L-ewwel prototip ta 'server solari b'kontrollur ta' ċarġ. Ritratt:
F'Settembru 2018, entużjast minn Low-tech Magazine . L-għan kien li jitnaqqas il-konsum tal-enerġija tant li panel solari wieħed ikun biżżejjed għal server self-hosted tad-dar. Dan mhux faċli, għax is-sit irid jaħdem 24 siegħa kuljum. Ejja naraw x'ġara fl-aħħar.
Tista' tmur fuq is-server , iċċekkja l-konsum attwali tal-enerġija u l-livell ta 'ċarġ tal-batterija. Is-sit huwa ottimizzat għal numru minimu ta 'talbiet mill-paġna u traffiku minimu, għalhekk għandu jiflaħ żieda qawwija fit-traffiku minn Habr. Skont il-kalkoli tal-iżviluppatur, il-konsum tal-enerġija għal kull viżitatur uniku huwa 0,021 Wh.
Eżatt qabel is-sebħ tal-31 ta’ Jannar 2020, kien fadal 42% tal-batterija. Dawn f'Barċellona fit-8:04 ħin lokali, wara li l-kurrent għandu joħroġ mill-pannell solari.
Għaliex?
Għaxar snin ilu esperti li l-iżvilupp tal-Internet jikkontribwixxi għad-"dematerjalizzazzjoni" tas-soċjetà, id-diġitalizzazzjoni universali - u, bħala riżultat, tnaqqis fil-konsum ġenerali tal-enerġija. Kienu żbaljati. Fil-fatt, l-Internet innifsu talab , u dawn il-volumi jkomplu jikbru.
Il-kumpaniji tal-IT nedew inizjattivi biex jaqilbu għal sorsi tal-enerġija alternattivi, iżda dan issa huwa impossibbli. Iċ-ċentri tad-dejta kollha jikkonsmaw tliet darbiet aktar enerġija milli jiġġeneraw l-installazzjonijiet solari u tar-riħ kollha fid-dinja. Saħansitra agħar, il-produzzjoni u s-sostituzzjoni regolari ta 'pannelli solari u turbini tar-riħ , għalhekk, illum huwa sempliċement impossibbli li jiġu abbandunati l-fjuwils fossili (żejt, gass, uranju). Iżda dawn ir-riżervi mhux se jdumu ħafna, għalhekk inevitabbilment ikollna naħsbu dwar kif ngħixu fuq sorsi rinnovabbli. Inkluż it-tħaddim ta' infrastruttura tal-kompjuter, inklużi servers tal-web.
Magazine ta 'teknoloġija baxxa Il-paġni tal-web jintefħu malajr wisq. Id-daqs medju tal-paġna żdied mill-2010 sal-2018 , u għal siti mobbli - minn 0,15 MB sa 1,6 MB, stima konservattiva.
Żieda fil-volumi tat-traffiku (l-enerġija meħtieġa biex tittrasmetti 1 megabyte ta 'informazzjoni), li tikkawża żieda kostanti fil-konsum tal-enerġija tal-Internet. Siti itqal u aktar mgħobbija mhux biss iżidu t-tagħbija fuq l-infrastruttura tan-netwerk, iżda wkoll iqassru ċ-"ċiklu tal-ħajja" tal-kompjuters u l-ismartphones, li jridu jintremew aktar spiss u jiġu prodotti oħrajn ġodda, li wkoll .
U ovvjament, iż-żieda fil-piż tax-xogħol hija maħluqa mill-istil tal-ħajja nnifsu: in-nies iqattgħu kważi l-ħin kollu tagħhom fuq l-Internet u jiddependu ħafna fuq diversi servizzi tal-web. Diġà huwa diffiċli li wieħed jimmaġina s-soċjetà moderna mingħajr infrastruttura tal-IT tal-cloud (netwerks soċjali, messaġġiera instantanja, posta, eċċ.)
Konfigurazzjoni tas-server u tal-websajt
В Il-konfigurazzjoni tal-ħardwer u l-munzell tas-softwer tas-server tal-web huma deskritti fid-dettall.
