Inteligentní budovy ve světě:
Print

Jak zvýšit efektivitu datových center?

-- Pátek, 21 září 2012

Spotřeba energie v datových centrech a serverovnách za posledních deset let výrazně stoupla. Jako odpověď na zvyšující se spotřebu byla vyvinuta celá řada technologií pro zvýšení energetické účinnosti. Jak se dá zlepšit efektivita datových center? Jaké jsou v této oblasti aktuální novinky?

Výkonnější a komplexnější IT služby pohánějí náš svět kupředu, ale vybírají si svou daň v podobě narůstající spotřeby energie v datových centrech. Proto byla vyvinuta řada nástrojů pro zvýšení jejich energetické efektivity. Pojďme se společně podívat, jak lze zlepšit efektivitu datových center. Dobrou zprávou v této oblasti je, že celkově je potenciál pro energetické úspory v datových centrech a serverovnách vysoký – v závislosti na konkrétním vybavení a infrastruktuře může v mnoha případech překročit dokonce až 50 procent. Nejprve je třeba zjistit potenciální energetické úspory a vyhodnotit účinnost energeticko-optimalizačních opatření.

Tato data získáte pomocí pečlivého monitoringu spotřeby energie, tedy důkladným auditem, kolik elektřiny datové centrum spotřebuje a ve kterých částech se jí spotřebuje nejvíce. Samozřejmě je vždy třeba dopředu zvážit několik faktorů jako například požadovanou přesnost a rozlišení dat, možnosti analýzy dat a jejich integrace do řídicích systémů či investiční náklady a návratnost V praxi se následně provádí buďto minimální monitoring pro velmi malé instalace, kdy se pravidelně provádí bodová měření přenosnými přístroji (není tedy třeba investovat do pevně instalovaného měřícího zařízení a infrastruktury), pokročilý monitoring, kdy se data zaznamenávají v reálném čase s pomocí trvale instalovaných zařízení, či nejmodernější monitoring, který umožňuje sběr dat za použití automatizovaných nebo trvalých záznamových systémů v reálném čase a s podporou online softwaru s rozsáhlými analytickými schopnostmi.

Přístrojů, kterými se dá měřit odběr energie, je na trhu celá řada. Najdeme mezi nimi jak přenosná měřidla pro minimální a pokročilý monitoring, jako jsou například ruční jednofázové multimetry či třífázové analyzátory sítě, tak vestavná měřidla pro nejpraktičtější a nejmodernější monitoring, která se obvykle natrvalo instalují do rozvaděčového panelu a měří zde záložní zdroje (UPS), dieselagregáty nebo jiná zařízení.

Měření energetické efektivity datových center


Vyčíslení spotřeby energie je prvním krokem, z něhož je následně možné změřit energetickou efektivitu datacentra.V rámci měření této efektivity byl vyvinut indikátor energetické efektivity vyjádřený hodnotou PUE (Power Usage Effectiveness). S tímto ukazatelem jako první přišlo neziskové sdružení The Green Grid, které se zaměřuje na zvýšení efektivity provozu datových center. Hodnota PUE ukazuje, kolik z celkově spotřebované energie je přímo využito IT vybavením a kolik připadne na podpůrné systémy. Z výsledku se tedy dozvíme, jak efektivní je datové centrum jako celek a také jaký je prostor ke zvyšování jeho efektivity.

K hodnotě PUE je pak inverzní méně rozšířená metrika DCiE (Data Center Infrastructure Effi ciency), kterou vyvinulo také sdružení The Green Grid. DCiE vyjadřuje celkovou spotřebu IT vybavení vydělenou celkovou spotřebou datového centra. Podle odborníků se nejedná o nic náročného a sofi stikovaného, ale naopak o jednoduchý výpočet, který na první pohled ukáže, jak je vaše datové centrum účinné. Celkově se z obou ukazatelů (PUE a DCiE) dá zjistit, kolik dodatečné energie je nutné kromě IT vybavení do datového centra dodat (typicky v roční sumě).

Datová centra a PUE


Vrátíme-li se k samotnému PUE, ideální hodnota tohoto ukazatele je 1,0 za předpokladu, že by byla veškerá energie využita přímo na provoz samotného IT. Moderní datová centra mají PUE obvykle kolem 1,2 (pro srovnání: datová centra první generace dosahovala hodnoty PUE 2,0) – například datová centra společnosti Google měla ve druhém čtvrtletí roku 2011 hodnotu PUE mezi 1,11 až 1,20. Podívejme se také na konkrétní příklad: datové centrum Microsoftu, které se nachází v irském Dublinu, se servery umístěnými v ISO kontejnerech a s unikátním systémem chlazení pomocí venkovního vzduchu (jež zvyšuje efektivitu chladicího systému o 50 procent), má hodnotu PUE na 1,25.

