В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сегодня типичный ЦОД расходует намного больше необходимого количества энергии. Известен ряд экономически обоснованных путей сокращения энергопотребления существующих ЦОД в краткосрочной перспективе, а также мер, применяемых при проектировании новых объектов. И если буквально несколько лет назад проблема повышения энергоэффективности не вызывала особенного интереса у IT-руководителей, то сейчас данная тематика стала очень актуальной. Это связано, с одной стороны, с тенденцией укрупнения ЦОД, при этом наблюдаются рост стоимости электроэнергии и сложности с получением необходимых мощностей в точке строительства ЦОД. С другой - количество ЦОД в мире увеличивается, и этот сегмент стал самым быстро растущим с точки зрения потребления энергии за последние 5 лет. Так, по оценкам ассоциации GreenGrid, доля потребления ЦОД от общего уровня электричества в мире 5 лет назад составляла около 1%, сейчас эта цифра близка к 2%, прогноз роста на ближайшие 5 лет - 3%. На настоящий момент энергоэффективность становится одним из ключевых показателей в бизнес-модели ЦОД, переходя из технологической плоскости в плоскость экономическую. Однако состояние нормативной базы в области энергоэффективности ЦОД несовершенно. При детальном рассмотрении обнаруживается большое количество подводных камней в области измерения, расчета и сравнения показателей энергоэффективности.
Существует соглашение отраслевых организаций и правительственных ведомств США, Европы и Японии, в соответствии с которым в качестве предпочтительной меры энергоэффективности утвержден показатель PUE (Power Usage Effectiveness). PUE определяется как соотношение общей мощности, подводимой к ЦОД, к мощности, потребляемой непосредственно IT-оборудованием ЦОД. Смысл определения PUE заключается в том, чтобы понять, насколько велики/низки потери мощности на обеспечение работы активного оборудования ЦОД. Идеальное значение PUE = 1 (0% потерь мощности на инженерную инфраструктуру). Реальные значения PUE для традиционных ЦОД лежат в диапазоне 1,5-3,0.
Несмотря на то что PUE является одной из ключевых метрик эффективности ЦОД, не стоит идеализировать значимость данного параметра - это только коэффициент энергоэффективности ЦОД, помимо него есть ряд других ключевых параметров, таких как отказоустойчивость, стоимость общего счета за электричество и т.д., которые также очень важны для понимания эффективности ЦОД в целом. Производя оценку энергоэффективности ЦОД, необходимо помнить, что PUE - это результат вычисления, и сравнивать эти коэффициенты для разных объектов очень сложно - нужно четко понимать соответствие методик измерения PUE и сопоставимость параметров сравниваемых объектов. На практике встречаются различные показатели PUE - моментальный, среднемесячный, годовой, и необходимо точно определить, о каком коэффициенте идет речь. Много дата-центров строится в офисных или промышленных зданиях. Для таких объектов при расчете коэффициента энергоэффективности обязательно нужно учитывать центральные инженерные системы зданий (делить пропорционально). Также на коэффициент энергоэффективности большое влияние оказывает уровень отказоустойчивости, поскольку при увеличении уровня резервирования добавляются резервные устройства, имеющие собственное потребление, и изменяется уровень загрузки инженерных систем.
Ставя перед собой задачу повышения энергоэффективности ЦОД, прежде всего необходимо обеспечить контроль соответствующих параметров с целью отслеживания эффективности принимаемых мер. Сегодня на рынке представлены системы измерения, контроля, мониторинга расхода электроэнергии и PUE в ЦОД, позволяющие иметь полное представление об энергетических потерях подсистем, отслеживать текущее и "историческое" значение PUE, а также позволяющие моделировать изменения инженерной инфраструктуры с прогнозированием результатов.
Опыт аудита площадок существующих ЦОД позволяет говорить о том, что основные резервы снижения PUE лежат в области систем охлаждения. Ниже указаны общие рекомендации по оптимизации инженерной инфраструктуры.
