„Mäßigen Sie Ihren Appetit“: Verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren

    Heute wird viel Strom für den effizienten Betrieb von Rechenzentren aufgewendet. 2013 verbrauchten nur US-amerikanische Rechenzentren rund 91 Milliarden Kilowattstunden Energie, was der jährlichen Leistung von 34 großen Kohlekraftwerken entspricht.

    Strom bleibt eine der Hauptkostenpositionen für die Eigentümer von Rechenzentren, weshalb sie versuchen, die Effizienz der Computerinfrastruktur zu steigern . Hierfür werden verschiedene technische Lösungen angewendet, von denen wir heute einige besprechen werden. / Foto Torkild Retvedt CC





    Virtualisierung


    Bei der Verbesserung der Energieeffizienz bietet die Virtualisierung unbestreitbare Vorteile. Erstens können Sie durch die Konsolidierung vorhandener Dienste auf weniger Hardware-Servern Wartungskosten für Hardware einsparen und damit die Kosten für Kühlung, Strom und Stellfläche senken. Zweitens können Sie durch Virtualisierung den Einsatz von Hardwareressourcen optimieren und die virtuelle Leistung direkt im Prozess flexibel umverteilen .

    NRDC und Anthesis führen eine gemeinsame Studie durchDurch den Austausch von 3.100 Servern durch 150 virtuelle Hosts können die Energiekosten um 2,1 Millionen US-Dollar pro Jahr gesenkt werden. Die Organisation, die Gegenstand des Interesses war, sparte bei der Wartung und dem Kauf von Geräten, reduzierte das Personal der Systemadministratoren, erhielt eine Garantie für die Datenwiederherstellung bei Problemen und machte den Bau eines weiteren Rechenzentrums überflüssig.

    Laut einer Gartner- Studie wird der Virtualisierungsgrad vieler Unternehmen im Jahr 2016 75% übersteigen, und der Markt selbst wird einen Wert von 5,6 Mrd. USD haben. Allerdings gibt es bestimmte Faktoren, die die Verbreitung der Virtualisierung behindern. Einer der Hauptgründe bleibt die Schwierigkeit, Rechenzentren nach einem neuen Arbeitsmodell "umzustrukturieren", da die Kosten dafür häufig den potenziellen Nutzen übersteigen.

    Energiemanagement-Systeme


    Solche Systeme können die Energieeffizienz des Kühlsystems verbessern oder den Energieverbrauch von IT-Geräten senken, was letztendlich zu einer Kostenminimierung führt. In diesem Fall wird eine spezielle Software verwendet , die die Aktivität der Server, den Stromverbrauch und die Stromkosten überwacht, die Last automatisch umverteilt und sogar das Gerät herunterfährt.

    Eine der Arten von Energiemanagementsoftware ist das Data Center Infrastructure Management System (DCIM), mit dem Energieeffizienzindikatoren für verschiedene Geräte gesteuert, analysiert und prognostiziert werden. Die meisten DCIM-Tools werden nicht zur direkten Steuerung des Stromverbrauchs von IT- und anderen Geräten verwendet, aber viele Systeme sind mit PUE-Rechnern (Power Usage Effectiveness) ausgestattet. Laut Intel und Dell DCIM werden solche Lösungen von 53% der IT-Manager verwendet.

    Heutzutage zielt der Großteil der Hardware bereits auf einen sparsamen Energieverbrauch ab. Beim Kauf von Hardware wird jedoch häufig mehr auf den ursprünglichen Preis oder die ursprüngliche Leistung geachtet als auf die Gesamtbetriebskosten, die eine energieeffiziente Ausrüstung ausmachenunbemerkt . Diese Geräte senken nicht nur die Stromrechnung, sondern auch den CO2-Ausstoß.

