В рубрику "Центры обработки данных (ЦОД)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Тема энергоэффективности является сейчас одной из самых обсуждаемых. Существует широкий спектр подходов и технологий, способных решить эту задачу практически на любой вкус и размер инвестиций. В то же время современный ЦОД является сложной системой, и для решения вопроса энергоэффективности обязателен системный подход.
Energy efficiency is now one of the most under debate topic. There is a wide range of approaches and technologies that can solve this problem fit almost every taste and size of the investment. At the same time modern data center is a complex system and to address the issue of energy efficiency systematic approach is required.
Тема энергоэффективности является сейчас одной из самых обсуждаемых. Существует широкий спектр подходов и технологий, способных решить эту задачу практически на любой вкус и размер инвестиций. В то же время современный ЦОД является сложной системой и для решения вопроса энергоэффективности обязателен системный подход. Уже на стадии проектирования необходимо связывать вопросы энергоэффективности и применения современных технологий с другими параметрами ЦОД – требуемой надежностью, месторасположением, целевым использованием, доступным размером территории. К примеру, низкий PUE без применения фрикулинга вряд ли достижим. При этом использование фрикулинга накладывает дополнительные ограничения на проект в целом. При круглогодичном прямом охлаждении требуется чистый окружающий воздух, способность оборудования работать при повышенных температурах (25 °C и выше). Также владельцу нужно быть готовым заменять оборудование (серверы) через 2–3 года эксплуатации по причине запыленности.
В качестве наглядной иллюстрации можно разобрать нашумевший случай с аварией в ЦОД компании – владельца одной из соцсетей. Данный ЦОД имеет один из самых низких PUE – менее 1,1. Такие параметры достигнуты в том числе применением фрикулинга с адиабатическим охлаждением приточного воздуха. В 2011 г. в результате сбоя системы управления охлаждением влажность воздуха в зале ЦОД повысилась до 95%, и фактически в холодных коридорах образовалось "дождевое" облако с выпадением конденсата на оборудовании. Вопрос – каковы последствия такой аварии для владельца? Если бы это был коммерческий ЦОД, то наверняка последовали бы многочисленные претензии со стороны владельцев оборудования, выплаты штрафов/компенсаций. Также для коммерческого ЦОД это был бы колоссальный репутационный урон. Все эти негативные факторы, вполне вероятно, перекрыли бы позитивный эффект от высоких показателей энергоэффективности.
Но ЦОД в данном примере – корпоративный, в нем установлено оборудование, принадлежащее самой компании. С учетом ее масштабов, требований и технического уровня можно сделать предположение, что сервисы не обслуживаются отдельными серверами, а применяются облачные технологии с распределением нагрузки, причем не только по физическим серверам, но и по площадкам. Также для подобного бизнеса характерно сокращение срока эксплуатации серверов до двух лет с последующей заменой на более производительные модели без ожидания физического износа. И соответственно унификация серверов и наличие большого резерва оборудования. Таким образом, последствия "дождя в ЦОД" для бизнеса компании скорее всего были незначительны. Испорченное оборудование быстро заменили ЗИПом, данные сохранились в облаке, сервисы обслуживались на других серверах. Вывод из данного примера – энергосберегающие технологии необходимо применять в соответствии с идеологией всего проекта. Прямое копирование чужих решений – путь ошибочный.
Перед тем как писать в техническом задании на проектирование или модернизацию ЦОД, что расчетный PUE должен быть, к примеру, не ниже 1,2, заказчику следует понять, зачем ему нужны такие цифры. Чего заказчик от такого PUE ждет? Улучшения экономических показателей ЦОД? Однако безоглядное снижение PUE может привести, наоборот, к значительному увеличению стоимости владения ЦОД. Высокие капитальные затраты, снижение сроков работы оборудования при определенных условиях могут "съесть" всю экономию на энергозатратах. Если низкий PUE – имиджевая задача, то заказчику так и нужно для себя формулировать, что это задача, ориентированная на репутацию, она будет стоить дополнительных затрат, окупаемость которых нужно оценивать не прямой экономией.
Еще один аспект, который следует учесть при погоне за низким PUE, – надежность ЦОД. Порой энергоэффективные решения идут вразрез с требованиями отказоустойчивости. В предыдущем примере получается, что надежность ЦОД принесена в жертву низкому PUE. Кто-то из заказчиков готов идти на подобный компромисс, решая задачу отказоустойчивости другими средствами, а для кого-то снижение надежности совершенно неприемлемо.
Низкий PUE как меру энергоэффективности неверно считать целью. Это средство. Отсюда вывод – ошибочно сравнивать PUE различных ЦОД без привязки к целевому использованию и условиям эксплуатации объектов.
При борьбе за энергоэффективность как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации всегда надо помнить о правиле Парето – 20% усилий приносят 80% успеха. Необходимо концентрироваться на снижении энергопотребления наиболее "прожорливых" систем. Это прежде всего система охлаждения (30% и более от общего энергопотребления при классической системе), КПД ИБП (до 10%), потери в энергораспределительной системе (до 5%).
