын көпчүлүк бөлүгүндө система 86,4 Вт батарейка жана 50 Вт күн панели менен иштеген, андан кийин жогоруда айтылган 95-98% иштөө убактысына жеткен.
Иштөө убактысы 100%
100% иштөө үчүн, батареянын кубаттуулугун жогорулатуу керек. Бир күндүк өтө начар аба ырайынын ордун толтуруу үчүн (маанилүү электр энергиясы жок) 47,28 ватт-саат (24 саат × 1,97 ватт) сактоо керек.
1-жылдын 2019-декабрынан 12-жылдын 2020-январына чейин тутумга 168 ватттык аккумулятор орнотулган, анын иш жүзүндөгү сыйымдуулугу 84 ватт-саат. Бул сайттын эки түн жана бир күн иштеши үчүн жетиштүү сактагыч. Конфигурация жылдын эң караңгы мезгилинде сыналган, бирок аба ырайы салыштырмалуу жакшы болгон - жана көрсөтүлгөн мезгил ичинде иштөө убактысы 100% болгон.
Бирок бир нече жыл бою 100% иштөө убактысына кепилдик берүү үчүн, сиз жаман аба ырайы бир нече күн сакталып турган эң начар сценарийди карашыңыз керек болот. Эсептөө көрсөткөндөй, веб-сайтты төрт күн бою энергиясы аз же жок болгон онлайн режиминде кармоо үчүн сизге кубаттуулугу 440 ватт-саат болгон коргошун-кислота аккумулятору керек болот, бул унаанын аккумуляторунун көлөмүнө барабар.
Иш жүзүндө, аба ырайынын жакшы шарттарында 48 Вт коргошун-кислота аккумулятору серверди марттан сентябрга чейин түнү бою кармап турат. 24 Вт батарейка серверди максимум 6 саатка жетет, башкача айтканда, айга жараша ар кандай убакытта болсо да, ал ар түнү өчүрүлөт.
Жалпысынан алганда, кээ бир сайттар түн ичинде иштөөгө муктаж эмес, келгендердин саны аз болгондо, дешет Low-Tech Magazineдин жигиттери. Мисалы, бул аймактык шаардык басылма болсо, анда башка убакыт алкактарынан келгендер эмес, жергиликтүү тургундар гана келишет.
Башкача айтканда, ар кандай трафиги жана ар кандай иштөө убактысы бар сайттар үчүн ар кандай кубаттуулуктагы батареялар жана ар кандай өлчөмдөгү күн панелдери керектелет.
Автор канча энергия талап кылынарын эсептеп берет өндүрүш күн панелдери өздөрү (камтылган энергия) жана бул сумманы 10 жыл күтүлгөн кызмат мөөнөтү боюнча бөлсө, канча болот.
Ошентип, панелдерди өндүрүүдө жана иштетүүдө керектелүүчү күйүүчү майлардын эквивалентин эсептөөгө болот. Low-Tech Magazine ишинин биринчи жылында алардын системасы (50 Вт панел, 86,4 Вт батарейка) болжол менен 9 кг зыяндуу газдарды же 3 литр бензинди күйгүзүүгө барабар экенин аныктады: болжол менен 50-ге барабар. жылдык машина км саякат.
Эгерде сервер күн панелдеринен эмес, жалпы электр тармагынан иштетилсе, анда эквиваленттүү эмиссия алты эсе аз көрүнөт: 1,54 кг (Испан энергетикасы альтернативдик энергиянын жана атомдук электр станцияларынын үлүшү жогору). Бирок бул таптакыр туура салыштыруу эмес, деп жазат автор, анткени ал күн инфраструктурасынын камтылган энергиясын эске алат, бирок жалпы энергетикалык тармак үчүн бул көрсөткүчтү, башкача айтканда, аны курууга жана колдоого кеткен чыгымдарды эске албайт. .
Андан ары жакшыртуу
Өткөн убакыттын ичинде бир катар оптималдаштыруулар жүргүзүлдү, алар сервердин кубатын керектөөсүн азайтты. Мисалы, бир учурда иштеп чыгуучу жалпы 6,63 ТБ трафиктин 11,15 ТБсы мазмунду ар бир бир нече мүнөт сайын тартып турган бир туура эмес RSS каналын ишке ашыруудан пайда болгонун байкаган. Бул мүчүлүштүктөрдү оңдогондон кийин сервердин энергия керектөөсү (энергияны жоготууларды эсепке албаганда) 1,14 Вттан болжол менен 0,95 Вт чейин азайган. Пайда аз сезилиши мүмкүн, бирок 0,19 Вт айырмасы суткасына 4,56 ватт-саат дегенди билдирет, бул сервердин 2,5 сааттан ашык батареянын иштөө мөөнөтүнө туура келет.
Биринчи жылы натыйжалуулугу 50% гана болгон. Аккумуляторду заряддоодо жана кубаттоодо (22%), ошондой эле чыңалууну 12 Втан (күн ФВ системасы) 5 Вга (USB) которууда жоготуулар байкалган, мында жоготуулар 28%га чейин болгон. Иштеп чыгуучу анын оптималдуу эмес чыңалуу өзгөрткүчү (контроллер орнотулган USB жок) бар экенин мойнуна алат, андыктан сиз бул пунктту оптималдаштырып же 5V күн орнотуусуна өтсөңүз болот.
Энергияны сактоонун натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн коргошун-кислота батарейкаларын кымбатыраак литий-иондук батарейкаларга алмаштырууга болот, алардын заряды/разряды азыраак (<10%). Азыр дизайнер компактты карап жатат (CAES), анын өмүрү ондогон жылдарды түзөт, бул анын өндүрүшүндө азыраак көмүртек изин билдирет.
Компакт кысылган аба энергия аккумулятору,
Кошумча шамал турбинасын орнотуу каралып жатат (болушу мүмкүн ) жана панелдерди күнгө карай буруш үчүн күн трекерин орнотуу. Трекер электр энергиясын өндүрүүнү 30% га көбөйтүүгө мүмкүндүк берет.
Системанын натыйжалуулугун жогорулатуунун дагы бир жолу - аны масштабдоо. Серверде көбүрөөк веб-сайттарды көтөрүп, көбүрөөк серверлерди ишке киргизиңиз. Ошондо бир сайтка энергия керектөө төмөндөйт.
Күн хостинг компаниясы. Иллюстрация: Диего Мармолехо
Эгер сиз батириңиздин бардык балконун күн батареялары менен жаап, күн энергиясы менен иштеген веб-хостинг компаниясын ачсаңыз, бир кардардын баасы бир веб-сайтка караганда кыйла төмөн болот: масштабдуу экономика.
Жалпысынан алганда, бул эксперимент белгилүү бир чектөөлөрдү эске алуу менен компьютер инфраструктурасынын кайра жаралуучу энергия булактарында иштөөсү толук мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
Теориялык жактан алганда, мындай сервер дүйнөнүн башка бөлүктөрүндө чагылдырылган болсо, батареясыз деле иштей алат. Мисалы, Жаңы Зеландия менен Чилиде күзгүлөрдү орнотуңуз. Ал жерде күн батареялары Барселонада түн киргенде иштейт.
Source: www.habr.com