    Datenkomprimierung


    Es gibt weniger offensichtliche Ansätze zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren, zum Beispiel zur Reduzierung der gespeicherten Datenmenge. Durch die Komprimierung selten verwendeter Daten können bis zu 30% Energie eingespart werden, auch wenn die Ressourcen auch für die Komprimierung und Dekomprimierung aufgewendet werden. Die Datendeduplizierung kann zu noch attraktiveren Ergebnissen führen - 40-50%. Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Speichern mit geringem Stromverbrauch für „kalte“ Daten auch zur Reduzierung des Stromverbrauchs beiträgt.

    "Zombieserver" deaktivieren


    Eines der Probleme, die zu einem ineffizienten Energieverbrauch in Rechenzentren führen, sind ungenutzte Geräte. Experten gehen davon aus, dass einige Unternehmen den Ressourcenbedarf nicht wirklich einschätzen können, während andere Server-Kapazitäten mit Blick auf die Zukunft kaufen. Infolgedessen sind fast 30% der Server im Leerlauf und verbrauchen 30 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

    Gleichzeitig können IT-Manager laut der Studie 15 bis 30% der installierten Server nicht identifizieren, schreiben aber keine Geräte aus, um mögliche Konsequenzen zu befürchten. Nur 14% der Befragten führten Aufzeichnungen über nicht genutzte Server und kannten ihre ungefähre Anzahl.

    Eine der Lösungen für dieses Problem ist die Verwendung von Public Clouds mit einem Umlage-Zahlungsmodell, bei dem das Unternehmen nur für die tatsächlich genutzte Kapazität zahlt. Viele Unternehmen arbeiten bereits an einem solchen System, und der Eigentümer des Aligned Energy-Rechenzentrums in Pleyno, Texas, gibt an, dass Kunden auf diese Weise 30 bis 50% pro Jahr einsparen können.

    Klimatisierung des Rechenzentrums


    Das Mikroklima des Raums, in dem sich das Gerät befindet, beeinflusst die Energieeffizienz des Rechenzentrums . Für den effektiven Betrieb von Kühlgeräten ist es erforderlich, den Kälteverlust zu minimieren, den Rechenzentrumsraum von den Auswirkungen der äußeren Umgebung zu isolieren und die Wärmeübertragung durch Wände, Decke und Boden zu verhindern. Eine gute Möglichkeit ist die Dampfsperre, die auch die Luftfeuchtigkeit im Raum reguliert.

    Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit kann zu verschiedenen Fehlern bei der Gerätebedienung, erhöhtem Verschleiß und Korrosion sowie zu geringen - elektrostatischen Entladungen führen. ASHRAE ermittelt die optimale relative Luftfeuchtigkeit für das Rechenzentrum im Bereich von 40 bis 55%.

    Durch eine effiziente Verteilung der Luftströme können auch 20–25% des Energieverbrauchs eingespart werden. Die richtige Platzierung der Geräteträger hilft dabei: Die Maschinenräume des Rechenzentrums werden in „kalte“ und „heiße“ Korridore unterteilt. In diesem Fall muss die Isolierung der Korridore sichergestellt werden: Installieren Sie Lochbleche an den erforderlichen Stellen und verwenden Sie Blindplatten zwischen den Serverreihen, um eine Vermischung der Luftströme zu vermeiden.

    Es lohnt sich auch, nicht nur den Standort der Geräte, sondern auch den Standort des Klimasystems zu berücksichtigen. Wenn die Halle in "kalte" und "heiße" Korridore unterteilt wird, sollten Klimaanlagen senkrecht zum Heißluftstrom installiert werden, damit dieser nicht mit kalter Luft in den Korridor eindringt.

    Ein ebenso wichtiger Aspekt der effektiven Temperaturregelung im Rechenzentrum ist die Position der Drähte, die die Bewegung der Luftströme stören und den statischen Druck sowie die Kühleffizienz von IT-Geräten verringern können. Wenn Sie dies korrigieren, können Sie die Kabelrinnen unter dem Doppelboden näher an die Decke heranführen.

