Danes se za učinkovito delovanje podatkovnih centrov porabi veliko električne energije. Leta 2013 so bili samo podatkovni centri v ZDA približno 91 milijard kilovatnih ur energije, kar je enako letni proizvodnji 34 velikih elektrarn na premog.
Elektrika ostaja ena glavnih stroškovnih postavk podjetij, ki imajo v lasti podatkovne centre, zato si prizadevajo, da bi učinkovitost računalniške infrastrukture. Za to se uporabljajo različne tehnične rešitve, o nekaterih bomo govorili danes.
/ fotografija
Virtualizacija
Ko gre za izboljšanje energetske učinkovitosti, ima virtualizacija več prepričljivih prednosti. Prvič, konsolidacija obstoječih storitev na manj strežnikih strojne opreme omogoča prihranke pri vzdrževanju strojne opreme, kar pomeni nižje stroške hlajenja, energije in prostora. Drugič, virtualizacija vam omogoča optimizacijo uporabe virov strojne opreme in prilagodljivost virtualno moč kar v procesu dela.
NRDC in Anthesis sta se združila in ugotovil, da bi lahko z zamenjavo 3100 strežnikov s 150 virtualnimi gostitelji stroške energije zmanjšali za 2,1 milijona USD na leto. Organizacija, ki je bila predmet zanimanja, je prihranila pri vzdrževanju in nakupu opreme, zmanjšala osebje sistemskih skrbnikov, prejela garancijo za obnovitev podatkov v primeru težav in se znebila potrebe po izgradnji drugega podatkovnega centra.
Glede na rezultate Gartner, leta 2016 bo stopnja virtualizacije številnih podjetij presegla 75 %, sam trg pa bo ocenjen na 5,6 milijarde $.Vendar pa obstajajo nekateri dejavniki, ki zavirajo široko sprejetje virtualizacije. Eden glavnih razlogov ostaja težava pri »pregradnji« podatkovnih centrov na nov model delovanja, saj stroški tega pogosto presegajo potencialne koristi.
Sistemi upravljanja z energijo
Takšni sistemi omogočajo povečanje energetske učinkovitosti hladilnega sistema ali zmanjšanje porabe energije IT opreme, kar na koncu privede do minimizacije stroškov. V tem primeru posebno , ki spremlja aktivnost strežnika, porabo energije in stroške, samodejno prerazporedi obremenitev in celo izklopi opremo.
Ena vrsta programske opreme za upravljanje z energijo so sistemi za upravljanje infrastrukture podatkovnih centrov (DCIM), ki se uporabljajo za spremljanje, analizo in napovedovanje energetske učinkovitosti različne opreme. Večina orodij DCIM se ne uporablja za neposredno spremljanje porabe energije IT in druge opreme, vendar je veliko sistemov opremljenih s kalkulatorji PUE (Power Usage Effectiveness). Po Intel in Dell DCIM, take rešitve 53 % vodij IT.
Večina današnje strojne opreme je že zasnovana tako, da je energetsko učinkovita, vendar je pri nakupu strojne opreme pogosto večji poudarek na začetni ceni ali zmogljivosti kot na skupnih stroških lastništva, tako da energijsko učinkovita strojna oprema ostane . Poleg zmanjšanja računov za energijo, taka oprema tudi količino izpustov CO2 v ozračje.
Stiskanje podatkov
Obstajajo tudi manj očitni pristopi k izboljšanju energetske učinkovitosti podatkovnih centrov, na primer zmanjšanje količine shranjenih podatkov. Stiskanje redko uporabljenih podatkov prihranite do 30 % energije, tudi če upoštevamo dejstvo, da se viri porabljajo tudi za kompresijo in dekompresijo. Deduplikacija podatkov lahko pokaže še privlačnejši rezultat – 40–50 %. Omeniti velja, da uporaba pomnilnika z nizko porabo energije za "hladne" podatke prav tako pomaga zmanjšati porabo energije.
Onemogočanje zombi strežnikov
Ena od težav, ki vodi do neučinkovite porabe energije v podatkovnih centrih, je nedelujoča oprema. Strokovnjaki da nekatera podjetja ne morejo realno oceniti potrebnih virov, druga pa kupujejo strežniške kapacitete s pogledom v prihodnost. Posledično skoraj 30 % strežnikov miruje, kar letno porabi 30 milijard dolarjev energije.
Hkrati, glede na študijo, vodje IT identificirajte od 15 do 30% nameščenih strežnikov, vendar ne odpišite opreme, saj se bojite možnih posledic. Samo 14 % anketirancev je vodilo evidenco neuporabljenih strežnikov in poznalo njihovo približno število.
Ena od možnosti za rešitev tega problema je uporaba javnih oblakov s plačilnim modelom pay-as-you-go, ko podjetje plača le dejansko uporabljeno zmogljivost. Številna podjetja že uporabljajo to shemo in lastnik podatkovnega centra Aligned Energy v Planu v Teksasu trdi, da omogoča strankam prihranek od 30 do 50 % na leto.
