Na zabezpečenie efektívneho fungovania dátových centier sa dnes míňa veľmi veľa elektrickej energie. V roku 2013 sa iba dátovými centrami USA spotrebovalo 91 miliarda kilowatthodín energie, čo zodpovedá ročnej produkcii 34 veľkých uhoľných elektrární.
Elektrina zostáva jedným z hlavných výdavkov vlastných spoločností dátových centier, preto sa snažia efektivitu fungovania výpočtovej infraštruktúry. Na tento účel sa využívajú rôzne technické riešenia, o časti ktorých si dnes povieme.
/ фото
Virtualizácia
Keď sa hovorí o zvyšovaní energetickej efektívnosti, virtualizácia má niekoľko nepopierateľných výhod. Po prvé, konsolidácia existujúcich služieb na menšom množstve hardvérových serverov umožňuje šetriť na údržbe „hardvéru“, čo znamená znižovanie nákladov na chladenie, elektrinu a zaberané plochy. Po druhé, virtualizácia umožňuje optimalizovať využitie hardvérových zdrojov a flexibilne virtuálne kapacity priamo počas prevádzky.
Spoločnosti NRDC a Anthesis vykonali spoločnú a zistili, že pri výmene 3100 serverov za 150 virtuálnych hostiteľov je možné dosiahnuť zníženie nákladov na elektrinu o 2,1 milióna dolárov ročne. Organizácia, ktorá bola predmetom záujmu, ušetrila na údržbe a nákupe vybavenia, znížila počet systémových administrátorov, získala záruku obnovenia dát v prípade akýchkoľvek problémov a zbavila sa potreby budovať ďalšie dátové centrum.
Na základe Gartner predpokladá, že do roku 2016 úroveň virtualizácie mnohých spoločností presiahne 75%, a samotný trh bude ocenený na 5,6 miliardy dolárov. Avšak existujú určité faktory, ktoré brzdia masovú expanzáciu virtualizácie. Jedným z hlavných dôvodov zostáva zložitost "prestavby" dátových centier na nový pracovný model, pretože náklady na to často prevyšujú potenciálny zisk.
Systémy správy spotreby energie
Takéto systémy umožňujú zvýšiť energetickú efektívnosť chladenia alebo znížiť spotrebu elektriny IT vybavenia, čo v konečnom dôsledku vedie k minimizácii nákladov. V tomto prípade sa využíva špeciálny , ktoré sleduje aktivitu serverov, spotrebu a náklady na elektrickú energiu, automaticky preusporadúva záťaž a dokonca vypína zariadenia.
Jedným z typov softvéru na správu spotreby energie sú systémy správy infraštruktúry dátových centier (DCIM), ktoré sa používajú na kontrolu, analýzu a predikciu ukazovateľov energetickej efektívnosti rôznych zariadení. Väčšina nástrojov DCIM nie je určená na priame riadenie spotreby energie IT a iných zariadení, ale mnohé systémy sú vybavené kalkulátormi PUE (Power usage effectiveness). Podľa údajov spoločností Intel a Dell DCIM, takéto riešenia 53% IT manažérov.
Dnes veľká časť hardvéru už zameriava na úspornú spotrebu energie, ale pri nákupe „železa“ sa často kladie väčší dôraz na počiatočnú cenu alebo výkon, než na celkové náklady na vlastníctvo, čo vedie k tomu, že energeticky efektívne zariadenia zostávajú . Okrem zníženia účtov za elektrinu, takéto zariadenia tiež množstvo emisií CO2 v atmosfére.
Komprimácia dát
Existujú aj menej očividné prístupy na zvýšenie energetickej efektívnosti dátových centier, ako napríklad zníženie objemu ukladaných dát. Kompresia málo používaných dát môže ušetriť až 30% energie, aj keď treba brať do úvahy, že na kompresiu a dekompresiu sa tiež spotrebovávajú zdroje. Deduplicitácia dát môže ukázať ešte atraktívnejší výsledok – 40–50%. Treba tiež poznamenať, že znížiť spotrebu energie pomáha aj použitie nízkoenergetických úložísk pre „studené“ dáta.
Vypínanie „zombíckych serverov“
Jedným z problémov, ktoré vedú k neefektívnemu výdavaniu elektriny v dátových centrách, je nečinné zariadenie. Odborníci , že niektoré firmy nedokážu reálne oceniť potrebné množstvo zdrojov, zatiaľ čo iné nakupujú serverové kapacity s predpokladom do budúcnosti. V dôsledku toho takmer 30% serverov stojí bez práce, pričom spotrebováva energiu za 30 miliárd dolárov ročne.
Takisto podľa prieskumu, IT manažéri Identifikovať 15 až 30% nainštalovaných serverov, ale zariadenie neodpisujú z obavy z možných následkov. Iba 14% respondentov sledovalo nepoužívané servery a vedelo približne, koľko ich je.
Jedným z možných riešení tohto problému je využitie verejných cloudov s modelom platby pay-as-you-go, keď spoločnosť platí iba za skutočne využité kapacity. Mnohé spoločnosti už fungujú podľa tohto modelu a vlastník dátového centra Aligned Energy v Pláne, Texas, tvrdí, že to klientom umožňuje ušetriť 30 až 50% ročne.