Kompjuter b'bord wieħed magħżula għal konsum baxx ta 'enerġija u karatteristiċi addizzjonali utli bħal ċippa tal-ġestjoni tal-enerġija . Jippermettilek titlob statistika dwar il-vultaġġ u l-kurrent kurrenti mill-bord u l-batterija. Il-mikroċirkwit awtomatikament jaqleb l-enerġija bejn il-batterija u l-konnettur DC, fejn il-kurrent jgħaddi mill-pannell solari. Għalhekk, provvista ta 'enerġija mingħajr interruzzjoni lis-server b'appoġġ tal-batterija hija possibbli.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Inizjalment, batterija tal-polimeru tal-litju b'kapaċità ta '6600 mAh (madwar 24 Wh) ġiet magħżula bħala batterija, imbagħad ġiet installata batterija taċ-ċomb-aċidu b'kapaċità ta' 84,4 Wh.
Is-sistema operattiva tibda mill-karta SD. Għalkemm l-OS ma jieħux aktar minn 1 GB u l-websajt statika hija ta 'madwar 30 MB, ma kien hemm l-ebda sens ekonomiku fix-xiri ta' karta iżgħar minn Klassi 10 16 GB.
Is-server jgħaqqad mal-Internet permezz ta 'konnessjoni tad-dar ta' 100Mbps f'Barċellona u router standard tal-konsumatur. Indirizz IP statiku huwa riżervat għalih. Kważi kulħadd jista' jwaqqaf sit bħal dan fl-appartament tiegħu; trid tibdel ftit is-settings tal-firewall biex tgħaddi l-portijiet għall-IP lokali:
Port 80 sa 80 għal HTTP Port 443 sa 443 għal HTTPS Port 22 sa 22 għal SSH
Sistema operattiva ibbażat fuq id-distribuzzjoni u l-kernel Debian , li hija mfassla għal bordijiet singoli b'ċipep AllWinner.
Panew solari ta’ 50 watt għal server tal-web u pannell solari ta’ 10 watts għad-dawl tal-kamra tal-għixien fl-appartament tal-awtur
Sit statiku ġġenerat mis-sistema (ġeneratur tas-sit f'Python). Is-siti statiċi jgħabbu aktar malajr u huma inqas intensivi fuq is-CPU, għalhekk huma ħafna aktar effiċjenti fl-enerġija minn paġni ġenerati b'mod dinamiku. Ara l-kodiċi tas-sors għat-tema. .
Punt importanti ħafna huwa l-kompressjoni tal-immaġni, peress li mingħajr din l-ottimizzazzjoni huwa kważi impossibbli li tagħmel paġni tal-web iżgħar minn 1 megabyte. Għall-ottimizzazzjoni, ġie deċiż li r-ritratti jiġu kkonvertiti f'immaġini halftone. Pereżempju, hawn ritratt ta' operaturi tat-telefon nisa fuq switchboard fl-aħħar seklu, .
U hawn immaġni ottimizzata fuq skala griża tad-daqs bi tliet kuluri (iswed, abjad, griż). Minħabba l-illużjoni ottika, jidher lit-telespettatur li hemm aktar minn tliet kuluri.
Ir-ritratti ta 'halftone intgħażlu mhux biss biex jottimizzaw id-daqs (deċiżjoni pjuttost dubjuża), iżda wkoll għal raġunijiet estetiċi. Din it-teknika antika tal-ipproċessar tal-immaġni għandha ċerti karatteristiċi stilistiċi, għalhekk is-sit għandu disinn kemmxejn uniku.
Wara l-ottimizzazzjoni, 623 illustrazzjoni fuq il-websajt Low-tech Magazine naqsu fid-daqs minn 194,2 MB għal 21,3 MB, jiġifieri b'89%.