Kontrola klime v podatkovnem centru
O energetski učinkovitosti podatkovnega centra mikroklimo prostora, v katerem je oprema. Za učinkovito delovanje hladilnih enot je treba minimizirati izgube hladu z izolacijo prostora podatkovnega centra od zunanjega okolja in preprečiti prenos toplote skozi stene, strop in tla. Odličen način je parna zapora, ki uravnava tudi raven vlažnosti v prostoru.
Previsoka vlažnost lahko povzroči različne motnje v delovanju opreme, povečano obrabo in korozijo, prenizka pa lahko povzroči elektrostatične razelektritve. določa optimalno stopnjo relativne vlažnosti za podatkovni center v območju od 40 do 55 %.
Učinkovita porazdelitev pretoka zraka lahko prihrani tudi 20-25 % porabe energije. Pri tem bo pomagala pravilna postavitev regalov za opremo: razdelitev računalniških sob podatkovnega centra na »hladne« in »vroče« hodnike. V tem primeru je treba zagotoviti izolacijo hodnikov: namestiti perforirane plošče na potrebna mesta in uporabiti prazne plošče med vrstami strežnikov, da preprečite mešanje zračnih tokov.
Prav tako je vredno razmisliti ne le o lokaciji opreme, temveč tudi o lokaciji klimatskega sistema. Pri razdelitvi dvorane na "hladne" in "vroče" hodnike je treba klimatske naprave namestiti pravokotno na tokove vročega zraka, da preprečimo, da bi slednji prodrli v hodnik s hladnim zrakom.
Enako pomemben vidik učinkovitega upravljanja toplote v podatkovnem centru je postavitev žic, ki lahko ovirajo pretok zraka, zmanjšajo statični tlak in zmanjšajo učinkovitost hlajenja opreme IT. Stanje je mogoče popraviti tako, da kabelske police premaknete izpod dvignjenega poda bližje stropu.
Naravno in tekoče hlajenje
Odlična alternativa namenskim klimatskim sistemom je naravno hlajenje, ki se lahko uporablja v hladnih sezonah. Danes tehnologija omogoča prehod na uporabo ekonomajzerja, ko vreme dopušča. Glede na študijo Battelle Laboratories brezplačno hlajenje zmanjša stroške energije podatkovnega centra za 13 %.
Obstajata dve vrsti ekonomizatorjev: tisti, ki uporabljajo samo suh zrak, in tisti, ki uporabljajo dodatno namakanje, ko zrak ni dovolj ohlajen. Nekateri sistemi lahko združujejo različne vrste ekonomizatorjev, da tvorijo večnivojske hladilne sisteme.
Toda sistemi za hlajenje zraka so pogosto neučinkoviti zaradi mešanja zračnih tokov ali nezmožnosti izrabe odvečne toplote. Poleg tega namestitev takšnih sistemov pogosto povzroči dodatne stroške za zračne filtre in stalni nadzor.
Mnogi strokovnjaki menijo, da tekočinsko hlajenje bolje opravlja svoje delo. Predstavnik danskega proizvajalca Asetek, specializiranega za ustvarjanje tekočih hladilnih sistemov za strežnike, John Hamill, ta tekočina je približno 4 tisočkrat bolj učinkovita pri shranjevanju in prenosu toplote kot zrak. In med eksperimentom, ki ga je izvedel Nacionalni laboratorij Lawrence Berkeley v sodelovanju z American Power Conversion Corporation in Silicon Valley Leadership Group, , da je zahvaljujoč uporabi tekočinskega hlajenja in dovoda vode iz hladilnega stolpa v nekaterih primerih prihranek energije dosegel 50 %.
Druge tehnologije
Danes obstajajo tri področja, katerih razvoj bo pripomogel k večji učinkovitosti podatkovnih centrov: uporaba večjedrnih procesorjev, integriranih hladilnih sistemov in hlajenje na ravni čipov.
Proizvajalci računalnikov verjamejo, da bodo večjedrni procesorji z opravljenimi več nalogami v krajšem času zmanjšali porabo energije strežnika za 40 %. Primer učinkovitosti integriranega hladilnega sistema je rešitev CoolFrame podjetij Egenera in Emerson Network Power. Vroč zrak, ki prihaja iz strežnikov, vzame, ohladi in "vrže" v prostor, s čimer zmanjša obremenitev glavnega sistema za 23%.
glede hlajenje čipov omogoča prenos toplote neposredno iz vročih točk strežnika, kot so centralne procesne enote, grafične procesne enote in pomnilniški moduli, v zunanji zrak omare ali zunaj strojnice.
Povečevanje energetske učinkovitosti je danes postalo pravi trend, kar ni presenetljivo glede na obseg porabe podatkovnih centrov: 25–40 % vseh obratovalnih stroškov predstavlja plačilo računov za elektriko. Toda glavna težava je, da se vsaka kilovatna ura, ki jo porabi IT oprema, pretvori v toploto, ki jo nato odvzame energetsko intenzivna hladilna oprema. Zato tudi v prihodnjih letih zmanjševanje porabe energije podatkovnih centrov ne bo prenehalo biti pomembno – pojavljalo se bo vse več novih načinov za povečanje energetske učinkovitosti podatkovnih centrov.
Drugi materiali iz našega bloga na Habréju:
Vir: www.habr.com