Prototipi i parë i serverit diellor me kontrollues karikimi. Foto:
Në Shtator 2018, një entuziast nga Low-tech Magazine . Qëllimi ishte të reduktohej konsumi i energjisë në mënyrë që një server i vetë-hostuar të mjaftonte me një panel diellor. Kjo nuk është e lehtë, pasi faqja duhet të punojë 24 orë në ditë. Le të shohim se çfarë doli në fund.
Mund tĂ« hyni nĂ« server , tĂ« kontrolloni konsumimin aktual tĂ« energjisĂ« dhe nivelin e karikimit tĂ« baterisĂ«. Faqja Ă«shtĂ« optimizuar pĂ«r njĂ« numĂ«r minimal kĂ«rkesash dhe trafik minimal, kĂ«shtu qĂ« duhet tĂ« pĂ«rballojĂ« njĂ« rritje tĂ« vizitorĂ«ve nga Habra. Sipas llogaritjeve tĂ« zhvilluesit, konsumi i energjisĂ« pĂ«r njĂ« vizitor unik Ă«shtĂ« 0,021 Wâ
h.
Pak para agimit më 31 Janar 2020, ai kishte mbetur 42% karikimi të baterisë. Agimi në Barcelonë ishte në orën 8:04 sipas kohës lokale, pas kësaj duhet të fillojë rrjedha nga paneli diellor.
PĂ«rse?
DhjetĂ« vjet mĂ« parĂ«, ekspertĂ«t , se zhvillimi i internetit do tĂ« kontribuonte nĂ« "dematerializimin" e shoqĂ«risĂ«, digjitalizimin e gjithanshĂ«mâdhe, si pasojĂ«, nĂ« reduktimin e konsumit tĂ« energjisĂ« totale. Ata gabuan. NĂ« tĂ« vĂ«rtetĂ«, interneti kĂ«rkoi , dhe kĂ«to volume vazhdojnĂ« tĂ« rriten.
Kompani IT kanë nisur iniciativa për kalimin në burime alternative energjie, por kjo është e pamundur tani. Të gjithë qendrat e të dhënave konsumojnë tri herë më shumë energji sesa gjenerojnë të gjitha impiantet diellore dhe erë për mbarë botën. Më keq akoma, prodhimi dhe zëvendësimi i rregullt i paneleve diellore dhe turbineve të erës , prandaj të heqësh dorë nga fosilet (nafta, gazi, urani) sot është thjesht e pamundur. Por këto rezerva nuk do të zgjasin gjatë, prandaj na duhet patjetër të mendojmë se si të jetojmë nga burimet e rinovueshme. Duke përfshirë funksionimin e infrastrukturës kompjuterike, përfshirë serverët web.
Low-tech Magazine shfryrjen e tepĂ«rt tĂ« faqeve web. Nga 2010 deri nĂ« 2018, madhĂ«sia mesatare e faqes Ă«shtĂ« rritur , dhe pĂ«r faqet mobile â nga 0,15 MB nĂ« 1,6 MB, sipas njĂ« vlerĂ«simi konservator.
Rritja e volumit të trafik (energjia e nevojshme për të transmetuar 1 megabajt informacioni), e cila shkakton një rritje të vazhdueshme të konsumit të energjisë në internet. Site më të rënda dhe të ngarkuara jo vetëm që rrisin ngarkesën në infrastrukturën rrjetësore, por gjithashtu shkurtuan "ciklin e jetës" së kompjuterëve dhe smartfonëve, të cilët duhet të hidhen më shpesh dhe të prodhohen të rinj, gjë që gjithashtu .
Sigurisht, rritja e ngarkesës krijohet gjithashtu nga stili i jetesës: njerëzit kalojnë pothuajse gjithë kohën online dhe mbështeten shumë në shërbime të ndryshme në web. Shoqëria moderne është e vështirë të imagjinohet pa infrastrukturën IT në re (rrjetet sociale, mesazherët, posta, etj.)
Konfigurimi i serverit dhe i faqes në internet
Në përshkruan në detaje konfigurimin në harduer dhe grumbullin e softuerit të serverit web.
