Ngày nay, rất nhiều điện được sử dụng để đảm bảo hoạt động hiệu quả của các trung tâm dữ liệu. Năm 2013, chỉ có các trung tâm dữ liệu của Hoa Kỳ khoảng 91 tỷ kWh năng lượng, bằng sản lượng hàng năm của 34 nhà máy nhiệt điện than lớn.
Điện vẫn là một trong những khoản chi phí chính của các công ty sở hữu trung tâm dữ liệu, đó là lý do tại sao họ đang nỗ lực hiệu quả của cơ sở hạ tầng máy tính. Đối với điều này, nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau được sử dụng, một số trong đó chúng ta sẽ nói đến hôm nay.
/ hình chụp
Ảo hóa
Khi nói đến việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, ảo hóa có một số lợi thế hấp dẫn. Đầu tiên, việc hợp nhất các dịch vụ hiện có vào ít máy chủ phần cứng hơn cho phép tiết kiệm chi phí bảo trì phần cứng, đồng nghĩa với việc giảm chi phí làm mát, điện năng và không gian. Thứ hai, ảo hóa cho phép bạn tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng và linh hoạt điện ảo ngay trong quá trình làm việc.
NRDC và Anthesis đã tổ chức chung và nhận thấy rằng bằng cách thay thế 3100 máy chủ bằng 150 máy chủ ảo, chi phí năng lượng có thể giảm 2,1 triệu USD mỗi năm. Tổ chức được quan tâm đã tiết kiệm chi phí bảo trì và mua thiết bị, giảm bớt nhân viên quản trị hệ thống, nhận được đảm bảo khôi phục dữ liệu trong trường hợp có bất kỳ sự cố nào và không cần phải xây dựng một trung tâm dữ liệu khác.
theo như kết quả Gartner, vào năm 2016, mức độ ảo hóa của nhiều công ty sẽ vượt quá 75% và bản thân thị trường sẽ có giá trị 5,6 tỷ USD. Tuy nhiên, có một số yếu tố nhất định đang cản trở việc áp dụng rộng rãi ảo hóa. Một trong những lý do chính vẫn là khó khăn trong việc “xây dựng lại” các trung tâm dữ liệu theo mô hình hoạt động mới, vì chi phí của việc này thường vượt quá lợi ích tiềm năng.
Hệ thống quản lý năng lượng
Những hệ thống như vậy có thể tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống làm mát hoặc giảm mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị CNTT, điều này cuối cùng dẫn đến giảm thiểu chi phí. Trong trường hợp này, một điều đặc biệt , giám sát hoạt động của máy chủ, mức tiêu thụ năng lượng và chi phí, tự động phân phối lại tải và thậm chí tắt thiết bị.
Một loại phần mềm quản lý năng lượng là hệ thống quản lý cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu (DCIM), được sử dụng để giám sát, phân tích và dự đoán hiệu quả năng lượng của các thiết bị khác nhau. Hầu hết các công cụ DCIM không được sử dụng để giám sát trực tiếp mức tiêu thụ điện năng của CNTT và các thiết bị khác, nhưng nhiều hệ thống đi kèm với máy tính PUE (Hiệu quả sử dụng năng lượng). Theo Intel và Dell DCIM, những giải pháp như vậy 53% người quản lý CNTT.
Hầu hết phần cứng ngày nay đã được thiết kế để tiết kiệm năng lượng, nhưng việc mua phần cứng thường chú trọng hơn vào giá cả hoặc hiệu suất ban đầu hơn là tổng chi phí sở hữu, khiến phần cứng tiết kiệm năng lượng vẫn được duy trì. . Ngoài việc giảm hóa đơn năng lượng, các thiết bị như vậy cũng như lượng khí thải CO2 vào khí quyển.