Рядные кондиционеры размещаются не по периметру помещения, а среди стоек с IT-аппаратурой. Благодаря укорачиванию маршрутов циркуляции горячие и холодные воздушные потоки меньше смешиваются, и их распределение становится более предсказуемым, что позволяет точнее автоматически подстраивать производительность кондиционеров под текущие потребности. Работа вентиляторов с переменной скоростью вращения ровно на той мощности, которая необходима для обслуживания нагрузки, обеспечивает дополнительную экономию энергии. Кроме того, рядная архитектура позволяет обрабатывать отработанный воздух максимально горячим, прямо из источника тепла, не позволяя ему смешиваться с более холодным окружающим воздухом. В совокупности все эти факторы значительно повышают эффективность системы кондиционирования.
Для любого ЦОД характерно наличие высоко- и малонагруженных стоек, также присутствует критичная и менее критичная нагрузка. Разделение нагрузок по разным зонам позволяет обеспечить соответствующий уровень резервирования, исключая завышение мощности системы кондиционирования, и применять тот тип охлаждения, который наиболее подходит к данному уровню нагрузки.
На сегодняшний день это, пожалуй, самый эффективный способ снижения PUE в ЦОД. Благодаря расширению ассоциацией ASHRAE рекомендованного температурного режима в машинном зале стало доступно применение свободного теплообмена между ЦОД и окружающей средой большую часть года. Сегодня известно более 15 различных способов естественного охлаждения, каждый из них имеет свои особенности применения. Для большинства систем естественного охлаждения характерна большая занимаемая площадь вне ЦОД, большая начальная стоимость по сравнению с традиционными системами охлаждения, однако экономия места в машинном зале и снижение расходов на электроэнергию может дать экономическую выгоду в применении подобных систем.
Для класса систем естественного охлаждения, подающих в машинный зал холодный воздух, концептуально упростилось построение отказоустойчивых систем за счет уменьшения количества компонентов: достаточно зарезервировать сами устройства и воздуховоды в машинный зал, чтобы получить полностью резервированную систему охлаждения. Также следует отметить появление на рынке модульных систем естественного охлаждения, позволяющих постепенно наращивать систему охлаждения соразмерно растущей нагрузке ЦОД.
В большинстве случаев инженерная инфраструктура ЦОД строится с запасом по мощности относительно основного IT-оборудования. К тому же наличие резервных систем и поэтапный ввод нагрузки приводят к тому, что реальная нагрузка на инженерные системы ЦОД находится в пределах 30-40%. Это приводит к лишним затратам за счет включенного "лишнего" оборудования и за счет падения эффективности систем: для большинства устройств лучший КПД достигается при загрузке 65-80%. Поэтому целесообразно отслеживать уровень загрузки систем и отключать лишнее оборудование. Исключение составляют некоторые системы естественного охлаждения: при уменьшении нагрузки на устройство увеличивается период, в течение которого можно обойтись без включения компрессорного цикла, а следовательно, сэкономить электроэнергию.
Нужно также отметить, что каждый ЦОД является уникальным объектом, для которого необходим свой комплекс мероприятий, направленных на повышение эффективности инженерных систем. Поэтому работа по повышению эффективности работы инженерных систем в ЦОД должна начинаться с аудита вычислительного центра для анализа текущей ситуации и формирования рекомендаций и мер, направленных на снижение PUE и повышение надежности и эффективности инженерных систем.
Несмотря на то что PUE является важным показателем эффективности ЦОД, для конечного результата не менее важны такие абсолютные показатели, как потребление электричества и его стоимость, а также стоимость самого инженерного оборудования, позволяющего добиться экономии электроэнергии. Самое главное, в погоне за энергоэффективностью не навредить IT-оборудованию и не снизить уровень надежности ЦОД. Поскольку стоимость даже кратковременного простоя оборудования может оказаться выше всей экономии энергии.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2012
Посещений: 6482
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
