Strona Główna > Lista Artykułów Aktualności > Ulepszona architektura centrów danych o wysokiej sprawności i gęstości (Część 1)

 

Neil Rasmussen 2011-01-17

Ulepszona architektura centrów danych o wysokiej sprawności i gęstości (Część 1)

Ulepszona architektura centrów danych o wysokiej sprawności i gęstości (Część 1)

Infrastruktura zasilania i chłodzenia centrów danych na całym świecie generuje straty energii elektrycznej rzędu 60 000 000 megawatogodzin rocznie. Jest porcja energii, która nie wykonuje użytecznej pracy związanej z zasilaniem sprzętu. Stanowi to olbrzymie obciążenie finansowe dla branży oraz poważny problem z zakresu publicznej polityki ochrony środowiska. W tym dokumencie opisano podstawy nowej, dostępnej na rynku architektury, której wdrożenie zapewnia zwiększenie sprawności energetycznej centrów danych.

W typowym centrum danych do urządzeń komputerowych dociera mniej niż połowa pobieranej energii elektrycznej. Ponad połowę zużywają systemy zasilania, chłodzenia i oświetlenia. Na całkowite zużycie energii elektrycznej składają się dwa czynniki: (1) energia zużywana przez urządzenia komputerowe i (2) energia zużywana przez wyposażenie pomocnicze (rysunek 1). W niniejszym dokumencie główny nacisk położono na kwestię energii zużywanej przez wyposażenie pomocnicze, na którą składają się straty na wyposażeniu w torze zasilania oraz cała energia zużywana przez wyposażenie pomocnicze spoza toru zasilania.

Zużycie energii w centrum danych

Dostawcy sprzętu komputerowego oferują nowe rozwiązania, takie jak wirtualizacja, która pozwalają zmniejszyć całkowitą ilość sprzętu wymaganego do wykonania określonej funkcji. Przekłada się to na zmniejszenie poboru mocy przez urządzenia IT. Niestety, równoczesna tendencja do zwiększania gęstości systemów komputerowych ze zróżnicowanymi okresami poboru mocy powoduje obniżenie sprawności elektrycznej systemów zasilania i chłodzenia w centrach danych (patrz ramka).

W szeregu publikacji opisano już różne propozycje ograniczenia strat energii elektrycznej w centrach danych przez zwiększanie wydajności systemów zasilania i chłodzenia. Niektóre z tych rozwiązań, na przykład bezpośrednie połączenie instalacji wodnej z urządzeniami komputerowymi i układem dystrybucji zasilania prądem stałym, zapewniają coraz większą wydajność systemów, ale obecnie są niepraktyczne. W tym dokumencie przedstawiono
udoskonaloną architekturę centrum danych – dostępną i praktyczną w obecnej sytuacji. Dzięki niej można zmniejszyć o 50% pobór mocy w systemach zasilania i chłodzenia w stosunku do typowej instalacji.

Opisana w tym dokumencie nowa architektura to nie tylko nowa konfiguracja fizyczna sprzętu czy większa sprawność poszczególnych urządzeń — to całkowicie nowa konstrukcja systemu, stanowiąca połączenie najważniejszych elementów projektu centrum danych, takich jak:
- konstrukcja poszczególnych urządzeń
- dystrybucja zasilania
- komunikacja pomiędzy elementami oraz koordynacja ich działania
- strategia chłodzenia
- planowanie systemów
- narzędzia do zarządzania

Po połączeniu powyższych elementów w zintegrowany system zwiększenie sprawności może być olbrzymie.

Na co zużywana jest cała energia?
===================
Energia elektryczna dostarczana do centrum danych jest następnie prawie w całości (w ponad 99,99%) tracona w postaci ciepła. (Reszta jest przekształcana przez sprzęt komputerowy na operacje obliczeniowe).

Przepływ energii w centrum danych o architekturze 2N

Warto zauważyć, że w tym przykładzie tylko około 30% energii elektrycznej wchodzącej do centrum danych rzeczywiście zasila urządzenia komputerowe (na rysunku 1 jest ona nazywana energią UŻYTECZNĄ), a reszta energii jest zużywana — przekształcana na ciepło — przez urządzenia systemu zasilania i chłodzenia oraz oświetlenie. (Niewielka część energii jest zużywana przez układy przeciwpożarowe i zabezpieczenia fizyczne. Nie została ona uwzględniona w tym schemacie). Sprawność tego centrum danych kształtuje się na poziomie 30% — 30% całkowitej mocy wejściowej jest dostarczane do urządzeń komputerowych. 70% mocy wejściowej nie wykonuje „użytecznej pracy” na rzecz centrum danych (czyli zasilania urządzeń komputerowych) i z tego względu jest traktowane jako obniżenie sprawności (lub „strata” z punktu widzenia terminologii modelu sprawności). Aby zrozumieć metodę znacznego obniżenia tej straty (pamiętając, że w tym modelu strata dotyczy WSZYSTKICH urządzeń pomocniczych spoza toru zasilania), należy poznać pięć najważniejszych czynników:

  1. Obniżenie sprawności związane ze sprzętem zasilającym
  2. Obniżenie sprawności związane ze sprzętem chłodzącym
  3. Zużycie energii przez oświetlenie
  4. Nadmierna rozbudowa systemów zasilania i chłodzenia
  5. Obniżenie sprawności, którego powodem jest konfiguracja

Większość użytkowników zdaje sobie sprawę, że obniżenie sprawności związane z zasilaniem, chłodzeniem i oświetleniem to strata energii, jednak inne elementy z listy, które w większym stopniu decydują o obniżeniu sprawności, nie są do końca znane. Analizę pięciu powyższych czynników można znaleźć w dokumencie White Paper 113 firmy APC: Modelowanie sprawności elektrycznej centrów danych, a charakterystykę zużycia energii będziemy przedstawiać w kolejnych częściach artykułu.



Neil Rasmussen

Zapraszamy do skomentowania artykułu

Treść opini 
Popis 

Pozostałe artykuły z tej kategorii