Обычные пользователи интернет-сервисов небезосновательно полагают, что облачные платформы, подключённые к сети мобильные устройства и прочие передовые системы и технологии помогают экономить время и энергию, избегая ненужных поездок и увеличивая производительность труда. И по большей части все обстоит именно так. Но это вовсе не значит, что для работы самих интернет-сервисов не нужны ресурсы вроде электроэнергии. Без того же электричества невозможна эксплуатация дата-центров, которые обслуживают различные веб-сайты и интернет-сервисы.
Исследования говорят о том, что дата-центры по всему миру ежегодно потребляют сотни миллиардов киловатт*часов электроэнергии. Причем энергопотребление ЦОД, как ожидается, вырастет вдвое к 2020 году. Подобный тренд вызывает беспокойства поставщиков электроэнергии, многие из которых предупреждают о том, что не смогут идти в ногу со спросом. В результате чего некоторые операторы центров обработки данных начинают создавать свои собственные источники электропитания. Так, Apple, Microsoft и Google уже не первый год используют солнечную или ветровую энергию для запитки своих ЦОД.
При этом параллельно строительству дополнительных генерирующих мощностей операторы и владельцы ЦОД стремятся добиться повышения энергоэффективности подконтрольных объектов с целью снижения нагрузки с их стороны на центральную электросеть. Добиться этого позволяют новые подходы к повышению энергоэффективности инфраструктуры ЦОД, представленные ниже.
«Световые» микрочипы – ключ к повышению энергоэффективности дата-центра
Фотонные вычисления больше не являются прерогативой теоретиков. Исследователи впервые показали рабочий микропроцессор на основе света. Они использовали существующие технологии производства микроэлектроники, чтобы создать сложный процессор, который использует энергоэффективные оптические соединения.
Микропроцессор, который использует оптические соединения вместо электрических проводов для передачи данных, уже давно является мечтой проектировщиков микрочипов, но попытки создать подобное решение заканчивались неудачей в течение многих лет.
Но на минувшей неделе один из таких проектов все же завершился успехом. Как сообщает журнал Nature, передовой электронный оптический микропроцессор был разработан группой исследователей из Массачусетского технологического института, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Колорадо в Боулдере. Он содержит более 70 миллионов транзисторов и 850 оптических компонентов. Система использует оптические волокна, а также специальные передатчики и приемники для передачи данных между кристаллом процессора и микросхемами памяти.
Оптические соединения позволяют передавать больше объемы данных гораздо быстрее, чем электрических, потребляя при этом аналогичное количество электроэнергии. Так, создателям прототипа удалось добиться скорости передачи информация на уровне 300 гигабит в секунду на квадратный миллиметр, что в 10-50 раз выше по сравнению с сопоставимыми стандартными микропроцессорами. Это повышение пропускной способности поможет операторам ЦОД сэкономить много электроэнергии. Исследователи отмечают, что от 20 до 30 процентов электроэнергии, используемой серверами внутри дата-центров, тратится именно на передачу данных между процессором, памятью и сетевыми картами. Если данный показатель удастся существенно сократить, можно будет сократить и нагрузку на системы распределения электропитания и охлаждения серверов.
Вертикальное расширение и трехфазное энергоснабжение на уровне стойки
По мнению экспертов компании Raritan International, в ассортименте которой имеется множество продуктов для дата-центра, одним из наиболее перспективных методов повышения эффективности ЦОД является вертикальная экспансия (то есть увеличение высоты стоек в машзалах) при одновременном увеличении плотности размещения IT-оборудования и организации трехфазного энергоснабжения на уровне отдельных стоек.
Эксперты подчеркивают, что пространство является одним из важнейших ресурсов для операторов ЦОД. Поэтому его необходимо использовать максимально рационально. Добиться этого можно путем размещения большего количества вычислительных мощностей внутри стойки и повышения ее высоты. Это принесет огромную экономию. Но для достижения подобной цели необходима серьезная модернизация вспомогательной инфраструктуры ЦОД, включая переход на высокопроизводительные системы охлаждения (к примеру, на прямоконтактные СЖО или иммерсионные системы).
Параллельно необходимо улучшать инфраструктуру электропитания через внедрение трехфазного энергоснабжения на уровне каждой конкретной монтажной стойки. Это позволит уменьшить расходы на кабельную проводку, повысить надежность электрической инфраструктуры, а также улучшить циркуляцию воздуха за счет сокращение числа электрических контуров и высвободить место для дополнительных устройств.
Все эти действия в комплексе обернутся серьезным увеличением энергоэффективности инфраструктуры и сокращением энергопотребления ЦОД.
