Как создать "зеленый" центр обработки данных
Над центрами обработки данных во всем мире сгущаются тучи. Эта буря, как и другие, вызвана тепловой энергией, в данном случае — побочным теплом от плотно интегрированных стоек блейд-серверов. Порой на каждый ватт энергии, потребляемой для полезных нужд ИТ, до 2,5 ватт уходит на охлаждение. Совокупный экономический и экологический эффект высокого энергопотребления подогревает интерес к «зеленым», т.е. экологически эффективным ЦОДам.
Электроэнергия уже стала одной из трех главных расходных статей бизнеса, прочно заняв первое место в бюджете тех компаний, чей бизнес строится на ЦОДах, например, eBay и Google. Руководители обеспокоены тем, что затраты на электроэнергию, резко возрастающие по мере увеличения мощности центров обработки данных, могут затормозить текущую деятельность и дальнейшее развитие бизнеса. Тем временем, согласно аналитическому обзору, опубликованному в 2008 г. группой McKinsey & Company, выбросы углекислого газа от выработки электроэнергии для нужд ЦОДов в глобальном масштабе уже эквивалентны выбросам такой страны, как Аргентина — 24-й по величине экономики мира.
Повышение производительности ИТ-систем в пересчете на ватт энергии является ключевым фактором снижения затрат на электроэнергию и нейтрализации экологического ущерба от эксплуатации ЦОДов. Обнадеживает тот факт, что предприятия понимают тесную взаимосвязь эффективности и экологической безопасности ЦОДов: решив одну задачу, можно решить и другую.
«Зеленый» ЦОД: с чего начать
Несмотря на техническую сложность ЦОДов, первые шаги к повышению эффективности энергопотребления и охлаждения достаточно просты, утверждает Дуглас Элджер (Douglas Alger), сотрудник Cisco в должности ИТ-архитектора физической инфраструктуры, автор книги о проектировании экологически эффективных ЦОДов (Grow a Greener Data Center), недавно выпущенной издательством Cisco Press. По его словам, «создание „зеленых“ ЦОДов не ограничивается одной лишь экономией энергии, но это самая важная область, особенно, при переоснащении существующих помещений».
«Зачастую все, что необходимо сделать, требует минимальных затрат, а то и вовсе ничего не стоит: достаточно добиться нормальной циркуляции воздуха в центре обработки данных, сделать так, чтобы холодный воздух поступал туда, куда надо, — говорит Элджер. — При этом порой нужно просто убедиться в том, что те или иные вентиляционные проемы открыты либо, наоборот, закрыты». Эффективность охлаждения снижается из-за таких вещей, как переплетения сетевых кабелей, открытые проемы в стойках, утечка воздуха через кабелепроводы в потолке или полу.
К другим мерам повышения экологической эффективности ЦОДов относятся:
- Оснащение осветительной системы таймерами и датчиками движения.
- Анализ соотношения производительности серверов к их энергопотреблению серверов.
- Изучение возможности обеспечить «короткий» цикл охлаждения, при котором холодный воздух вырабатывается на минимальном расстоянии от оборудования, выделяющего тепло.
- Применение технологий виртуализации, позволяющих более эффективно и продуктивно использовать аппаратные ресурсы. С сокращением числа систем уменьшается и энергопотребление, и потребность в охлаждении.
- Реализация стратегии управления энергопотреблением ЦОДа, способной сократить затраты на величину до 20 процентов.
Чтобы добиться чего-то большего, необходимы организационные и технологические изменения. Курс на экологическую эффективность как при переоснащении существующих, так и при строительстве новых ЦОДов требует фундаментальной переориентации корпоративного управления. По словам Дина Нельсона (Dean Nelson), старшего руководителя отдела глобальных центров обработки данных компании eBay, для этого необходимы две вещи: «Необходима согласованность действий высшего руководства, начиная с генерального директора, и необходим лидер, наделенный бюджетными и организационными полномочиями, с энтузиазмом относящийся к порученному ему делу и готовый нести ответственность за его результат».
Начинать агитацию за «зеленый» ЦОД лучше всего в кабинете финансового директора, считает Роб Олдрич (Rob Aldrich), старший менеджер и руководитель программы обеспечения эффективности в компании Cisco: «Обратитесь к тому, кто постоянно видит суммы затрат на ИТ и электроэнергию, и согласуйте с ним структуру распределения сэкономленных средств. Проработайте этот вопрос так, чтобы половина экономии пошла в зачет расходов ИТ-отдела, а вторая половина была включена в баланс отдела эксплуатационного сопровождения объектов. Тем самым вы сможете обеспечить стабильное финансирование программы экологической состоятельности».
Технологии повышения эффективности
Чтобы сделать правильный выбор технологий, необходимо иметь четкое представление о трех главных вещах:
- какова изначальная ситуация
- сколько удастся сэкономить
- каковы риски, связанные с осуществлением задуманного.
Уместно начать с простой проверки загруженности имеющихся ресурсов. В США, по утверждению Олдрича, ресурсы серверов используются лишь на 10-20 процентов. Иными словами, говорит он, «80 из 100 серверов в ЦОДе выполняют незначительную полезную работу и зря тратят электроэнергию, создавая лишнюю нагрузку на систему охлаждения».
Корреляция между полезной нагрузкой и потреблением делает виртуализацию ЦОДов важным пунктом любой «зеленой» инициативы, суля очень быструю окупаемость. Плотно интегрированные системы с высокой вычислительной нагрузкой сильно нагреваются в процессе работы, поэтому точные замеры температуры приобретают критически важное значение. Для этого требуется разветвленная сеть датчиков, позволяющих оценить эффективность стратегии охлаждения в масштабе отдельных стоек.