L-artikoli qodma kollha ġew konvertiti għal Markdown għal faċilità ta 'kitba ta' artikli ġodda, kif ukoll għal faċilità ta 'backup permezz . L-iskripts u t-trackers kollha, kif ukoll il-logos, tneħħew mis-sit. Tintuża l-font default fil-browser tal-klijent. Bħala "logo" - l-isem tar-rivista b'ittri kbar bi vleġġa fuq ix-xellug: LOW←TECH MAGAZINE. 16-il byte biss minflok stampa.
F’każ ta’ waqfien, ġiet organizzata l-possibbiltà ta’ “qari offline”: it-testi u l-istampi jiġu esportati għal RSS feed. Il-caching ta' kontenut ta' 100% huwa attivat, inkluż HTML.
Ottimizzazzjoni oħra qed tippermetti settings HTTP2 f'nginx, li jnaqqas xi ftit it-traffiku u jnaqqas il-ħin tat-tagħbija tal-paġna meta mqabbel ma 'HTTP/1.1. It-tabella tqabbel ir-riżultati għal ħames paġni differenti.
| | FP | WE | 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 | | Stampi | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | tfaddil | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Konfigurazzjoni sħiħa nginx:
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;
}Riżultati ta' 15-il xahar ta' ħidma
Għall-perjodu mit-12 ta’ Diċembru 2018 sat-28 ta’ Novembru, 2019, is-server wera . Dan ifisser li minħabba l-maltemp il-waqfien għas-sena kien ta’ 399 siegħa.
Imma jekk ma tqisx l-aħħar xahrejn, l-uptime kien 98,2%, u l-waqfien kien biss 152 siegħa, jiktbu l-iżviluppaturi. Uptime niżel għal 80% fl-aħħar xahrejn meta l-konsum tal-enerġija żdied minħabba aġġornament tas-softwer. Kull lejl is-sit niżel għal diversi sigħat.
Skont l-istatistika, għas-sena (mit-3 ta’ Diċembru 2018 sal-24 ta’ Novembru 2019), il-konsum tal-elettriku tas-server kien ta’ 9,53 kWh. Telf sinifikanti fis-sistema fotovoltajka minħabba l-konverżjoni tal-vultaġġ u l-iskarigu tal-batterija ġie rreġistrat. Il-kontrollur solari wera konsum annwali ta '18,10 kWh, li jfisser li l-effiċjenza tas-sistema hija ta' madwar 50%.
Dijagramma simplifikata. Ma jurix konvertitur tal-vultaġġ minn 12 sa 5 volt u miter tal-ampere-siegħa tal-batterija
Matul il-perjodu ta 'studju, 865 viżitatur uniku żaru s-sit. Inkluż it-telf kollu tal-enerġija fl-installazzjoni solari, il-konsum tal-enerġija għal kull viżitatur uniku kien 000 Wh. Għalhekk, kilowatt-siegħa ta 'enerġija solari ġġenerata hija biżżejjed biex isservi kważi 0,021 viżitatur uniku.
Matul l-esperiment, ġew ittestjati pannelli solari ta 'daqsijiet differenti. It-tabella turi kalkoli ta 'kemm se tieħu biex iċċarġjaw batteriji ta' kapaċitajiet differenti meta jintużaw pannelli solari ta 'daqsijiet differenti.
Il-konsum medju tal-enerġija tas-server tal-web matul l-ewwel sena, inkluż it-telf kollu tal-enerġija, kien 1,97 Watts. Il-kalkolu juri li t-tħaddim ta' websajt matul il-lejl fl-iqsar lejl tas-sena (8 sigħat 50 minuti, 21 ta' Ġunju) jeħtieġ 17,40 watt-siegħa ta' qawwa ta' ħażna, u fl-itwal lejl (14-il siegħa 49 minuta, 21 ta' Diċembru) għandek bżonn 29,19. .XNUMX Wh.
