A modern számítógépek és adatközpontok hatalmas mennyiségű energiát fogyasztanak. Csak az Egyesült Államokban az egész országban felhasznált energia 3%-át a számítógépek és a kapcsolódó berendezések teszik ki – derül ki a 2013-as éves energetikai kilátásokból. Nem is beszélve a számítógépeket és szervereket a túlmelegedéstől védő hűtőrendszerekről. Az energiahatékonyság növelése és az energiafogyasztás költségeinek leszorítása óriási feladat. Sokat jelent a környezet számára a természeti erőforrások megőrzése, az egyes vállalatok munkájának egyszerűsítése és a nemzetgazdaság számára bruttó szinten. https://www.youtube.com/embed/O96PwWkJdUoThe Az uralkodó mérőszám, amely leírja, hogy a számítógépes adatközpontok normál üzemi körülmények között milyen hatékonyan használják az energiát, az energiafelhasználás hatékonysága (PUE). A Green Grid (egy non-profit ipari csoport, amely az informatikai berendezések energiahatékonyságára összpontosított) tulajdonképpen ennek az arányszámnak a kidolgozója. Az elmúlt két évben azonban a PUE lett az elsődleges mérőszám, amelyet az adatközpontok energiafelhasználásának hatékonyságának mérésére használnak.
Hogyan számítják ki a PUE-t?
A teljesítményfelhasználás hatékonysága az adatközpontba belépő teljes energia és az adatközponton belüli informatikai berendezések által felhasznált energia (hűtés, fűtés, szellőzés, energiaátalakítás és -elosztás, világítás, közműcsatlakozók) közötti kapcsolat. Ráadásul a teljes energia nem csak villamos energiából, hanem más forrásokból, például földgázból, üzemanyagból, vízből (adiabatikus hűtéshez használt) is származhat. Az informatikai berendezések energiafogyasztását úgy határozzák meg, mint a központon belül az adatok kezelésére, tárolására, feldolgozására és továbbítására, valamint a hálózatok és a kiegészítő eszközök, például monitorok és munkaállomások működtetésére felhasznált energia mennyiségét.
A tipikus PUE-képlet tehát a következő:
PUE = a létesítmény teljes teljesítménye / az IT-berendezések által felhasznált energia
A képletet egy adott adatközpont időbeli hatékonyságának meghatározására kell használni, nem pedig különböző adatközpontok összehasonlítására.
Az érthetőség kedvéért egy példát szeretnék bemutatni a PUE számítására:
Tegyük fel, hogy egy adatközpont teljes létesítményenergiája 12.000 MWh, és az IT berendezések 9.000 MWh-t fogyasztanak. Így a PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333.
A teljes adatközpont által felhasznált energia természetesen magasabb lesz, mint az IT-berendezések által felhasznált energia. Tehát ez a benchmark mindig nagyobb lesz, mint egy. De mennyivel nagyobb?
Mi a normális PUE?
A PUE-arány nyilvánvalóan 1,0-tól a végtelenig terjedhet. Az ideális PUE 1,0, ami 100%-os hatékonyságot jelent (azaz az összes felhasznált energiát csak az IT-berendezések használják fel, nincs áramelosztási veszteség). Ezt azonban szinte lehetetlen elérni.
Az olyan ipari óriások, mint a Google és a Microsoft, 1,2 vagy annál jobb PUE értékű adatközpontokat hoznak létre. De ők az iparág vezetői. Az Uptime Institute kutatása szerint egy átlagos amerikai adatközpont PUE-ja 2,5. Azonban a 3,3 és magasabb PUE értékű szerverek is gyakoriak. Ez azt jelenti, hogy az adatközpontok által felhasznált energiának csak 1/3-át használják fel az informatikai berendezések, és ennek 2/3-a kárba vész.
A környezet hőmérséklete és annak hatása a PUE-ra
A legújabb kutatások szerint az adatközpontok mintegy 420 terawattot fogyasztanak, ami a globális energiaigény 3%-át jelenti. Ráadásul ennek az energiának körülbelül 45%-át a hűtőrendszerek veszik igénybe. Ebben a keretben az adatközpont szervereinek elhelyezkedése nagy jelentőséggel bír. Minél hidegebb az éghajlat, annál alacsonyabb az energia, annál hatékonyabb a működése, annál jobb (, annál alacsonyabb) a PUE.
Most, mivel a környezetbarát számítóközpontok létrehozása a gyártók egyik kiemelt feladata, igyekeznek korszerű technológiákat és out-of-the-box megoldásokat alkalmazni, hogy a hűtőrendszereiket hatékonyabbá és kevésbé energiaigényessé tegyék. A Microsoft például 2018-ban 35,5 méteres mélységbe merítette adatközpontját az Északi-tenger fenekén, a skóciai Orkney-szigetek közelében. Az önellátó víz alatti adatközpontok célja, hogy energiatakarékosabbak legyenek, mivel a hűtésük ingyenes és az Északi-tenger hideg vizében gyakorolják. https://www.youtube.com/embed/L2oJw1a_qEMHowever, meg kell érteni, hogy a vízbe merülő kapszula csak egy apró másolata a valódi adatközpontnak. A 12 méter hosszú konténer 12 rackből és 824 szerverből áll, de a legfontosabb, hogy a központ moduláris felépítésű. A tengerfenéken viszonylag könnyen össze lehet fűzni a konténereket, mintha az ISS űrmoduljai lennének.
Hogyan válhat hatékonyabbá az adatközpont?
Az energiatakarékosság egyszerűbb, mint azt sok informatikai cég tulajdonosa gondolná. Az ilyen stratégiák megvalósításával megtakaríthatják a villanyszámláikat, és hatékonyabbá tehetik a szerverek munkáját.
- Csökkenthetik az informatikai berendezések terhelését. Az 1 watt megtakarítás szerverszinten közel 3 watt teljes megtakarítássá morfondírozódik egy adatközpontban a kisebb energiafogyasztás miatt. A terhelés csökkentésének ez a stratégiája magában foglalja az energiahatékony berendezések vásárlását, a nem használt szerverek eltávolítását és az úgynevezett szerver “virtualizálást”.
- A légáramlás kezelése. Ez a stratégia azt jelenti, hogy a légkondicionáló egységekből a hideg légáramot oda juttatják, ahol a legnagyobb szükség van rá, konkrétan a szerverek elejére, valamint a lehető leghatékonyabban távolítják el a forró légáramot a szerverek hátuljáról.
- A hőmérséklet és a páratartalom szintjének szem előtt tartása. Mint már korábban említettük, a hőmérséklet és a mikroklíma, ahol a szerver található, jelentős tényező, amely befolyásolja az energiafelhasználás hatékonyságát. Minél hűvösebb a hely, annál kevesebb energiát fogyaszt a hűtés.
- Javítsa a hűtőrendszert. Használjon “Free Cooling” rendszereket, ahol csak lehetséges. Ráadásul az egész hely légkondicionálásának használata sokkal kevésbé hatékony az adatközpont túlmelegedésének megakadályozásában, mint a helyi moduláris hűtés. Az adatközpont elhelyezkedése is lényeges. Jobb, ha a modulokat a teljesítménysűrűségük és a feltételezett terhelésük szerint osztjuk el.
A mérnökök minden lehetőséget megragadnak az adatközpontok energiafogyasztásának csökkentésére. Figyelembe véve e feladat fontosságát, az adatközpontok hatékonyságának keretében az energiafogyasztásra összpontosító szabálytalan szoftver- és hardvermegoldás egyre elterjedtebbé válik. Ezek közül néhány valószínűleg több technológia összeolvadásából származik majd.