Microsoft — централизация ведет к энергоэффективности

Специалисты Microsoft давно ведут углубленные исследования в области энергоэффективности. Выступая на выставке-конференции Data Center World 2013 в Лас-Вегасе, штат Невада (США), директор Microsoft по энергетической стратегии, Брайан Янош, отметил, что подобная работа должна охватывать всю систему. То есть оптимизация работы IT-инфраструктуры должна вестись не только на уровне центра обработки данных – необходимо улучшать все механизмы, которые являются частью процесса создания контента. В своем выступлении Янош напомнил, что мы живем в эпоху централизации, и провел множество параллелей между положением дел в индустрии ЦОД и ситуацией в энергетической промышленности в начале прошлого века.

Несмотря на тот факт, что доклад Яноша назывался «Коммодитизация облака» (то есть «обезличивание», потеря значимых для потребителей различий между облачными сервисами), ключевой темой выступления топ-менеджера была именно централизация данных, которая происходит благодаря внедрению облачных сервисов и способствует повышению эффективности использования электроэнергии.

Электроэнергии является важнейшим ресурсом

Янош курирует заключение контрактов между Microsoft и энергетическими компаниями, а также по возможности налаживает стратегическое партнерство. В его задачи входит анализ хозяйственной деятельности поставщика электроэнергии. Топ-менеджер должен убедиться, что будущий партнер его компании является надежным. Янош считает, что операторы дата-центров должны регулярно анализировать всю цепочку поставок электроэнергии и других ресурсов на предмет появления новых возможностей. Эта работа предполагает нестандартное мышление и сводится к оценке перспективности таких систем, как топливные элементы, метан, солнечные и ветровые электростанции.

«Физики полагают, что можно создать вечный двигатель. Если это произойдет, то все, о чем я говорил здесь, утратит смысл», шутит докладчик.

Что делает Microsoft, и как она это делает

Microsoft постепенно переходит от бизнес-модели традиционного продавца программного обеспечения к модели провайдера интернет-сервисов. В настоящее время рэдмондовцы предлагают своим клиентам и партнерам по всему миру около 200 онлайн-сервисов. Office365 является самым быстрорастущим продуктом в истории компании, обслуживая более 1 миллиарда клиентов с помощью облака. Янош отметил, что для поддержки работоспособности сервисов нужны дата-центры, при этом Microsoft активно возводит новые объекты.

Инженеры компании стали свидетелями эволюции эффективности в индустрии ЦОД, которая к настоящему моменту преодолела в своем развитии уже пять поколений. Первым был колокейшн (размещение клиентского серверного оборудования в машзалах коммерческих ЦОД). Арендаторы таких объектов смогли воспользоваться экономией от масштаба. Время второго поколения наступило, когда операторы дата-центров стали уделять повышенное внимания плотности размещения вычислительного оборудования в машзалах ЦОД. Третье – при активизации усилий инженеров в области изоляции «холодных» и «горячих» коридоров и оптимизации воздушных потоков в ЦОД. Четвертое поколение принесло с собой модульность. Пятое поколение предполагает интеграцию. Янош говорит, что дальнейшие усилия в этом направлении позволят довести коэффициент эффективности использования энергии (Power usage effectiveness; PUE) дата-центров до отметки в 1.0.

«Интеграция предполагает дополнительную работу в области создания систем на чипе (System on a Chip; SoC), но при этом данное понятие немного шире. Оно предполагает комплексную оценку ресурсов и механизмов, которые позволяют дата-центру работать. Интеграция означает анализ всей цепочки приращения стоимости и механизмов ее оптимизации. Короче говоря, задача повышения эффективности ограничивается не только дата-центром — нужно оценить и оптимизировать весь процесс создания контента», сказал Янош.

Централизация ведет к энергоэффективности

Янош повел параллели между сегментом онлайн-услуг и энергетическим сектором, в частности, с предприятиями электроэнергетики: «Несмотря на очевидные различия, у нас много общего. Крупные электростанции тоже прошли через этап централизации. Там и там есть сети. И в обоих случаях есть потребность, сбалансировать спрос и предложение, и желательно, чтобы это происходило почти мгновенно. Вряд ли найдутся другие отрасли, где также существует подобная необходимость».

«Если рассмотреть ситуацию на макроуровне, то можно заметить, что за последние 100-150 лет рынок электроэнергии перешел от отдельных объектов и компонентов к централизованным электростанциям. Именно это мы видим сейчас в секторе дата-центров. На рубеже прошлого и позапрошлого веков в Соединенных Штатах Америка было около 50 000 электростанций. Но компании не доверяли коммунальщикам. Поэтому в дальнейшем бизнес-модель изменилась. Произошла революция, и речь не только о технологиях, но и деловой стороне вопроса. Произошла централизация, которая привела к существенному уменьшению числа электростанций, позволила удешевить электричество для клиентов, уменьшить расходы и поднять спрос».

Янош считает, что представителям индустрии дата-центров не нужно бояться коммерциализации. В качестве примера он использовал ситуацию с появлением более эффективных лампочек. Эксперты электроэнергетических компаний поначалу полагали, что, поскольку новые лампочки были в 4 раза более эффективными по сравнению с предшественницами, спрос на электричество упадет, и его поставщики лишатся дохода. Вместо этого эти лампочки излучали в 4 раза больше света, а спрос на электричество остался прежним и даже вырос. Вывод: повышение энергоэффективности ЦОД приведет к росту спроса на их услуги.

Революция данных

«Представим, что у нас есть все нужные данные и инфраструктура – теперь можно заняться непосредственно централизацией», сказал Янош. «Да, мы никогда не сможем полностью централизовать индустрию ЦОД, но нам удалось многого добиться в данном направлении, что является одной из причин стремительного роста числа строящихся ЦОД и интенсификации создания контента».

Чтобы проиллюстрировать рост спроса на контент, Янош привел в пример свою дочь, которая каждые выходные по утрам просматривает потоковое видео на Netflix с помощью планшетного компьютера. Новое поколение наших детей растет в мире, где они могут получить все, что хотят, и когда они этого хотят. Очевидно, что в будущем они смогут создать огромный объем данных.

Пусть революция данных также дает людям возможность создавать и «плохой» контент (к примеру, неказистые фотографии, загружаемые в облако миллионами людей после рядовых семейных поездок), но при этом она позволяет ученым и мыслителям получить инструменты для совместного решения проблем. Централизация позволяет работать с нужными данными с помощью практически любого устройства с любой диагональю экрана.

Электроэнергия и дата-центр

После проведения параллелей между дата-центрами и энергетической отраслью Янош рассказал о работе Microsoft в области повышения энергоэффективности. Рэдмондовцы считают, что эту задачу необходимо решать на уровне ЦОД, на уровне сервера и на уровне приложений. По словам топ-менеджера, у нас есть огромные возможности для повышения эффективности в разрезе всей цепочки создания контента.

По мнению Яноша, самой важной задачей, с которой индустрия ЦОД пока еще не справилась, является повторное использование выделяемого серверами тепла. Специалисты Microsoft уже изучают возможность эксплуатации серверного оборудования при повышенных температурах, а также активно создают механизмы, позволяющие использовать избыточное тепло для отопления зданий и горячего водоснабжения. Существует множество технических проблем, но рэдмондовцы успешно их устраняют.

Справедливости ради отмети, что подобную работу ведут не только инженеры Microsoft: в последнее время такие интернет-гиганты, как Google и Facebook также активно внедряют в свои ЦОД механизмы повторного использования тепла от серверов. Примечательно, что соцсеть и компания eBay также пытаются сделать работу подконтрольных ЦОД более прозрачной, особенно что касается энергоэффективности. Обе компании в минувшем месяцы представили онлайн-инструменты для отслеживания коэффициента PUE своих ЦОД.

«Мы также хотим представить подобный инструмент. И мы хотим, чтобы, в конечном счете, его внедрение не ограничивалось отдельными компаниями – а стало стандартом де-факто для всей индустрии ЦОД», сказал Янош. «Кроме того, мы хотим показать всем заинтересованным сторонам, когда использование той или иной технологии имеет практический смысл. Например, целесообразно ли использовать топливные элементы в дата-центре такого-то масштаба?»

«Масштаб имеет в данном случае важнейшее значение. Некоторые вещи имеют ценность в связи с их масштабом. Например, вы можете построить самый большой в мире двигатель, но никто не сможет себе позволить его покупку. Тогда зачем вообще заниматься этим проектом? При внедрении возобновляемых источников электроэнергии в ЦОД также нужно исходить из масштаба проекта», отметил Янош.

Концепция Data Plant («завод данных»)

Но самую интересную часть своего доклада Янош припас напоследок: «Следующим эволюционным этапом развития индустрии ЦОД и централизации, как нам представляется, будет объединение дата-центров и электростанций в одной целое. Мы видим огромные возможности в этой области. Мы подходим к точке, где электроэнергетическая инфраструктура становится достаточно хрупкой, и владельцы дата-центров вынуждены тратить миллиарды, чтобы сделать ее более надежной. Может быть, есть способ избежать всего этого. Так почему бы не объединить ЦОД с электростанцией и не измерить эффективность подобного гибрида? »

Затем Янош обсудил со слушателями некоторые проекты, над которыми в данный момент работает Microsoft. Он упомянул так называемый Data Plant («завод данных») в городе Шайенн, штат Вайоминг (США), где специалисты компании приспособили для запитки небольшого ЦОД топливные элементы на метане, который поступает из очистных сооружений. Метан является относительно экологичным, возобновляемым и очень доступным ресурсом. Может ли дата-центр с энергоблоком на газу масштабироваться? Может ли он стать более крупным? Можно ли создать аналогичные объекты по всему миру? Янош считает, что ответ на все эти вопросы утвердительный. И если проект в городе Шайенн завершиться успехом, рэдмондовцы начнут активное внедрение этой технологии.

«Сейчас мы все больше думаем о том, как наиболее комплексно использовать окружающие нас ресурсы», сказал Янош. «Тепло, которое выделяют наши серверы, собирается и направляется обратно в очистные сооружения, и система становится еще более симбиотической».

В завершении своего выступления Янош отметил, что Microsoft стремится к повышению энергоэффективности ЦОД, но не только в собственных интересах. В силу масштабности своего бизнеса компания может с легкостью оценить новые возможности, опробовать новые системы (например, цена тех же солнечных батарей стремительно падает, что открывает новые возможности для операторов ЦОД по их внедрению). Но основной целью рэдмондовцев является повышение эффективности в рамках всей индустрии ЦОД. Топ-менеджер отметил, что в ближайшем будущем следует ожидать повышения объема инвестиций в возобновляемые источники энергии и увеличения числа пилотных проектов.