Peress li l-batteriji taċ-ċomb-aċidu m'għandhomx jarmu taħt nofs il-kapaċità, is-server jeħtieġ batterija ta '60 Wh biex jgħix l-itwal lejl b'dawl ottimali bi nhar (2x29,19 Wh). Għall-biċċa l-kbira tas-sena, is-sistema ħadmet b'batterija ta '86,4 Wh u pannell solari ta' 50 watt, u mbagħad inkiseb il-ħin ta 'tħaddim ta' 95-98% imsemmi hawn fuq.
Uptime 100%
Għal 100% uptime, huwa meħtieġ li tiżdied il-kapaċità tal-batterija. Biex tikkumpensa għal jum wieħed ta 'temp ħażin ħafna (mingħajr ġenerazzjoni ta' enerġija sinifikanti), huma meħtieġa 47,28 watt-siegħa (24 siegħa × 1,97 watts) ta 'ħażna.
Mill-1 ta 'Diċembru, 2019 sat-12 ta' Jannar, 2020, ġiet installata batterija ta '168 watt fis-sistema, li għandha kapaċità ta' ħażna prattika ta '84 watt-siegħa. Dan huwa biżżejjed ħażna biex iżomm is-sit jaħdem għal żewġ iljieli u ġurnata waħda. Il-konfigurazzjoni ġiet ittestjata matul il-perjodu l-aktar skur tas-sena, iżda t-temp kien relattivament tajjeb - u matul il-perjodu speċifikat l-uptime kien 100%.
Iżda sabiex tiggarantixxi 100% uptime għal diversi snin, ser ikollok tipprovdi għall-agħar xenarju, meta t-temp ħażin jippersisti għal diversi jiem. Il-kalkolu juri li biex iżżomm websajt onlajn għal erbat ijiem b'ġenerazzjoni ta' enerġija baxxa jew mingħajr enerġija, ikollok bżonn batterija taċ-ċomb-aċidu b'kapaċità ta' 440 watt-siegħa, li hija d-daqs ta' batterija tal-karozza.
Fil-prattika, f'kundizzjonijiet tat-temp tajbin, batterija taċ-ċomb-aċidu 48 Wh se żżomm is-server jaħdem matul il-lejl minn Marzu sa Settembru. Batterija ta’ 24 Wh se ddum is-server għal massimu ta’ 6 sigħat, jiġifieri se tintefa kull lejl, għalkemm f’ħinijiet differenti skont ix-xahar.
B'mod ġenerali, xi siti m'għandhomx għalfejn jaħdmu bil-lejl, meta n-numru ta 'viżitaturi huwa minimu, jgħidu l-guys minn Low-tech Magazine. Per eżempju, jekk din hija pubblikazzjoni reġjonali belt, fejn viżitaturi minn żoni tal-ħin oħra ma jiġux, iżda residenti lokali biss.
Jiġifieri, għal siti bi traffiku differenti u uptime differenti, huma meħtieġa batteriji ta 'kapaċitajiet differenti u pannelli solari ta' daqsijiet differenti.
L-awtur jipprovdi kalkolu ta 'kemm enerġija hija meħtieġa produzzjoni il-pannelli solari nfushom (enerġija inkorporata) u kemm jirriżulta jekk taqsam dan l-ammont bil-ħajja tas-servizz mistennija ta '10 snin.
B'dan il-mod, huwa possibbli li jiġi kkalkulat l-ekwivalenti ta 'fjuwils fossili li huma kkunsmati fil-produzzjoni u l-operat tal-pannelli. Low-tech Magazine sabet li fl-ewwel sena ta 'tħaddim, is-sistema tagħhom (pannell ta' 50 W, batterija ta '86,4 Wh) "iġġenerat" madwar 9 kg ta' emissjonijiet, jew l-ekwivalenti ta 'ħruq ta' 3 litri ta 'gażolina: madwar l-istess bħal 50- karozza tal-passiġġieri ta' sena km ivvjaġġar.
