🥇"Begränsa din aptit": Flera sätt att förbättra energieffektiviteten i datacenter

Idag går det åt mycket el för att säkerställa en effektiv drift av datacenter. 2013 var det bara amerikanska datacenter förbrukad cirka 91 miljarder kilowattimmar energi, vilket motsvarar årsproduktionen från 34 stora koleldade kraftverk.

El är fortfarande en av de viktigaste utgiftsposterna för företag som äger datacenter, vilket är anledningen till att de gör försök höjning datorinfrastrukturens effektivitet. För detta används olika tekniska lösningar, varav några kommer vi att prata om idag.

/ Foto Torkild Retvedt CC

Virtualisering

När det gäller att förbättra energieffektiviteten har virtualisering flera övertygande fördelar. För det första möjliggör konsolidering av befintliga tjänster på färre hårdvaruservrar besparingar på maskinvaruunderhåll, vilket innebär lägre kyl-, ström- och utrymmeskostnader. För det andra låter virtualisering dig optimera användningen av hårdvaruresurser och flexibelt omfördela virtuell kraft mitt i arbetet.

NRDC och Anthesis höll en joint studie och fann att genom att ersätta 3100 150 servrar med 2,1 virtuella värdar kunde energikostnaderna minskas med XNUMX miljoner USD per år. Organisationen som var föremål för intresse sparade på underhåll och köp av utrustning, minskade personalen hos systemadministratörer, fick en garanti för dataåterställning vid eventuella problem och blev av med behovet av att bygga ett annat datacenter.

Enligt resultaten forskning Gartner, år 2016 kommer nivån av virtualisering för många företag att överstiga 75 %, och själva marknaden kommer att värderas till 5,6 miljarder USD. Det finns dock vissa faktorer som håller tillbaka den utbredda användningen av virtualisering. En av huvudorsakerna är fortfarande svårigheten att "bygga om" datacenter till en ny driftsmodell, eftersom kostnaderna för detta ofta överstiger de potentiella fördelarna.

Energiledningssystem

Sådana system gör det möjligt att öka energieffektiviteten i kylsystemet eller minska energiförbrukningen för IT-utrustning, vilket i slutändan leder till kostnadsminimering. I det här fallet en speciell programvara, som övervakar serveraktivitet, energiförbrukning och kostnad, automatiskt omfördelar belastningen och till och med stänger av utrustningen.

En typ av mjukvara för energihantering är DCIM-system (Data Center Infrastructure Management), som används för att övervaka, analysera och förutsäga energieffektiviteten hos olika utrustningar. De flesta DCIM-verktyg används inte för att direkt övervaka strömförbrukningen för IT och annan utrustning, men många system levereras med PUE-kalkylatorer (Power Usage Effectiveness). Enligt Intel och Dell DCIM, sådana lösningar begagnade 53 % av IT-cheferna.

De flesta hårdvara idag är redan designade för att vara energieffektiva, men inköp av hårdvara lägger ofta mer vikt vid initialt pris eller prestanda snarare än total ägandekostnad, vilket gör att energieffektiv hårdvara kvarstår obemärkt. Förutom att minska energiräkningar, sådan utrustning minskar även mängden CO2-utsläpp till atmosfären.

Datakomprimering

Det finns också mindre självklara tillvägagångssätt för att förbättra energieffektiviteten i datacenter, till exempel genom att minska mängden lagrad data. Komprimering av sällan använda data kan spara upp till 30 % energi, även om man tar hänsyn till att resurser också går åt för kompression och dekompression. Datadeduplicering kan visa ett ännu mer attraktivt resultat – 40–50 %. Det är värt att notera att användningen av lågenergilagring för "kall" data också hjälper till att minska strömförbrukningen.

Inaktivera zombieservrar

Ett av problemen som leder till ineffektiv energiförbrukning i datacenter är inaktiv utrustning. Experter övervägaatt vissa företag inte realistiskt kan uppskatta hur mycket resurser som krävs, medan andra köper serverkapacitet med sikte på framtiden. Som ett resultat är nästan 30 % av servrarna inaktiva och förbrukar 30 miljarder dollar i energi per år.

Samtidigt, enligt studien, IT-chefer kan inte identifiera från 15 till 30 % av installerade servrar, men skriv inte av utrustningen av rädsla för möjliga konsekvenser. Endast 14 % av de tillfrågade förde register över oanvända servrar och visste deras ungefärliga antal.

Ett alternativ för att lösa detta problem är att använda publika moln med en pay-as-you-go-betalningsmodell, när företaget endast betalar för den kapacitet som faktiskt används. Många företag använder redan detta system, och ägaren till Aligned Energy-datacentret i Plano, Texas, hävdar att det tillåter kunder att spara 30 till 50 % per år.