Kompjuter me njĂ« kartĂ« Ă«shtĂ« zgjedhur pĂ«r konsumin e ulĂ«t tĂ« energjisĂ« dhe funksionet e dobishme shtesĂ«, siç Ă«shtĂ« prania e njĂ« çipi pĂ«r menaxhimin e energjisĂ« . Ai lejon tĂ« kĂ«rkosh statistikat e tensionit aktual dhe forcĂ«s sĂ« rrymĂ«s nga tabela dhe bateria. Ăipi ndĂ«rkombĂ«ton automatikisht energjinĂ« midis baterisĂ« dhe portit DC, ku rrjedh rryma nga panele diellore. KĂ«shtu, Ă«shtĂ« e mundur tĂ« sigurohet energji e pandĂ«rprerĂ« pĂ«r serverin me mbĂ«shtetje tĂ« baterisĂ«.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Fillimisht, si bateri u zgjodh një bateri litium-polimer me kapacitet 6600 mAh (rreth 24 Wh), më pas u vendos një bateri acid-plumbi me 84.4 Wh.
Sistemi operativ ngarkohet nga kartela SD. Megjithëse sistemi operativ zë jo më shumë se 1 GB, dhe faqja e internetit statike rreth 30 MB, nuk kishte kuptim ekonomik të blije një kartë më të vogël se Class 10 16 GB.
Serveri është i lidhur me rrjetin përmes një lidhjeje përkatës 100-megabit në Barcelonë dhe një router standard për konsumatorët. Për të është rezervuar një adresë IP statike. Praktikisht kushdo mund ta vendosë një faqe të tillë në apartamentin e tij, duhet vetëm të modifikojë pak konfigurimin e fireëollit për të përçuar portet në IP-në lokale:
Port 80 në 80 për HTTP Port 443 në 443 për HTTPS Port 22 në 22 për SSH
Sistemi operativ ndër bazën e shpërndarjes Debian dhe bërthamës , e cila është zhvilluar për kompjuterët me një bojë AllWinner.
Panelet diellore 50-watt për serverin web dhe paneli 10-watt për ndriçimin e sallonit në apartamentin e autorit
Faqja statike është gjeneruar nga sistemi (gjenerator i uebfaqeve në Python). Uebfaqet statike ngarkohet më shpejt dhe nuk krijojnë ngarkesë në CPU, prandaj ato janë shumë më efikase se faqet që gjenerohen dinamikisht, në pikëpamje të konsumit të energjisë. Kodi burimor i temës së dizajnit është. .
Një moment shumë i rëndësishëm është kompresimi i imazheve, pasi pa këtë optimizim, është praktikisht e pamundur të bësh faqet e internetit më të vogla se 1 megabajt. Për optimizimin, është vendosur të konvertohen fotografitë në imazhe tonale. Si shembull, ja fotografia e telefonisteve në një komutator të shekullit të kaluar, .
Dhe ja një imazh tonal të optimizuar me madhësi me tre ngjyra (e zezë, e bardhë, gri). Përmes iluzionit optik, duket se numri i ngjyrave është më shumë se tre.
Fotografitë tonale u zgjodhën jo vetëm për optimizimin e madhësisë (një vendim mjaft të diskutueshëm), por edhe për arsye estetike. Kjo teknikë e vjetër e përpunimit të imazheve ka disa karakteristika stilistike të veçanta, kështu që faqja e internetit ka një dizajn që në njëfarë mënyre është unik.
623 ilustrime në faqen e revistës Low-tech Magazine pas optimizimit u zvogëluan nga 194.2 MB në 21.3 MB, që do të thotë 89%.
TĂ« gjithĂ« artikujt e vjetĂ«r u konvertuan nĂ« Markdown pĂ«r thjeshtĂ«sinĂ« e shkruajtjes sĂ« artikujve tĂ« rinj, si dhe pĂ«r thjeshtĂ«sinĂ« e kopjimit rezervĂ« pĂ«rmes . Nga faqja u hoqĂ«n tĂ« gjitha skenarĂ«t dhe gjurmĂ«t, si dhe logot. PĂ«rdoret fonti i paracaktuar nĂ« shfletuesin e klientit. Si "logo" â emri i revistĂ«s me shkronja tĂ« mĂ«dha dhe njĂ« shigjetĂ« majtas: LOWâTECH MAGAZINE. NjĂ« total prej 16 byte nĂ« vend tĂ« imazhit.