Nén dữ liệu
Cũng có những cách tiếp cận ít rõ ràng hơn để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng của các trung tâm dữ liệu, chẳng hạn như giảm lượng dữ liệu được lưu trữ. Nén dữ liệu hiếm khi được sử dụng tiết kiệm tới 30% năng lượng, thậm chí có tính đến thực tế là tài nguyên cũng được tiêu thụ để nén và giải nén. Việc loại bỏ trùng lặp dữ liệu có thể mang lại kết quả thậm chí còn hấp dẫn hơn – 40–50%. Điều đáng chú ý là việc sử dụng bộ lưu trữ năng lượng thấp cho dữ liệu “lạnh” cũng giúp giảm mức tiêu thụ điện năng.
Vô hiệu hóa máy chủ zombie
Một trong những vấn đề dẫn đến việc tiêu thụ năng lượng không hiệu quả ở các trung tâm dữ liệu là thiết bị nhàn rỗi. Các chuyên gia rằng một số công ty không thể ước tính một cách thực tế lượng tài nguyên cần thiết, trong khi những công ty khác mua công suất máy chủ để hướng tới tương lai. Kết quả là gần 30% máy chủ không hoạt động, tiêu tốn 30 tỷ USD năng lượng mỗi năm.
Đồng thời, theo nghiên cứu, các nhà quản lý CNTT xác định từ 15 đến 30% số máy chủ đã cài đặt, nhưng không xóa bỏ thiết bị vì sợ hậu quả có thể xảy ra. Chỉ 14% số người được hỏi lưu giữ hồ sơ về các máy chủ không sử dụng và biết số lượng gần đúng của chúng.
Một lựa chọn để giải quyết vấn đề này là sử dụng đám mây công cộng với mô hình thanh toán theo nhu cầu sử dụng, khi công ty chỉ trả tiền cho dung lượng thực sự được sử dụng. Nhiều công ty đã sử dụng chương trình này và chủ sở hữu trung tâm dữ liệu Aligned Energy ở Plano, Texas, tuyên bố rằng nó cho phép khách hàng tiết kiệm 30 đến 50% mỗi năm.
Kiểm soát khí hậu trung tâm dữ liệu
Về hiệu quả năng lượng của trung tâm dữ liệu vi khí hậu của căn phòng nơi đặt thiết bị. Để các thiết bị làm mát hoạt động hiệu quả, cần giảm thiểu tổn thất lạnh bằng cách cách ly phòng trung tâm dữ liệu với môi trường bên ngoài và ngăn chặn sự truyền nhiệt qua tường, trần và sàn. Một cách tuyệt vời là rào cản hơi, cũng điều chỉnh mức độ ẩm trong phòng.
Độ ẩm quá cao có thể dẫn đến nhiều lỗi khác nhau trong quá trình vận hành thiết bị, tăng độ mài mòn và ăn mòn, trong khi độ ẩm quá thấp có thể dẫn đến phóng tĩnh điện. xác định mức độ ẩm tương đối tối ưu cho trung tâm dữ liệu trong khoảng từ 40 đến 55%.
Phân phối luồng không khí hiệu quả cũng có thể tiết kiệm 20-25% mức tiêu thụ năng lượng. Việc bố trí đúng các giá đỡ thiết bị sẽ giúp ích cho việc này: chia các phòng máy tính của trung tâm dữ liệu thành các hành lang “lạnh” và “nóng”. Trong trường hợp này, cần đảm bảo cách nhiệt cho hành lang: lắp đặt các tấm đục lỗ ở những nơi cần thiết và sử dụng các tấm trống giữa các dãy máy chủ để tránh trộn lẫn các luồng không khí.
Cũng cần xem xét không chỉ vị trí của thiết bị mà còn cả vị trí của hệ thống khí hậu. Khi chia hành lang thành hành lang “lạnh” và hành lang “nóng”, nên lắp đặt điều hòa vuông góc với luồng khí nóng để ngăn không cho luồng khí lạnh sau này xâm nhập vào hành lang.
Một khía cạnh quan trọng không kém của việc quản lý nhiệt hiệu quả trong trung tâm dữ liệu là việc bố trí các dây dẫn, có thể cản trở luồng không khí, giảm áp suất tĩnh và giảm hiệu quả làm mát của thiết bị CNTT. Tình trạng này có thể được khắc phục bằng cách di chuyển các khay cáp từ dưới sàn nâng lên gần trần nhà hơn.
