Екологічний міський ЦОД
За оцінками Digital Power Group, загальне енергоспоживання ІТ-галузі складає 10% від загальносвітового. Мова йде не тільки про експлуатацію ІТ-обладнання та обслуговуючих його систем, а й про витрати енергії на його виробництво і транспортування. І хоча на центри обробки даних припадає близько чверті всієї потреби в енергії - 2-2,5%, такі, що набирають силу тенденції, як поширення мобільних пристроїв, Інтернету речей, потокового мовлення і т. П., Ведуть до того, що попит на ресурси ЦОД - і, відповідно, їх енергоспоживання - зростає випереджаючими темпами.
Згідно з прогнозами, в найближчі п'ять років загальне енергоспоживання європейських ЦОД виросте в два рази. Більшість ЦОД в Європі знаходяться в межах міської межі, і хоча в порівнянні з американськими вони в середньому мають набагато меншу потужність, все ж наявність таких великих споживачів представляє зростаючу проблему для міського енергогосподарства. До того ж коефіцієнт енергоефективності у них залишається невисоким - 1,6-2,0. Зменшенням впливу зростання обсягів даних на енергосистему і екологію стосовно міським європейським ЦОД має намір зайнятися нещодавно утворений консорціум GreenDataNet.
У січні 2014 року європейська комісія надала йому грант на суму 2,9 млн євро терміном на три роки. Крім пошуку способів скорочення середнього значення PUE до 1,3-1,4, GreenDataNet ставить перед собою мету знайти рішення по переведенню ЦОД на практично повне харчування від поновлюваних джерел (до 80% від загального споживання). До складу консорціуму, який очолює компанія Eaton, увійшли Nissan, Credit Suisse, Лозаннський технологічний інститут (EFPL), Університет Тренто, дослідницький підрозділ французької комісії з альтернативної та атомної енергії і підрядна організація з будівництва ЦОД ICTRoom. Як зазначає Сиріл Бріссон, віце-президент підрозділу Power Quality компанії Eaton в регіоні ЕМЕА, поодинці жодна з перерахованих компаній не в змозі вирішити поставлені завдання, тоді як всі разом вони володіють необхідною практичної, технологічної та академічної експертизою.
Досвід Credit Suisse
Швейцарський банк Credit Suisse має 13 апаратними залами загальною площею 13 тис м2, при цьому близько 25% з них знаходяться в резерві і можуть використовуватися для тестових і пілотних проектів. Тим часом ще в 2007 році всі доступні приміщення були повністю зайняті. Завдяки впровадженню сучасних рішень, зокрема віртуалізації, і продуманому підходу до модернізації, банку вдалося не тільки вивільнити нераціонально використовувалися площі, а й здійснити перехід на нові системи без переривання операцій. Своїм досвідом управління і модернізації інфраструктури ЦОД глобальної компанії Марсель Ледергарбер, віце-президент напряму «ЦОД: проектування і планування» в банку Credit Suisse, готовий поділитися з членами консорціуму GreenDataNet.
ЦОД банку за рівнем надійності відповідає Tier IV. Це означає, що практично всі системи задубліровани. ЦОД розрахований на навантаження 4,2 МВт, його коефіцієнт ефективності споживання енергії становить 1,53. За рахунок модернізації інфраструктури харчування та охолодження, яка здійснювалася паралельно з виртуализацией серверів і СГД, вдалося заощадити 18 ГВт × год електроенергії за рік при загальному поточному споживанні близько 58 ГВт × год.
Загальний обсяг площ ЦОД не змінюється з 2005 року, а енергоспоживання залишається на одному і тому ж рівні з 2009 року. При цьому обчислювальна потужність серверів і ємність систем зберігання щорічно збільшуються на 20 і 30% відповідно. В даний час банк використовує 4,8 тис. Серверів, причому за минулі роки їх число знизилося в кілька разів. «Ми не замінюємо сервери тільки тому, що з'явилася нова технологія - більш сучасне обладнання встановлюється, коли життєвий цикл колишнього добігає кінця», - пояснює Марсель Ледергарбер.
Впровадження віртуалізації веде до збільшення щільності потужності. Щоб бути впевненим, що при додаванні обладнання стійка не виявиться перевантаженою, необхідний контроль (моніторинг) енергоспоживання. Для цього на рівні стійки використовуються бездротові індуктивні датчики, розроблені в EFPL. Хоча кожен такий датчик коштує близько 50 доларів, це рішення виявляється більш вигідним, ніж застосування керованих PDU. Як пояснює Марсель Ледергарбер, вимірювати споживання окремих серверів не потрібно - досить контролювати споживання на рівні стійки. Крім того, при установці нових PDU довелося б відключати старі і переривати для цього роботу обладнання, тоді як індуктивні датчики просто надягають на провід (при цьому обходяться без харчування). Нарешті, для керованих PDU довелося б будувати окрему мережу передачі даних, а для бездротових датчиків (в них використовується технологія ZigBee) досить одного пристрою для збору інформації з усього залу.
Як своїх дивідендів від участі в проекті Credit Suisse очікує поліпшення систему вимірювання споживання.
СЛІДОМ ЗА СОНЦЕМ І ВІТРОМ
Центри обробки даних є не тільки великими, але і погано передбачуваними споживачами енергії. Якщо десять років тому рівень їх енерговитрат залишався практично незмінним, то тепер він може значно варіюватися протягом доби по мірі зростання або зменшення попиту на послуги. Завдяки поширенню віртуалізації, модульних рішень і інших технологій залежність енергоспоживання ЦОД від навантаження стала близька до лінійної. Здавалося б, це можна вважати благом, адже в результаті зменшуються непродуктивні втрати ресурсів, проте підвищення волатильності навантаження, особливо при наявності групи ЦОД, негативно позначається на енергосистемі.