Неудивительно, что именно на системе охлаждения сконцентрировано наибольшее внимание при проектировании энергоэффективной системы. Причем под системой охлаждения следует понимать не только сами устройства, производящие холод, но и распределение потоков холодного/горячего воздуха и термоизоляцию. Фрикулинг (как минимум сезонный), изолированные горячие/холодные коридоры, повышение температуры холодного коридора – это базовый, но далеко не полный перечень мер энергоэффективности, применяемых во всех современных системах охлаждения ЦОД, вне зависимости от концепции построения и надежности.
Аналогично проектированию на этапе эксплуатации необходимо первостепенное внимание уделять системе охлаждения. Можно запроектировать горячие/холодные коридоры, но несколько единиц неверно установленного оборудования, которые гонят воздух в обратную сторону, могут сильно испортить распределение воздушных потоков. Незакрытые двери изолированных коридоров, неправильно расположенные решетки фальшпола, запыленные фильтры блоков кондиционеров, плохая термоизоляция стен и перекрытий – такие мелочи снижают эффективность правильно спроектированной системы охлаждения на десятки процентов.
Следует уделять повышенное внимание и к КПД ИБП, особенно если они строятся по классической инверторной схеме. Здесь важно обращать внимание на характеристики ИБП и зависимость КПД от нагрузки. На практике, особенно на старте проекта, бывает, что проектная мощность ЦОД значительно больше фактической, и ИБП недогружены. А при нагрузке менее 20% КПД у многих ИБП значительно ниже расчетного.
Одновременно не стоит полностью игнорировать вспомогательные системы ЦОД. К примеру, несложная система управления освещением, отключающая его в отсутствие персонала в ЦОД, может уменьшить потребление системы освещения в разы. На общем фоне это даст экономию менее 1%, но ведь и затрат – минимум. Особенно если заложить подобное управление на стадии проектирования.
И тем более необходимо обращать внимание на такие очевидные "мелочи", как наличие нагревательных пароувлажнителей или работающих зимой радиаторов отопления. Подобные "курьезы" с концепцией энергоэффективного ЦОД несовместимы.
Еще одним обязательным элементом энергоэффективности является система контроля и автоматизации систем жизнеобеспечения ЦОД. Такую систему в любом случае строить необходимо как минимум в рамках повышения отказоустойчивости ЦОД, для целей мониторинга энергоэффективности она должна быть более разветвленной.
Невозможно достичь высоких параметров энергоэффективности без контроля за параметрами среды в ЦОД, фактической мощностью потребления активного оборудования и оборудования систем жизнеобеспечения. Владелец ЦОД должен четко знать текущий фактический PUE, и видеть полную картину энергопотребления всех составляющих систем ЦОД. Из этих данных можно делать выводы об эффективности систем ЦОД и планировать меры по ее повышению.
К сожалению, в отечественных условиях наблюдается тенденция экономии на системах контроля/автоматизации. Причем стоимость подобных систем невелика по сравнению с полной стоимостью ЦОД, а при использовании результатов ее работы для повышения энергоэффективности окупаемость может наступить достаточно быстро.
Минимальный объем измерений с точки зрения контроля энергопотребления – измерение полезной нагрузки на уровне распределительных шкафов, измерение энергопотребления на входе и выходе ИБП для контроля КПД, измерение потребления оборудования системы охлаждения. Перечисленные системы – основные потребители "пассивной" мощности. Также желательно знать мощность, потребляемую вспомогательными системами – охраны, сигнализации, освещения и т.д. И, разумеется, обязательным является измерение общей мощности потребления ЦОД. Часть этих измерений возможно реализовать средствами самого оборудования. Например, современные ИБП имеют измерение мощности на входе и выходе, часть оборудования систем охлаждения также измеряет потребленную мощность. Другая часть точек контроля потребует отдельных инвестиций. Обязательна единая система сбора и хранения данных об энергопотреблении, способная работать с различными источниками.
Подобная система контроля представляется минимальной для обеспечения управления энергопотреблением. Дальнейшее ее функциональное расширение возможно в сторону контроля потребляемой мощности вплоть до отдельного блока розеток (PDU) или даже до отдельной розетки. Но такая детализация сразу резко увеличивает общую стоимость системы.
Аналогично можно ввести градацию по контролю за климатом. Базовый вариант обеспечивает позонный контроль параметров окружающей среды. Например, температура в холодном и горячем коридоре блока серверных шкафов. Расширенный вариант – контроль температуры в отдельном шкафу в трех точках – холодный коридор верх/низ и горячий коридор.
На основе данных системы мониторинга на регулярной основе необходимо проводить аудит. Также внеплановый аудит требуется после какого-либо серьезного воздействия на ЦОД, к примеру после скачкообразного увеличения нагрузки, связанного с инсталляцией нового оборудования. На основе аудита выстраиваются планы по повышению эффективности ЦОД, планы претворяются в жизнь, с помощью системы мониторинга оценивается результат. ЦОД – живой организм и его совершенству нет предела.
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2014
Посещений: 10231
Автор
| |||
В рубрику "Центры обработки данных (ЦОД)" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