Jekk is-server jitħaddem mhux minn pannelli solari, iżda mill-grid tal-enerġija ġenerali, allura l-emissjonijiet ekwivalenti jidhru li huma sitt darbiet inqas: 1,54 kg (is-settur tal-enerġija Spanjol għandu sehem għoli ta 'enerġija alternattiva u impjanti tal-enerġija nukleari). Iżda dan mhuwiex paragun kompletament korrett, jikteb l-awtur, minħabba li jqis l-enerġija inkorporata tal-infrastruttura solari, iżda ma jqisx dan l-indikatur għan-netwerk ġenerali tal-enerġija, jiġifieri l-ispejjeż tal-kostruzzjoni u l-appoġġ tiegħu. .
Aktar titjib
Matul iż-żmien li għadda, twettqu għadd ta 'ottimizzazzjonijiet li naqqsu l-konsum tal-enerġija tas-server. Pereżempju, f'ħin minnhom l-iżviluppatur innota li 6,63 TB tat-total ta '11,15 TB ta' traffiku kien iġġenerat minn implimentazzjoni waħda ħażina ta 'RSS feed li ġibdet kontenut kull ftit minuti. Wara li rranġa dan il-bug, il-konsum tal-enerġija tas-server (eskluż it-telf tal-enerġija) naqas minn 1,14 W għal madwar 0,95 W. Il-qligħ jista 'jidher żgħir, iżda differenza ta' 0,19 W tfisser 4,56 watt-siegħa kuljum, li jikkorrispondi għal aktar minn 2,5 sigħat ta 'ħajja tal-batterija għas-server.
Matul l-ewwel sena, l-effiċjenza kienet biss 50%. Telf kien osservat meta l-iċċarġjar u l-ħatt tal-batterija (22%), kif ukoll meta kkonverti l-vultaġġ minn 12 V (sistema PV solari) għal 5 V (USB), fejn it-telf kien sa 28%. L-iżviluppatur jammetti li għandu konvertitur ta 'vultaġġ subottimali (kontrollur mingħajr USB integrat), sabiex tkun tista' tottimizza dan il-punt jew taqleb għal installazzjoni solari 5V.
Biex tittejjeb l-effiċjenza tal-ħażna tal-enerġija, il-batteriji taċ-ċomb-aċidu jistgħu jiġu sostitwiti b'batteriji tal-jone tal-litju aktar għaljin, li għandhom telf ta 'ċarġ/skariku aktar baxx (<10%). Issa d-disinjatur qed jikkunsidra kompatt (CAES), li għandu ħajja ta’ għexieren ta’ snin, li jfisser karbonju iżgħar fuq il-produzzjoni tiegħu.
Akkumulatur kompatt tal-enerġija tal-arja kkompressata,
L-installazzjoni ta 'turbina tar-riħ addizzjonali qed tiġi kkunsidrata (jista' jkun ) u l-installazzjoni ta 'tracker solari biex iddawwar il-pannelli lejn ix-xemx. It-tracker jippermettilek li żżid il-produzzjoni tal-elettriku bi 30%.
Mod ieħor biex tiżdied l-effiċjenza tas-sistema huwa li tiskalaha. Għolli aktar websajts fuq is-server u tniedi aktar servers. Imbagħad il-konsum tal-enerġija għal kull sit se jonqos.
Kumpanija ta 'hosting solari. Illustrazzjoni: Diego Marmolejo
Jekk tkopri l-gallarija tal-appartament kollu tiegħek b'pannelli solari u tiftaħ kumpanija tal-web hosting solari, l-ispiża għal kull klijent tkun ferm aktar baxxa milli għal websajt waħda: ekonomiji ta 'skala.
B'mod ġenerali, dan l-esperiment juri li, minħabba ċerti limitazzjonijiet, huwa kompletament possibbli li l-infrastruttura tal-kompjuter taħdem fuq sorsi ta 'enerġija rinnovabbli.
Teoretikament, server bħal dan jista 'saħansitra jgħaddi mingħajr batterija jekk ikun rifless f'partijiet oħra tad-dinja. Per eżempju, installa mirja fi New Zealand u ċ-Ċili. Hemm pannelli solari se jaħdmu meta jkun bil-lejl f'Barċellona.
Sors: www.habr.com