Энергетика в ЦОД: Прошлое, настоящее и будущее (Часть I)

Аудит энергоэффективности ЦОД — или неэффективности

В настоящее время компании, работающие в сфере информационных технологий, вынуждены активно заниматься вопросами сокращения издержек и повышения эффективности. Причиной тому является огромное давление со стороны общественности и всевозможных экологических организаций. Ежегодно около 24,7 млрд долларов США тратится на контроль, энергоснабжение и охлаждение неиспользуемых  серверных систем в центрах обработки данных. Это очень высокий уровень. Речь идет в среднем о 15 процентах серверов в ЦОДах, которые простаивают, но потребляют при этом электроэнергию и требуют в охлаждения.

В случае с 400-ваттным сервером среднегодовые расходы на электроэнергию составляют 800 долларов США или более. Простые расчеты позволяют понять, какого масштаба порой достигает неэффективность дата-центров, особенно с учетом того, что простаивающие серверы — это лишь один из аспектов проблемы энергоэффективности.

Грубая оценка

Прежде чем вы сможете оптимизировать энергоэффективность, необходимо оценить номинальную мощность и тепловой режим в рамках всего диапазона рабочих нагрузок, поддерживаемых ресурсами вашего ЦОДа.

Раньше в распоряжении большинства администраторов дата-центров был лишь минимальный набор инструментов для мониторинга энергопотребления. Часто они оценивали эффективность энергопотребления и охлаждения, полагаясь исключительно на температуру циркулирующего в кондиционерах воздуха. Если полученной информации было недостаточно, администраторы вручную собирали дополнительные данные о мощности с каждой стойки. Кроме того, для оценки роста энергопотребления в будущем были разработаны прогнозные модели, которые использовались для перевода этих статических данных в оценочные показатели. Однако прогнозный уровень порой отличался от реального на целых 40 процентов.

Вполне очевидно, что для оценки и прогнозирования энергопотребления требуется более точный метод, который в конечном итоге позволит избежать необходимости использования дополнительной энергии и систем охлаждения. Большая погрешность измерений также делает неэффективным моделирование при прогнозировании перепадов напряжения или других проблемных событий, которые приводят к отказам оборудования и сбоям в обслуживании.

Расчет мощности VS измерение мощности

Несмотря на свою целесообразность, этот подход имеет недочеты, которые мешают достижению большинства целей в области повышения эффективности. Нередко проблема возникает вследствие поступления не совсем корректной информации от поставщиков аппаратных составляющих. Производители, как известно, завышают показатели исходя из наихудшего варианта развития событий, поэтому необходимость чрезмерного использования энергии и систем охлаждения является закономерным результатом того, что планирование проводится исключительно на основе этих данных. Существует множество мнений касательно того, каким образом можно приблизить данные поставщиков к реальности. Администраторы ЦОДов зачастую попросту занижают показатели на 20 – 50 %.

Некоторые скептически настроенные администраторы дата-центров берутся за ваттметры для проверки технических характеристик, а затем корректируют данные в соответствии с конкретными конфигурациями и нагрузками. Те, у кого есть достаточные финансовые средства, могут позволить себе установку интеллектуальных блоков распределения питания (PDU) — они способны выдавать непрерывный поток данных о мощности, но эти данные затем должны быть собраны и проанализированы. Однако даже после этого полученные результаты касаются лишь мощности и не учитывают результаты моделирования потоков воздуха или температурного режима в ЦОДах.

Расширенный набор текущей информации

В погоне за все более точной энергетической картой команды многих ЦОДов признают необходимость постоянной агрегации все большего количества измерительных точек и использования преимуществ автоматизации, чтобы свести к минимуму количество времени, необходимого для оценки. В ответ на требования таких клиентов и тенденции в области энергетики поставщики оборудования для центров обработки данных начали интегрировать в свои продукты функционал для съема данных об электричестве и тепловых показателей, который позволяет обойтись без ваттметров или PDU. Сегодня администраторы дата-центров могут узнавать о температурах впуска и уровнях энергопотребления стоечных серверов, блейд-серверов и любых используемых PDU, а также источников бесперебойного питания (ИБП), связанных с этими серверами.

Сейчас доступны решения в области энергомониторинга, которые позволяют агрегировать эти данные. С их помощью администраторы ЦОДов могут получить детальную информацию о рабочих условиях на отдельном сервере или на уровне стойки. Эта информация дает представление об общей картине для всего ЦОДа. Кроме того, механизм поддерживает детализацию, позволяющую понять потребности в энергии и паттерны использования для групп пользователей или физических ресурсов.

Посредством непрерывного сбора данных в режиме реального времени можно создать тепловые карты ЦОДа, выявить горячие точки и неэффективные моменты при организации потока воздуха, прежде чем они приведут к сбоям. Регистрируемые данные могут быть проанализированы для выявления тенденций, а также тонкой настройки систем электропитания и охлаждения. Основным преимуществом мелкомодульного сбора данных в режиме реального времени и их агрегирования является возможность отказа от проектирования ЦОДов исключительно на основе нештатных ситуаций.

Надежные решения для целостного управления ЦОДом

Вооружившись механизмом автоматического сбора и агрегации тепловых данных, а также показателей энергопотребления, администраторы и команды ЦОДов быстро оценили ценность новых промежуточных решений и инструментов, которые полезнее пассивного мониторинга. Решения для управления энергопотреблением эволюционировали и теперь предполагают наличие следующих моментов:

• механизма проактивного порогового обнаружения для выявления и устранения проблем, а также корректировки условий для продления срока службы ресурсов ЦОДа;
• внедрения элементов управления, которые стимулируют переход к политике управления и механизмам размещения, предназначенным для оптимизации эффективности предоставления услуг и использования энергии;
• динамической настройки конфигурации сервера во время бездействия;
• продвижения сервисов, в основе которых лежит модель, учитывающая общее потребление энергии;
• интеграции механизма управления энергией с консолями и методологиями для управления системами и средствами.

Заключение

Команды центров обработки данных сталкиваются с энергетическими проблемами в каждом направлении. Пользователи хотят 100-процентых гарантий безотказной работы. Руководство желает снизить затраты и перейти на методы устойчивого развития. Обслуживающим командам нужно перенаправить часть энергии на другие нужды объекта. А энергетические компании сообщают, что не могут обеспечить уровни энергоснабжения, которые необходимы для расширения центров обработки данных, даже если оператор ЦОДа готов компенсировать рост цен на энергоносители.

Дни чрезмерного использования энергии закончились, и целостные решения для управления энергией прибыли на рынок. Сегодня задача состоит в том, чтобы точно определить основные требования к решению для управления энергией и выбрать продукт, который минимизирует риски для ЦОДа, учитывая текущие тенденции и перспективы развития энергетики.

• Энергетика в ЦОД: Прошлое, настоящее и будущее (Часть I)


• Энергетика в ЦОД: Прошлое, настоящее и будущее (Часть II)


• Энергетика в ЦОД: Прошлое, настоящее и будущее (Часть III)

Автор: Джефри С. Клаус (Jeffrey S. Klaus) директор по эксплуатации ЦОД компании INTEL.