Správa mikroklímy dátového centra
Na energetickú efektívnosť dátového centra mikroklíma miestnosti, v ktorej sa nachádza zariadenie. Pre efektívnu činnosť chladiacich systémov je potrebné minimalizovať straty chladu, izolovaním miestnosti dátového centra od vonkajších vplyvov a zabránením tepelnému prenosu cez steny, strop a podlahu. Výborným spôsobom je parozábrana, ktorá navyše reguluje úroveň vlhkosti v miestnosti.
Príliš vysoká vlhkosť môže viesť k rôznym chybám v činnosti zariadenia, zvýšenému opotrebeniu a korózii, zatiaľ čo príliš nízka môže spôsobiť vznik elektrostatických výbojov. určuje optimálnu úroveň relatívnej vlhkosti pre dátové centrum v rozmedzí 40 až 55%.
Efektívna distribúcia tokov vzduchu môže tiež ušetriť 20–25% spotrebovanej elektriny. Tomu pomôže správne umiestnenie stojanov zariadenia: rozdelenie strojových sál dátového centra na "chladné" a "horúce" koridory. Pri tom je potrebné zabezpečiť izoláciu koridorov: nainštalovať perforované panely na potrebných miestach a použiť zátky medzi radmi serverov na zabránenie miešaniu vzdušných prúdov.
Taktiež sa oplatí premyslieť nielen umiestnenie zariadenia, ale aj umiestnenie klimatizačného systému. Pri rozdelení haly na "chladné" a "horúce" koridory by mali byť klimatizácie inštalované kolmo na horúce vzdušné prúdy, aby sa zabránilo vnikaniu týchto prúdov do koridora s chladným vzduchom.
Rovnako dôležitým aspektom efektívneho riadenia teploty v dátovom centre je umiestnenie káblov, ktoré môžu brániť pohybu vzdušných prúdov, čím znižujú statický tlak a znižujú efektívnosť chladenia IT zariadení. Situáciu možno vyriešiť presunutím kabelážnych žľabov z podlahy bližšie k stropu.
Prirodzené a kvapalinové chladenie
Skvelá alternatíva k špeciálnym klimatizačným systémom – prirodzené chladenie, ktoré možno využiť v chladnejších obdobiach roka. Dnes technológie umožňujú prepnúť na používanie ekonomizérov, keď to počasie dovolí. Podľa štúdie Battelle Laboratories prirodzené chladenie znižuje náklady na elektrinu dátových centier o 13%.
Existujú dva typy ekonomizérov: tie, ktoré používajú iba suchý vzduch, a tie, ktoré používajú dodatočné zavlažovanie pri nedostatočnom chladení vzduchu. Niektoré systémy môžu kombinovať rôzne typy ekonomizérov, čím vytvárajú viacúrovňové chladenie.
Avšak systémy vzduchového chladenia sa často ukazujú ako neefektívne v dôsledku miešania vzdušných prúdov alebo neschopnosti využiť odvedené nadbytočné teplo. Navyše inštalácia týchto systémov často vedie k dodatočným nákladom na vzduchové filtre a neustály monitoring.
Mnohí odborníci sa domnievajú, že kvapalinové chladenie si s úlohami lepšie poráža. Zástupca dánskeho dodávateľa Asetek, ktorý sa špecializuje na vytváranie systémov kvapalinového chladenia serverov, John Hamill, , uvádza, že kvapalina je približne 4 000-krát účinnejšia z hľadiska uchovávania a prenosu tepla ako vzduch. Počas experimentu realizovaného Lawrence Berkeley National Laboratory v spolupráci s American Power Conversion a Silicon Valley Leadership Group bolo , že vďaka využívaniu kvapalinového chladenia a dodávania vody z chladiča sa v niektorých prípadoch úspora energie dosahovala 50%.
Iné technológie
Dnes existujú tri smery, ktorých rozvoj pomôže zefektívniť prevádzku dátových centier: využívanie viacjadrových procesorov, zabudované chladenie a chladenie na úrovni čipov.
Výrobcovia počítačov sú presvedčení, že viacjadrové procesory, ktoré dokončujú väčšie množstvo úloh za kratší čas, znížia spotrebu energie servermi o 40%. Príkladom efektivity integrovaného chladenia môže byť riešenie CoolFrame od spoločností Egenera a Emerson Network Power. To nasáva teplý vzduch vychádzajúci zo serverov, chladí ho a "vyhadzuje" do miestnosti, čím znižuje záťaž na hlavnú systém o 23%.
Čo sa týka chladenia mikročipov, umožňuje odvádzať teplo priamo z "horúcich miest" servera, ako sú centrálne procesorové jednotky, grafické procesorové jednotky a pamäťové moduly, do okolia stojana alebo za hranice strojovne.
Zvyšovanie energetickej efektívnosti sa dnes stalo skutočným trendom, čo nie je prekvapujúce, vzhľadom na objemy spotreby dátových centier: 25–40% všetkých prevádzkových nákladov pripadá na platby za elektrinu. Hlavný problém spočíva v tom, že každý kilowatt-hodina spotrebovaná IT zariadeniami sa premieňa na teplo, ktoré sa následne odstraňuje pomocou chladiaceho vybavenia, ktoré si vyžaduje veľa energie. Preto v najbližších rokoch nezostane zníženie spotreby energie v dátových centrách bez dôležitosti – budú sa objavovať stále nové spôsoby zvyšovania energetickej efektívnosti DC.
Ďalšie materiály z nášho blogu na Habre:
Zdroj: habr.com