Làm mát tự nhiên và chất lỏng
Một giải pháp thay thế tuyệt vời cho hệ thống kiểm soát khí hậu chuyên dụng là làm mát tự nhiên, có thể được sử dụng trong mùa lạnh. Ngày nay, công nghệ giúp bạn có thể chuyển sang sử dụng máy tiết kiệm khi thời tiết cho phép. Theo một nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Battelle, việc làm mát miễn phí giúp giảm 13% chi phí năng lượng của trung tâm dữ liệu.
Có hai loại máy tiết kiệm: loại chỉ sử dụng không khí khô và loại sử dụng nước tưới bổ sung khi không khí không được làm mát đủ. Một số hệ thống có thể kết hợp các loại bộ tiết kiệm khác nhau để tạo thành hệ thống làm mát đa cấp.
Nhưng hệ thống làm mát không khí thường không hiệu quả do sự trộn lẫn các luồng không khí hoặc không có khả năng sử dụng lượng nhiệt dư thừa được loại bỏ. Ngoài ra, việc lắp đặt các hệ thống như vậy thường đòi hỏi thêm chi phí cho bộ lọc không khí và giám sát liên tục.
Nhiều chuyên gia tin rằng làm mát bằng chất lỏng hoạt động tốt hơn. Đại diện nhà cung cấp Asetek của Đan Mạch, chuyên sản xuất hệ thống làm mát bằng chất lỏng cho máy chủ, John Hamill, chất lỏng đó có khả năng lưu trữ và truyền nhiệt hiệu quả hơn không khí khoảng 4 nghìn lần. Và trong một thí nghiệm do Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley phối hợp với Tập đoàn Chuyển đổi Năng lượng Hoa Kỳ và Nhóm Lãnh đạo Thung lũng Silicon thực hiện, , nhờ sử dụng chất lỏng làm mát và cấp nước từ tháp giải nhiệt nên trong một số trường hợp, năng lượng tiết kiệm được tới 50%.
Các công nghệ khác
Ngày nay, có ba lĩnh vực mà sự phát triển của chúng sẽ giúp các trung tâm dữ liệu hoạt động hiệu quả hơn: sử dụng bộ xử lý đa lõi, hệ thống làm mát tích hợp và làm mát ở cấp độ chip.
Các nhà sản xuất máy tính tin rằng bộ xử lý đa lõi, bằng cách hoàn thành nhiều tác vụ hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn, sẽ giảm 40% mức tiêu thụ năng lượng của máy chủ. Một ví dụ về tính hiệu quả của hệ thống làm mát tích hợp là giải pháp CoolFrame của Egenera và Emerson Network Power. Nó lấy không khí nóng thoát ra khỏi máy chủ, làm mát nó và “ném” vào phòng, từ đó giảm tải cho hệ thống chính 23%.
đối với làm mát chip, nó cho phép nhiệt được truyền trực tiếp từ các điểm nóng của máy chủ, chẳng hạn như bộ xử lý trung tâm, bộ xử lý đồ họa và mô-đun bộ nhớ, vào không khí xung quanh của giá đỡ hoặc bên ngoài phòng máy tính.
Ngày nay, việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng đã trở thành một xu hướng thực sự. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên khi xét đến khối lượng tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu: 25–40% tổng chi phí hoạt động đến từ việc thanh toán hóa đơn tiền điện. Nhưng vấn đề chính là mỗi kilowatt giờ mà thiết bị CNTT tiêu thụ đều được chuyển thành nhiệt, sau đó được loại bỏ bằng thiết bị làm mát tiêu tốn nhiều năng lượng. Do đó, trong những năm tới, việc giảm mức tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu sẽ không còn phù hợp - ngày càng có nhiều cách mới để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của các trung tâm dữ liệu.
Các tài liệu khác từ blog của chúng tôi trên Habré:
Nguồn: www.habr.com