Në rast ndërprerjeje, është organizuar mundësia e "leximit offline": tekstet dhe imazhet eksportohen në RSS-feed. 100% e përmbajtjes është e cachuar, duke përfshirë HTML.
NjĂ« optimizim tjetĂ«r â aktivizimi i cilĂ«simit HTTP2 nĂ« nginx, qĂ« paksa zvogĂ«lon trafikun dhe shkurton kohĂ«n e ngarkesĂ«s sĂ« faqeve, nĂ« krahasim me HTTP/1.1. NĂ« tabelĂ« krahasohen rezultatet pĂ«r pesĂ« faqe tĂ« ndryshme.
| | 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 | | Imazhe | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | kursimet | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Konfigurimi i plotë i nginx:
root@solarserver: /var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Harta e skadencës
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; #përmirëson shpejtësinë e faqes duke dërguar charset me përgjigjen e parë.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (ruani faqet html për 7 ditë, të tjerat sa më gjatë të jetë e mundur, pa caching në faqen kryesore)
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;
# drejtoni faqet e gabimeve të serverit në faqen statike /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 (ruani faqen html për 7 ditë, të tjerat sa më gjatë të jetë e mundur)
expires $expires;
# Log
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# Cilësimet e SSL:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Përmirësoni performancën HTTPS me rifillimin e seancës
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Aktivizoni mbrojtjen anësore të serverit kundër sulmeve BEAST
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Ăaktivizoni SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Uleni madhësinë e tamponit për të rritur TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Parametri Diffie-Hellman për ciphersuites DHE
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Aktivizoni HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Aktivizoni 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;
}Përmbledhja e 15 muajve të punës
Në periudhën nga 12 Dhjetori 2018 deri më 28 Nëntor 2019, serveri tregoi . Kjo do të thotë se për shkak të kushteve të këqija të motit, downtime për vitin ishte 399 orë.
Por nĂ«se nuk merren parasysh dy muajt e fundit, koha e funksionit ishte 98.2%, ndĂ«rsa koha e papunĂ«sisĂ« ishte vetĂ«m 152 orĂ«, shkruajnĂ« zhvilluesit. Koha e funksionit ra nĂ« 80% gjatĂ« dy muajve tĂ« fundit, kur konsumimi i energjisĂ« u rrit pĂ«r shkak tĂ« pĂ«rditĂ«simit tĂ« softuerit. Ădo natĂ«, faqja u ndal pĂ«r disa orĂ«.
Sipas statistikave, gjatë një viti (nga 3 dhjetori 2018 deri më 24 nëntor 2019), konsumimi i energjisë nga serveri ishte 9,53 kWh. U regjistruan humbje të konsiderueshme në sistemin fotovoltaik për shkak të konvertimit të tensionit dhe shkarkimit të baterisë. Kontrollori solar tregoi një konsumim vjetor prej 18,10 kWh, që do të thotë se efikasiteti i sistemit është rreth 50%.
Skema e thjeshtuar. Ajo nuk tregon konvertuesin e tensionit nga 12 në 5 volt dhe numëruesin e amper-orës për baterinë.
Gjatë periudhës së hetimit, faqja u vizitua nga 865,000 vizitorë unik. Duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë në instalimin solar, konsumimi i energjisë për çdo vizitor unik ishte 0,021 Wh. Kështu që, një kilovat-orë energji solare të gjeneruar është e mjaftueshme për të shërbyer pothuajse 50,000 vizitorë unik.
Gjatë eksperimentit u testuan panele solare të ndryshme në përmasë. Në tabelë janë paraqitur llogaritjet se sa kohë duhen për të ngarkuar bateritë me kapacitet të ndryshëm duke përdorur panele solare të ndryshme.