    Natürliche und flüssige Kühlung


    Eine hervorragende Alternative zu speziellen Klimatisierungssystemen ist die natürliche Kühlung, die in der kalten Jahreszeit eingesetzt werden kann. Dank der heutigen Technologie ist es möglich, auf die Verwendung eines Economizers umzusteigen, wenn das Wetter dies zulässt. Laut einer Studie von Battelle Laboratories senkt die kostenlose Kühlung die Energiekosten des Rechenzentrums um 13%.

    Es gibt zwei Arten von Economizern: jene, die nur trockene Luft verwenden, und jene, die zusätzliche Bewässerung mit unzureichender Luftkühlung verwenden. Einige Systeme können verschiedene Arten von Economizern kombinieren, um mehrstufige Kühlsysteme zu bilden.

    Luftkühlungssysteme sind jedoch häufig aufgrund der Vermischung von Luftströmen oder der Unfähigkeit, die zugewiesene überschüssige Wärme zu nutzen, unwirksam. Darüber hinaus verursacht die Installation solcher Systeme häufig zusätzliche Kosten für Luftfilter und eine ständige Überwachung.

    Viele Experten glauben, dass die Flüssigkeitskühlung besser funktioniert. Vertreter dänische Anbieter Asetek, der bei der Schaffung eines Flüssigkühlsystem Server spezialisiert, John Hamill (John Hamill), zuversichtlich , dass die Flüssigkeit etwa 4 th. Mal effizienter in Bezug auf der Lagerung und Wärmeübertragung als Luft bringen . Und während eines Experiments, das von Lawrence Berkeley National Laboratory in Zusammenarbeit mit American Power Conversion und der Silicon Valley Leadership Group durchgeführt wurde,Es wurde nachgewiesen, dass aufgrund der Verwendung von Flüssigkeitskühlung und der Zufuhr von Wasser aus dem Turm in einigen Fällen Energieeinsparungen von 50% erzielt wurden.

    Andere Technologien


    Heute gibt es drei Bereiche, deren Entwicklung dazu beitragen wird, die Arbeit von Rechenzentren effizienter zu gestalten: die Verwendung von Mehrkernprozessoren, eingebaute Kühlsysteme und die Kühlung auf Chipebene.

    Computerhersteller sind zuversichtlich, dass Multi-Core-Prozessoren, die in kurzer Zeit mehr Aufgaben erledigen, den Stromverbrauch des Servers um 40% senken werden. Ein Beispiel für die Wirksamkeit eines integrierten Kühlsystems ist die CoolFrame-Lösung von Egenera und Emerson Network Power. Es nimmt heiße Luft auf, verlässt die Server, kühlt sie und „wirft“ sie in den Raum, wodurch die Belastung des Hauptsystems um 23% verringert wird.

    In Bezug auf TechnologieMit diesen Kühlkreisläufen können Sie Wärme direkt von den "Hot Spots" des Servers, z. B. Zentraleinheiten, Grafikprozessoren und Speichermodulen, in die Umgebungsluft des Racks oder außerhalb des Maschinenraums abführen.

    Die Verbesserung der Energieeffizienz hat sich angesichts des Volumens der Rechenzentren zu einem echten Trend entwickelt. 25-40% aller Betriebskosten entfallen auf Stromrechnungen. Das Hauptproblem ist jedoch, dass jede Kilowattstunde, die von IT-Geräten verbraucht wird, Wärme umwandelt, die dann mit Kühlgeräten, die viel Energie benötigen, abgeführt wird. Daher wird die Reduzierung des Energieverbrauchs von Rechenzentren in den kommenden Jahren nicht weniger relevant sein - es werden immer neue Wege zur Steigerung der Energieeffizienz des Rechenzentrums auftauchen.

    Andere Materialien aus unserem Blog über Habré:


    Jetzt auch beliebt: