Underwriters Laboratories занялась оптимизацией распределения электроэнергии в ЦОД

Та или иная часть подводимой к любому ЦОД электроэнергии тратится впустую в подавляющем большинстве случаев. Подобная ситуация возникает, когда энергопотребление стоечного оборудования в периоды максимально интенсивной загрузки оказывается ниже объема подводимой к нему электроэнергии. В случае всего одной-двух стоек это несоответствие может показаться несущественным. Но если умножить потери (к примеру, в несколько киловатт на стойку при пиковой загрузке) на совокупное количество серверных стоек, которые заполняют машзалы типичного центра обработки данных, то количество расходуемой понапрасну электроэнергии может достигнуть 50 процентов. Избежание подобных растрат электричества дает организации возможность избавить себя от огромных эксплуатационных издержек. Кроме того, более рациональное использование электромеханического оборудования позволит отсрочить проведение серьезной модернизации или строительство нового объекта.

Избыточное электроснабжение само по себе не является проблемой, так как оно не представляет никакой опасности для какого-либо уже установленного в ЦОД IT-оборудования. Но недостаточная осведомленность операторов дата-центра касательно реального электропотребления серверного оборудования может обернуться существенными ограничениями при расширении вычислительных мощностей в будущем. Это также может вылиться в решение о модернизации существующего дата-центра или строительстве нового, при том что текущей номинальной мощности вроде бы достаточно для расширения в будущем. Владельцы ЦОД идут на подобное для обеспечения достаточного уровня избыточности сетевого электроснабжения, что позволят избежать даунтаймов.

Слишком часто причиной расходования электроэнергии впустую является желание операторов ЦОД ориентироваться на крайне завышенные спецификации в паспортной табличке или справочных данных по оборудованию (особенно это касается серверов). В данном случае вендоры указывают максимально возможное энергопотребление продукта, достичь которого тот может лишь в редких случаях (обычно никогда). На самом деле подобный уровень не достигается даже при пиковых нагрузках, так как большинство серверов, как правило, не укомплектованы платами расширения под завязку. Вот почему ориентация на указанные в паспортных табличках данные часто приводит к расходованию впустую от 40 до 50 процентов распределяемой среди серверных стоек электроэнергии.

К сожалению, зачастую у операторов ЦОД нет реальных альтернатив использованию тех самых злополучных паспортных табличек. По крайней мере, так было до недавнего времени. Пару лет назад в целях содействия повышению энергоэффективности дата-центров специалисты Министерства по охране окружающей среды США создали рейтинговую систему ENERGY STAR для серверов и другого IT-оборудования. Но высокий рейтинг, полученный в рамках программы ENERGY STAR, указывает лишь на то, что сервер является более «эффективным» по сравнению с другими продуктами из этой же категории, и, следовательно, данная система никоим образом не помогает при оптимизации распределения электроэнергии в ЦОД. Хуже того, рейтинг не учитывает год производства IT-оборудования, а это означает, что невозможно принять во внимание улучшения в области производительности и многие другие успехи, достигаемые вендорами с каждым годом.

Для минимизации объема расходуемой понапрасну электроэнергии необходимо знать фактический уровень ее потребления при пиковой нагрузке, а для этого требуется стандартизованные средства тестирования. Лаборатория по технике безопасности США (Underwriters Laboratories, UL) недавно создала такие средства и описала их в стандарте UL2640 “Метод определения производительности сервера”. Система ранжирования эффективности PAR4, которая лежит в основе описанной в стандарте UL2640 методологии, позволяет предельно точно измерять фактическое потребление электроэнергии сервером при самой разнообразной нагрузке (от нулевой до пиковой), а также предоставляет операторам ЦОД другие полезные показатели, такие как количество транзакций в секунду на ватт (TPS / W). Кроме того, методология позволяет учитывать год производства оборудования при его ранжировании, тем самым есть возможность принять во внимание многие достижения в области энергоэффективности, которые происходят с течением времени.

Стандарт UL2640 помогает добиться предельной точности при распределении электроэнергии и размещении оборудования. Но это не единственное его преимущество. Составители документа отмечают, что в то время как пиковое потребление электроэнергии является главным фактором при размещении серверного оборудования, уровень транзакций в секунду на ватт должен быть использован в качестве основного показателя эффективности, а также выступать индикатором любых потенциальных возможностей для консолидации. Система ранжирования, которая описана в UL2640, позволяет операторам ЦОД сравнить эффективность обработки транзакций устаревших серверов и более новых систем, а также сравнивать новые модели серверов друг с другом. По мнению экспертов, подобная оценка энергоэффективности должна проводиться в ходе каждого цикла обновления аппаратного обеспечения и всякий раз, которая необходимо расширение вычислительной мощности.

Измерения с использованием методологии PAR4 показателей энергоэффективности одного реального крупного ЦОД, операторы которого исчерпал все доступные источники электроснабжения, показали, что серверы на самом деле потребляли только 2500 ватт при нормальной нагрузке. Кроме того, машины никогда не потребляли более 3500 ватт при пиковой нагрузке, на долю которой приходилось менее 1 процента времени работы дата-центра. Суммирование данных, которые были указаны в паспортных табличках серверов, показали, что их совокупное энергопотребление при пиковой нагрузке может якобы достигать 7000 ватт. Таким образом, указанный вендором показатель был в два раза выше фактического максимального энергопотребления серверов в подобной конфигурации. Вооружившись этими знаниями, операторы дата-центра смогли вместить в стойки почти в два раза больше серверов, чем первоначально считалось возможным.

Другие советы и передовой практический опыт, представленные в стандарте, связаны с достижением большей эффективности системы охлаждении и динамическим регулированием энергопотребления серверов в зависимости от фактической нагрузки. Составители стандарта отмечают, что для решения подобных задач необходима программно-определяемая система распределения электроэнергии, которая полностью интегрируется с виртуальными средами и программным обеспечением для управления инфраструктурой дата-центра (Data Center Infrastructure Management; DCIM), обеспечивая постоянный мониторинг энергопотребления и условий окружающей среды, а также позволяя оперативно вносить коррективы.