Powersi mesatar i konsumuar i serverit web gjatë vitit të parë, duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë, ishte 1,97 W. Llogaritja tregon se për të mbajtur faqen në internet gjatë natës së shkurtër të vitit (8 orë e 50 minuta, më 21 qershor), nevojiten 17,40 watt-orë kapacitete ruajtjeje, ndërsa gjatë natës më të gjatë (14 orë e 49 minuta, më 21 dhjetor) nevojiten 29,19 Wh.
Duke qenĂ« se bateritĂ« me plumb-acid nuk duhet tĂ« shkarkohen nĂ«n gjysmĂ«n e kapacitetit, serveri ka nevojĂ« pĂ«r njĂ« bateri me 60 Wh pĂ«r tĂ« kaluar natĂ«n mĂ« tĂ« gjatĂ«, nĂ« kushtet optimale tĂ« ndriçimit nĂ« ditĂ« (2Ă29,19 Wh). PjesĂ«n mĂ« tĂ« madhe tĂ« vitit, sistemi punoi me njĂ« bateri 86,4 Wh dhe njĂ« panel solar 50-watt, duke arritur kĂ«shtu atĂ« kohĂ« funksionimi 95-98%.
Koha e funksionimit 100%
Për të arritur një kohë funksionimi 100%, duhet të rritet kapaciteti i baterive. Për të kompensuar një ditë të motit shumë të keq (pa gjenerim të rëndësishëm të energjisë), nevojiten 47,28 watt-orë (24 orë à 1,97 watt) ruajtje.
Nga 1 dhjetori 2019 deri më 12 janar 2020, sistemi ka instaluar një bateri me 168 vat, e cila ka kapacitet praktik për ruajtje prej 84 vat-orë. Ky kapacitet mjafton për të mbajtur faqen e internetit në funksionim për dy netë dhe një ditë. Konfigurimi u testua në periudhën më të errët të vitit, por moti ishte relativisht i mirë - dhe për periudhën e caktuar, koha e punës pa ndalesë arriti në 100%.
Por për të garantuar një uptime 100% për disa vite, duhet të parashikohet edhe skenari më i keq, kur moti i keq vazhdon për disa ditë. Llogaritjet tregojnë: për të mbajtur faqen online për katër ditë me gjenerim të ulët ose zero energjie, do të nevojitet një bateri plumb-acid me kapacitet prej 440 vat-orësh, pra e njëjtë me atë të baterive të automobileve.
Në praktikë, në mot të mirë, një bateri plumb-acid me kapacitet 48 vat-orë do të mbajë në punë serverin gjatë natës nga marsi deri në shtator. Një bateri 24 vat-orë do ta mbajë serverin për maksimumi 6 orë, domethënë do të fiket çdo natë, megjithatë në kohë të ndryshme, në varësi të muajit.
Në thelb, disa faqe interneti nuk është e nevojshme të punojnë gjatë natës, kur numri i vizitorëve është minimal, thonë djemtë nga Low-tech Magazine. Për shembull, nëse është një botim lokal qytetar, në të cilin nuk hyjnë vizitorë nga zona të tjera kohore, por vetëm banorët vendorë.
Pra, për faqe interneti me trafikun dhe uptime të ndryshëm, nevojiten bateri me kapacitet të ndryshëm dhe panele diellore të ndryshme në madhësi.
Autori jep llogaritjen se sa energji nevojitet për prodhimin e paneleve diellore vetë (energji e futur) dhe sa përftohet, nëse e ndajmë këtë sasi me jetën e pritur shërbimi prej 10 vitesh.
Kështu, mund të llogaritet një ekuivalent i karburanteve fosile që është harxhuar për prodhim dhe funksionim të paneleve. Low-tech Magazine ka arritur në përfundimin se gjatë vitit të parë të funksionimit, sistemi i tyre (panel 50 vat, bateri 86,4 vat-orë) "ka gjeneruar" rreth 9 kg emetime ose ekuivalentin e djegies së 3 litra benzinë: përafërsisht kaq shumë sa një automjet i vogël në 50 km distancë.