Datacenter klimatkontroll

Om datacenters energieffektivitet påverkan mikroklimatet i rummet där utrustningen är placerad. För att kylenheter ska fungera effektivt är det nödvändigt att minimera kylförluster genom att isolera datacenterrummet från den yttre miljön och förhindra värmeöverföring genom väggar, tak och golv. Ett utmärkt sätt är ångspärr, som också reglerar luftfuktigheten i rummet.

För hög luftfuktighet kan leda till olika fel i utrustningens funktion, ökat slitage och korrosion, medan för låg luftfuktighet kan leda till elektrostatiska urladdningar. ASHRAE bestämmer den optimala nivån av relativ fuktighet för ett datacenter i intervallet från 40 till 55 %.

Effektiv luftflödesfördelning kan också spara 20-25 % av energiförbrukningen. Korrekt placering av utrustningsställ kommer att hjälpa till med detta: dela upp datacenters datorrum i "kalla" och "heta" korridorer. I det här fallet är det nödvändigt att säkerställa isolering av korridorerna: installera perforerade plattor på nödvändiga platser och använd tomma paneler mellan rader av servrar för att förhindra blandning av luftflöden.

Det är också värt att överväga inte bara platsen för utrustningen, utan också platsen för klimatsystemet. Vid indelning av hallen i "kalla" och "heta" korridorer, bör luftkonditioneringsapparater installeras vinkelrätt mot de varma luftflödena för att förhindra att de senare tränger in i korridoren med kall luft.

En lika viktig aspekt av effektiv värmehantering i ett datacenter är placeringen av kablar, som kan hindra luftflödet, minska statiskt tryck och minska kylningseffektiviteten hos IT-utrustning. Situationen kan korrigeras genom att flytta kabelrännorna från under det upphöjda golvet närmare taket.

Naturlig och flytande kylning

Ett utmärkt alternativ till dedikerade klimatkontrollsystem är naturlig kylning, som kan användas under kalla årstider. Idag gör tekniken det möjligt att gå över till att använda en economizer när vädret tillåter. Enligt en studie från Battelle Laboratories minskar frikyla datacentrets energikostnader med 13 %.

Det finns två typer av ekonomisatorer: de som bara använder torr luft och de som använder extra bevattning när luften inte kyls tillräckligt. Vissa system kan kombinera olika typer av economizers för att bilda flernivåkylsystem.

Men luftkylningssystem är ofta ineffektiva på grund av blandning av luftflöden eller oförmåga att använda den borttagna överskottsvärmen. Dessutom medför installationen av sådana system ofta extra kostnader för luftfilter och ständig övervakning.

Många experter tror att flytande kylning gör sitt jobb bättre. Representant för den danska leverantören Asetek, specialiserad på att skapa vätskekylningssystem för servrar, John Hamill, Säkerden vätskan är ungefär 4 tusen gånger effektivare när det gäller att lagra och överföra värme än luft. Och under ett experiment utfört av Lawrence Berkeley National Laboratory i samarbete med American Power Conversion Corporation och Silicon Valley Leadership Group, bevisad, att tack vare användningen av flytande kylning och vattenförsörjning från kyltornet, i vissa fall nådde energibesparingarna 50%.

Andra tekniker

Idag finns det tre områden vars utveckling kommer att bidra till att effektivisera datacenter: användning av flerkärniga processorer, integrerade kylsystem och kyla på chipnivå.

Datortillverkare tror att flerkärniga processorer, genom att utföra fler uppgifter på kortare tid, kommer att minska serverns energiförbrukning med 40 %. Ett exempel på effektiviteten hos ett integrerat kylsystem är CoolFrame-lösningen från Egenera och Emerson Network Power. Den tar den varma luften som kommer ut från servrarna, kyler den och "kastar den" in i rummet, vilket minskar belastningen på huvudsystemet med 23 %.

med avseende på teknik chipkylning gör det att värme kan överföras direkt från serverns hot spots, såsom centralenheter, grafikprocessorer och minnesmoduler, till den omgivande luften i racket eller utanför datorrummet.

Att öka energieffektiviteten har blivit en riktig trend idag, vilket inte är förvånande med tanke på mängden förbrukning av datacenter: 25–40 % av alla driftskostnader kommer från att betala elräkningar. Men huvudproblemet är att varje kilowattimme som förbrukas av IT-utrustning omvandlas till värme, som sedan avlägsnas av energikrävande kylutrustning. Därför kommer det under de kommande åren att minska energiförbrukningen i datacenter inte att upphöra att vara relevant - fler och fler nya sätt att öka energieffektiviteten i datacenter kommer att dyka upp.

Annat material från vår blogg om Habré:

Källa: will.com