Ще більшу проблему представляють поновлювані джерела енергії (сонячної і вітрової) - в цьому випадку обсяг генерації енергії залежить від погодних умов. Але і це далеко не все. Щоб демпфіровать волатильність, обсяг генерації повинен багаторазово перевищувати поточні потреби, а значить, енергію необхідно зберігати. Крім того, споживачі часто знаходяться досить далеко (скажімо, в Німеччині найбільш сприятливі умови для вітрової генерації - на півночі, а основні споживачі - на півдні країни), тому її треба доставляти. Але навіть при налагодженому забезпеченні необхідно резервувати потужності основною енергосистеми на випадок тривалих несприятливих погодних умов. Все це значно ускладнює використання вітрової та сонячної генерації і призводить до підвищення її вартості.
Для перекладу ЦОД на харчування від поновлюваних джерел одними з першочергових заходів є прогнозування генерації і навантаження і їх оптимальний баланс. Для цього в рамках проекту планується розробити необхідний інструментарій для збору і обробки інформації з різних джерел, на підставі якої можна було б за допомогою спеціальних алгоритмів прогнозування оцінити вироблення і споживання енергії. Відповідне програмне забезпечення могло б оптимізувати розподіл навантаження як всередині ЦОД, так і в групі взаємопов'язаних ЦОД за рахунок переміщення віртуальних машин виходячи з наступних критеріїв: доступність і вартість електроенергії, локальні запаси енергії, температура зовнішнього повітря, щільність споживання енергії в стійці і ін. Іншими словами, навантаження буде слідувати за генерацією - ближче до сонячних батарей в ясні дні або до вітряків в штормові.
Однак ЦОД повинен бути готовий до можливості використання енергії з різних джерел. В рамках згаданого проекту Eaton має намір розробити технологію, що дозволяє підключати ДБЖ безпосередньо до поновлюваних джерел енергії, якщо такі є поблизу. Це дозволить забезпечити ЦОД чистим харчуванням незалежно від походження енергії. Однак, щоб довести рівень споживання відновлюваної енергії до планованих 80%, необхідно забезпечити акумулювання (зберігання) енергії в ЦОД. Одне з розглянутих рішень полягає в повторному використанні акумуляторів електромобілів. Останні стають непридатні для використання в автомобілях, коли їх ємність знижується до рівня менше 70%. Тим часом після модернізації вони цілком можуть використовуватися в ЦОД.
ІНТЕРЕС EATON
Основні результати проекту, який фінансується ЄС, будуть опубліковані, і ними зможе скористатися будь-який бажаючий. Зокрема, будуть сформульовані рекомендації з проектування центрів обробки даних. Як зазначає Сиріл Бріссон, якщо вдасться зробити ЦОДи більш енергоефективними і забезпечити можливість їх підключення до поновлюваних джерел енергії, проект тим самим окупиться - з'явиться новий ринок для рішень зберігання і генерації відновлюваної енергії. Для перевірки і демонстрації життєздатності розроблюваних рішень буде реалізовано три пілотні проекти в різних ЦОД: банку Credit Suisse, комісії CEA і однією з голландських компаній.
Крім того, Eaton зацікавлена в позиціонуванні себе не просто як виробника ІБП, але і як постачальника рішень для ЦОД. Фабріс Руді, програмний менеджер напряму «Рішення по автоматизації ЦОД» компанії Eaton в регіоні ЕМЕА, який є одним з координаторів проекту, пояснює: «Близько року тому ми придбали виробника електронних компонентів Cooper, і тепер в змозі запропонувати все необхідне для електропостачання ЦОД: ДБЖ , PDU, стійки, шинопроводи, силові кабелі, розподільчий та комутаційне обладнання. Ми хочемо, щоб нас розглядали в якості постачальника рішень, а проекти GreenDataNet дозволять розширити наше комплексне пропозицію ».
Чого в ньому не вистачає, так це програмного забезпечення для збору даних і управління енергією. При цьому компанія не має наміру розробляти систему для управління інфраструктурою ЦОД (Data Center Infrastructure Management, DCIM). «На думку клієнтів, DCIM - це щось складне і дороге з надлишковими функціями, - пояснює позицію компанії Фабріс Руді. - Такі функції, як тривимірне уявлення апаратного залу, не потрібні для невеликих ЦОД. При наявності всього лише 50 стійок менеджер тримає всю картину в голові. Тому ми хочемо представити найважливіші функції, затребувані повсякденно, і не будемо витрачати час на реалізацію можливостей, які вважаємо марними ».
В рамках проекту GreenDataNet планується розробити алгоритми, за допомогою яких можна було б автоматизувати переміщення навантаження і в межах одного ЦОД, і між декількома ЦОД. Як вказує Фабріс Руді, ні в одному рішенні DCIM не реалізоване автоматизованого переміщення ВМ, наприклад, для оптимізації охолодження або усунення перегріву. Тим часом в таких випадках оператори ЦОД завжди бояться зробити помилку. Реалізація ж автоматизованих алгоритмів дозволить позбутися від подібних ризиків, а переміщення ВМ будуть здійснюватися з урахуванням всіх найважливіших чинників, включаючи харчування, охолодження, навантаження. «Рішення DCIM - це вихваляється спосіб робити електронним чином те, що зараз виконується вручну. Але поки вони недостатньо автоматизовані. Ми збираємося зосередитися саме на автоматизації ».
Дмитро Ганьжа - головний редактор «Журналу мережевих рішень / LAN». З ним можна зв'язатися за адресою: [email protected] .