Nëse furnizoni serverin jo nga panelet diellore, por nga rrjeti i përgjithshëm energjetik, ekvivalenti i emetimeve rezulton të jetë rreth gjashtë herë më i ulët: 1,54 kg (në energjinë spanjolle, pjesa e energjisë alternative dhe e energjisë bërthamore është e lartë). Por kjo nuk është një krahasim krejtësisht korrekt, thotë autori, sepse merr parasysh energjinë e përfshirë të infrastrukturës diellore, por nuk e merr parasysh këtë tregues për rrjetin e përgjithshëm energjetik, do thotë kostoja për ndërtimin dhe mbajtjen e tij.
Përmirësime të mëtejshme
Gjatë kohës së kaluar janë bërë një sërë optimizimesh, të cilat kanë ulur konsumimin e energjisë së serverit. Për shembull, njëherë zhvilluesi vuri re se 6,63 TB nga një total prej 11,15 TB të trafikut prodhohet nga një implementim të gabuar të RSS-feed-it, i cili merrte përmbajtje çdo disa minuta. Pas rregullimit të këtij gabimi, konsumimi i energjisë së serverit (pa marrë parasysh humbjet e energjisë) ra nga 1,14 W në rreth 0,95 W. Fitimi mund të duket i vogël, por ndryshimi prej 0,19 W do të thotë 4,56 vat-orë për ditë, që korrespondon me më shumë se 2,5 orë punë autonome të serverit.
Gjatë vitit të parë efikasiteti ishte vetëm 50%. Humbjet kanë ndodhur gjatë karikimit dhe shkarkimit të baterisë (22%), si dhe gjatë konvertimit të tensionit nga 12 V (sistemi fotovoltaik diellor) në 5 V (USB), ku humbjet arrijnë deri në 28%. Zhvilluesi pranon se ka një konvertues tensioni jo optimal (kontrollues pa USB të integruar), prandaj mund të optimizohet ky moment ose të kalojë në një instalim diellor 5V.
Për të rritur efikasitetin e ruajtjes së energjisë, mund të zëvendësohen bateritë plumb-acide me bateri litiumi më të shtrenjta, të cilat kanë humbje më të vogla të karikimit/shkarkimit (<10%). Aktualisht, konstruktori po shqyrton një sistem kompakt (CAES), i cili ka një jetëgjatësi prej disa dekadash, që do të thotë një 'atë të karbonit' më të ulët në prodhimin e tij.
Bateria kompakte e energjisë me ajrin e shtypur,
Po shqyrtohet instalimi i një turbinë shtesë të erës (e cila mund të ) dhe instalimi i një ndjekësi diellor për të kthyer panelin drejt diellit. Ndjekësi lejon rritjen e prodhimit të energjisë elektrike me 30%.
Një tjetër mënyrë për të rritur efikasitetin e sistemit është shkallëzimi i tij. Të ngremë më shumë faqe në një server dhe të drejtojmë më shumë serverë. Kështu, do të ulet konsumimi i energjisë për çdo faqe.
Kompania e hostimit diellor. Ilustrim: Diego Marmolejo
Nëse mbuloni të gjithë ballkonin e apartamentit me panele diellore dhe hapni një kompani të hostimit të ueb-it diellor, kostot për secilin klient do të jenë shumë më të ulëta se për një faqe të vetme: kursim nga shkalla.
Në përgjithësi, ky eksperiment demonstroi se, nën disa kufizime, infrastruktura kompjuterike mund të funksionojë plotësisht me burime energjie rinovueshme.
Teorikisht, njĂ« server i tillĂ« mund tĂ« kalojĂ« madje pa njĂ« akumulator, nĂ«se e pasqyrojmĂ« atĂ« nĂ« pjesĂ« tĂ« tjera tĂ« botĂ«s. PĂ«r shembull, tĂ« vendosim pasqyra nĂ« ZelandĂ«n e Re dhe Ăili. Atje, panelet diellore do tĂ« funksionojnĂ« kur nĂ« BarcelonĂ« Ă«shtĂ« natĂ«.
Burimi: habr.com