Celé datové centrum pak napájí nedaleké větrné elektrárny. Následně Microsoft využil zkušeností s kontejnery i vzduchovým chlazením z Dublinu a v roce 2010 přišel s vylepšením. V kontejnerech se používají na míru připravené plug and play komponenty, jež lze snadno vyměnit; dají se také snadno vyrobit na objednávku u více dodavatelů najednou. Výrobce kontejner smontuje přímo ve své provozovně, díky čemuž se nejen snižuje spotřeba balicího materiálu, ale zároveň se tím zrychluje připojení kontejneru do datového centra.

Tento krok zredukoval celkové náklady vlastnictví o 30 až 50 procent oproti předchozím generacím datových center. Vylepšené kontejnery navíc přímo obsahují vlastní UPS i chladicí systémy a v datovém centru se tak napojí jen na napájení a chlazení. U těchto datových center se hodnota PUE pohybuje v rozmezí 1,15 až 1,20. Má-li vaše datacentrum hodnotu PUE výrazně vyšší, vyplatí se popřemýšlet nad jeho inovací. Investice do inovace se dalším provozem rychle vrátí. Podle odborníků lze v současnosti v českých podmínkách vybudovat datové centrum dosahující hodnoty PUE v ročním průměru 1,3 (tj. cca 77 procent dle DCiE).

Virtualizace, napájení a chlazení

Zjistíte-li díky PUE, že vaše datacentrum pracuje neefektivně, jedním z prvních kroků ke zvýšení efektivity by mělo být nasazení virtualizace, a to nejen v oblasti serverů, ale i v úložných systémech a I/O prvcích. Zatímco bez nasazení virtualizace je obvyklé vytížení fyzického serveru 15–20 procent, po přesunutí serverů ve virtuální podobě do jednoho boxu se jejich vytížení dá dostat na úroveň kolem 70–80 procent. Tím se však zároveň zvedne spotřeba a generování tepla takto vytíženého serveru. Podle rad odborníků by se proto mělo pro příslušné racky zajistit lepší napájení a chlazení, než jaké bylo před nasazením virtualizace.

Chlazení v datových centrech nebo v serverovnách může mít na jejich energetickou spotřebu nemalý vliv, někdy totiž činí až 50 procent z celkové spotřeby. Energeticky efektivní chlazení je proto pro úspory energie zcela zásadní, a to jak pro malé, tak i pro velké IT instalace. Podívejme se na několik tipů na energeticky efektivní chlazení. Pomůže například přesunutí chladicích jednotek blíže k serverům. Tímto opatřením se dosáhne nejen lepší kontroly nad chlazením, ale také je možné účinněji chladit určitý rack či server, který to v tu chvíli právě potřebuje (na rozdíl od změn celkové teploty v místnosti, jak se to běžně dělalo ve starších datových centrech).

Dalším účinným opatřením je nechat mezi jednotlivými racky více volného prostoru. Díky nasazení virtualizace se ušetří místo, což lze následně využít k tomu, že jednotlivé racky budou volnější. Souběžně s tím je potřeba zajistit, aby průchod vzduchu neblokovaly žádné kabely, zaslepující panely a podobně. K zefektivnění provozu (a zlepšení hodnoty PUE) také velmi napomáhá zavedení přirozeného chlazení s využitím okolního vzduchu, čímž se ušetří za nákladný provoz klimatizačních jednotek.

V systémech chlazení datacenter se již objevily nejrůznější technologie ekonomizérů (například EcoBreeze od APC), které využitím pouze venkovního vzduchu mohou ušetřit v nákladech na chlazení 50 procent i více. Zajímavým faktem přitom je, že v českých podmínkách lze tohoto způsobu chlazení využívat až po dobu více než 8 000 hodin v roce (je-li současně využito adiabatického chlazení přímého či nepřímého, případně zkrápění teplosměnných ploch).

Hardware a optimalizace úložiště dat


Přestože se na první pohled může zdát, že starší hardware bez problémů zvládá všechny požadavky, zvažte, zda nezakoupit nový. Investice do nového hardwaru má obvykle velmi rychlou návratnost. Spotřeba hardware totiž v posledních letech výrazně klesla a například poslední generace procesorů Intelu a AMD jsou v okamžicích nevytížení velmi úsporné.