Автоматизированное управление питанием
Определившись с отправной точкой и окупаемостью вашей стратегии, вы сможете извлечь ощутимые преимущества из автоматизации. Все большее число устройств поддерживает автоматизированное управление питанием в том или ином виде. Это позволяет переводить неиспользуемое оборудование в режим низкого энергопотребления и включать их, когда в этом возникнет потребность. ИТ-отдел в этом случае управляет энергоснабжением как услугой, получая более четкое представление об удельном объеме производительной работы на ватт затраченной энергии. Такой подход помогает в коммерческом обосновании экологической инициативы. «Хорошим примером является технология Cisco EnergyWise, доступная во всей линейке продуктов Catalyst, — говорит Олдрич. — Мы встроили эту технологию в операционную систему Cisco IOS, чтобы операторы имели возможность ликвидировать неэффективность с исключительной точностью. В результате сегодня в их руках скальпель, тогда как раньше им приходилось орудовать топором».
В ряде пилотных проектов с применением EnergyWise компания Cisco зафиксировала 20-процентное сокращение энергопотребления. В 2008 г. оплата электроэнергии обошлась Cisco в 135 млн долл., и ожидается, что внедрение EnergyWise в международном масштабе позволит компании в первый же год сэкономить 27 млн долл.
Архитектурные решения для управления энергопотреблением, такие как Cisco EnergyWise, играют ключевую роль в новом подходе к проектированию ЦОДов. В той же мере важна физическая архитектура — план здания и структура сети. «Физическая инфраструктура часто упускается из виду, — сетует Элджер. — Между тем добросовестное проектирование требует комплексного подхода». Из-за отсутствия детализированных показаний температуры сложился стереотип ЦОДов как крупных монолитных объектов, где вычислительные ресурсы будто бы представляют собой однородную массу и каждая стойка получает равную долю электроэнергии и ресурсов системы охлаждения. С точки зрения бизнеса такой подход неверен, заявляет Олдрич: «С какой стати ставить серверы печати на одну доску с намного более критичными серверами приложений?». Гибкость и модульность — как в устройствах, так и в физической организации помещения — позволяют операторам ЦОДов устанавливать приоритет ресурсов питания и охлаждения с точки зрения коммерческой значимости различных устройств и подсистем. «Ваша цель — иметь возможность произвольным образом перенастраивать системы питания и охлаждения для адаптации к последующим поколениям ИТ-оборудования на протяжении расчетного срока службы самого здания», — утверждает Олдрич.
Экологичность 2.0: новая концепция центра обработки данных
Все эксперты, чьи мнения приводятся в данной статье, определяют концепцию «экологичности 2.0» (Green 2.0) по-своему, но все трое сходятся во мнении о том, что эта концепция требует самого пристального внимания ко всем нюансам проектирования ЦОДов. Прежде всего, нужно правильно выбрать площадку для ЦОДа, что, в свою очередь, требует учета множества параметров, начиная от существующей инфраструктуры и кончая такими деталями, как стоимость (и источники) электроэнергии на объекте, его удаленность от мест проживания сотрудников и так далее.
Базовые принципы проектирования устройств также нуждаются в пересмотре. «Нам придется продумать все заново, и это касается всех уровней инфраструктуры, — подчеркивает Дин Нельсон из компании eBay, являющийся также основателем Data Center Pulse — специализированной отраслевой группы, объединяющей более 1.300 глобальных операторов центров обработки данных в 55 регионах. — В частности, ввиду стремительного роста плотности рассеиваемой мощности я считаю неизбежным использование устройств с водяным охлаждением. С моей точки зрения, это полностью перевернет сложишиеся стереотипы ЦОДов и поставщиков оборудования».
Концепция Green 2.0 потребует также интенсивной внутри- и межкорпоративной совместной работы. «Одна из самых больших ошибок, которые подстерегают компании, — это их уверенность в способности решить проблемы проектирования ЦОДа самостоятельно, — предостерегает Нельсон. — Чем больше людей вовлечено в решение той или иной проблемы, тем активнее она обсуждается и тем эффективнее будет решена. Обмен информацией намного выгоднее, чем закрытость во имя достижения конкурентных преимуществ».
Элджер согласен с тем, что совместная работа помогает добиться неожиданных решений, и поражен оригинальностью идей, о которых он узнал, изучая передовой отраслевой опыт: «Например, побочное тепло ЦОДов используется для обогрева самых различных объектов — от складов до оранжерей и даже общественных плавательных бассейнов», как это сделано в пригороде Цюриха — Уйтиконе, где побочное тепло центра обработки данных применяют для подогрева воды в бассейне общего пользования. Есть и другие примеры подобного рода. Так, в Израиле ЦОД компании Intel снабжает теплом все 11-этажное здание, где он расположен, обеспечивая обогрев всех помещений в зимнее время и возможность использовать горячую воду в кухонных и душевых комнатах, за счет чего Intel, по некоторым оценкам, экономит до 235 тысяч долларов в год.
Как бы там ни было, по крайней мере одно обстоятельство сомнений не вызывает: грядущие перемены, какими бы сложными они ни казались, неизбежны. Операторы, замечает Олдрич, всегда ставили во главу угла доступность ЦОДов и стремились избежать рисков, а сегодня, по его словам, «они сталкиваются с новым риском — риском выбыть из гонки с конкурентами на фоне роста затрат на электроэнергию и на соблюдение экологических нормативов. Единственный способ уцелеть в надвигающейся буре — действовать с упреждением».
04.02.2010 |