Úsporné servery jsou dnes označovány logem Energy Star, které indikuje, že mají vysoce účinný napájecí zdroj a relativně nízkou spotřebu v režimu nečinnosti. Do budoucna by se pak měla rovněž zohlednit efektivnost v aktivním režimu při provádění výpočetních operací. Společně s rostoucím počtem diskových polí v datových centrech se stále více přihlíží k tomu, aby i tyto komponenty fungovaly energeticky efektivně.

Podívejme se tedy na to, jak je možné vhodnou konfi gurací diskového pole zajistit jeho maximální energetickou efektivitu tak, aby zároveň zůstaly zachovány všechny důležité parametry, zejména výkon, dostupnost a škálovatelnost. Přihlížíme-li při návrhu datového centra a výběru vhodných diskových polí také k energetické efektivitě, mělo by diskové pole uspokojit jak provozní požadavky, tak požadavky na co nejnižší spotřebu energie. Při výběru takových komponentů může pomoci například konsorcium 80 Plus, které certifi - kuje a propaguje energeticky efektivní IT systémy.

Specifi kace energetické efektivity od konsorcia 80 Plus přebraly i společnosti dodávající technologie pro ukládání a archivaci dat, které je aplikují do svých systémů. Díky tomu tak již na trhu najdete výrobce, kteří ve svých diskových polích využívají speciálně navržené disky. Tyto disky mají předdefi nované konzistentní odběrové parametry, díky čemuž je možno provádět průběžnou náhradu starších disků novými při splnění původně defi novaných a nepřekročitelných požadavků na spotřebu elektřiny.

Tyto technologie mohou přinést nemalé úspory, zvážíme-li fakt, že disky v diskovém poli jsou tím největším „odběratelem“ elektrické energie. Nejjednodušší cestou k udržení energetické efektivity je pak využití disků s maximální kapacitou, které daná aplikace dokáže výkonnostně akceptovat. Elektrická spotřeba disků totiž není výrazně závislá na jejich kapacitě, proto se vyplatí  uvažovat o použití velkokapacitních disků (například o kapacitě 500 GB a 1 TB), pokud to daná aplikace umožňuje.

Závěrem lze shrnout, že efektivita datového centra se dá ovlivnit jak řádným návrhem a výběrem efektivnější ICT techniky a podpůrné technické infrastruktury datacenter (chlazení, VN/NN trafostanice – v tomto ohledu se doporučuje nízkoztrátový typ transformátoru, záložní zdroje, napájecí zdroje, osvětlení apod.), tak i způsobem jejich provozu. V neposlední řadě je možné efektivitu nemalou měrou ovlivnit trvalým a komplexním dohledem, zejména sledováním a optimalizací provozních stavů. Vše dohromady pak jednoznačně vede k efektivnímu a hospodárnému provozu datového centra.


Autor: Michaela Vinšová

 
Digitální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Katalog  
  •   Kalendář událostí  
  •   Video  

Katalog

REM-Technik s. r. o.
REM-Technik s. r. o.
Klíny 35
615 00 Brno
tel. 548140000

Schneider Electric CZ,s.r.o.
Schneider Electric CZ,s.r.o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. +420 281 088 111

Loxone, s.r.o.
Loxone, s.r.o.
U Staré trati 1775/3
370 11 České Budějovice
tel. +420 380 429 000

YATUN, s.r.o.
YATUN, s.r.o.
V Olšinách 75
10000 Praha
tel. 222364491

Insight Home, a.s.
Insight Home, a.s.
Antala Staška 30/1565
14000 Praha 4
tel. +420 603 52 50 50

všechny články

Kalendář událostí

Video



Proměna staré textilky v Kanadě na výkladní skříň energetické účinnosti

Proměnit starou opuštěnou textilku v Montrealu na jednu z nejmodernějších staveb světa s vysokou energetickou účinností. To byl společný cíl globálního specialisty na řízení energie Schneider...

všechny video
Reklama






Anketa

Která z následujícího oblastí je nejblíže Vaší oblasti zájmu?

automatizace
elektroinstalace
mechanika
vodoinstalace
bezpečnost a monitorování
správa a řízení
zelené budovy

O nás   |   Reklama   |   Mapa stánek   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   
Copyright © 2007-2021 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI