Hogyan javítható az adatközpontok energiahatékonysága és fenntarthatósága?

A Nemzetközi Energia Ügynökség jelentése (IEA Data Centres and Data Transmission Networks – Tracking Report, November 2021) szerint az adatközpontok tavaly világszinten 200-250 terawattóra (TWh) energiát használtak, ami a teljes áramfogyasztás mintegy 1 százalékának felel meg, így ezek a létesítmények a globális széndioxid-kibocsátást 0,3 százalékkal növelték.

Első pillantásra kicsinek tűnhetnek a számok, azonban az adatközponti szolgáltatások iránt rohamosan nő az igény, így a létesítmények szénlábnyoma is gyorsan tovább növekszik, ha környezeti hatásukat a vállalatok nem csökkentik az energiahatékonyság növelésével és a fogyasztás optimalizálásával.

Az energiaköltségek folyamatos változása szintén kockázati tényező, amelynek hatása a nap- és szélerőművek elterjedésével a jövőben még kifejezettebbé válik. A termelés ingadozását a szolgáltatónak ugyanis akkumulátoros vagy más típusú energiatárolással kell megoldania, ezért annak költségét is beszámítja az energia árába. A zöld energia ára a mai szinthez mérten idővel persze csökkenni fog, de az adatközpontokat működtető vállalatoknak a költségek optimalizálására is megoldást kell találniuk.

Szervertermi környezetekben például a CPU-k, a GPU-k és a hűtés energiafogyasztása a legnagyobb, a mai szerverek energiafelvétele 300 watt és 1 kilowatt között alakul. Egyetlen kétprocesszoros, GPU-kat nem tartalmazó szerver és hűtésének éves energiaköltsége eléri a 150-500 ezer forintot. Három-öt éves életútra vetítve ez átlagosan 1,5 millió forint, ami a szerverek árához mérten már jelentős költség.

Szerverkörnyezetük modernizálásával és automatizációs megoldások bevezetésével kezdhetik ezért a vállalatok az energiahatékonyság javítását, és előrehaladásukat a PUE (power usage effectiveness) mérőszám alakulásán követhetik.

A merevlemezeket az újabb kiszolgálókban váltó SSD-k például adatok írásán-olvasásán kívül alig fogyasztanak energiát, nem kell őket külön energiatakarékos üzemmódokba helyezni. A Dell Technologies korszerű szervereiben elérhető adaptív teljesítményvezérléssel (DAPC) pedig a kiszolgáló a futó alkalmazások kapacitásigénye szerint automatikusan szabályozza a processzorok energiafelvételét. A DAPC kész teljesítményprofil, amelyet a rendszergazdák egyszerűen bekapcsolhatnak a BIOS-ban.

A PUE pedig az informatikai berendezések energiafogyasztása, valamint a hűtés és az adatközpont egyéb rendszerei által használt energia közötti arányon mutatja a létesítmény energiahatékonyságát, minél inkább közelít az 1-hez, annál jobb. Magyarországi adatközpontokban jelenleg 1,4 és 2 közötti PUE értékekkel találkozunk. Többek között az üzemeltetés intelligens automatizálásával ez az érték 1,1-re is letornázható, azonban számításba kell venni, hogy 1,2-es érték alatt ehhez komolyabb beruházás, a rendszerek modernizálása, integrálása és működésük optimalizálása szükséges.

Változatok az optimalizálásra

A vállalatok az energiahatékonyság növelésével, a fogyasztás optimalizálásával és a zöld energia használatával növelhetik adatközpontjaik fenntarthatóságát, ezt azonban megnehezíti, hogy a szervertermi környezetek informatikai, gépészeti és energetikai rendszerei – többek között kiberbiztonsági megfontolásból – nincsenek integrálva. Bonyolítja a helyzetet, hogy a nap- és a szélerőművek, a költségeket növelő tárolás közbeiktatása nélkül, csak időszakosan termelnek energiát. A gépészeti rendszerek esetében pedig a dinamikus optimalizálás további akadálya, hogy ezeket a felhasználók sokkal ritkábban frissítik, a robusztus megbízhatóság megőrzése érdekében a beállított paramétereken nem változtatnak.

Ezzel együtt többféle megközelítést alkalmazhatnak és kombinálhatnak az optimalizálásra törekvő vállalatok:

• az informatikai rendszerek hűtésére használt víz hőmérsékletére optimalizálnak
• a szerverekből kiáramló levegő hőmérsékletére optimalizálnak, ami könnyebben kivitelezhető, mert a kiszolgálók eleve sok szenzort tartalmaznak, a mérési adatok gyűjtése és továbbítása megoldott
• az energiafogyasztásra optimalizálnak, vagyis a szolgáltatóval olyan szerződést kötnek, amely lehetővé teszi, hogy az olcsóbb, illetve a megújuló forrásból származó energiát akkor használhassák fel, amikor az elérhető, azt egyik oldalon se kelljen például akkumulátoros megoldással tárolni

Szerver oldalon a virtualizálás és automatizálás például lehetővé teszi, hogy a napközben öt-hat rack szekrényt megtöltő szerverparkon futó virtuális gépeit a vállalat éjszakára egyetlen rack szekrény szervereire vonja össze, és a többi kiszolgálót lekapcsolja, majd a következő munkanap kezdetén automatikusan újraindítsa. Az energiafogyasztás így akár 80 százalékkal csökkenthető. Szűk keresztmetszetet itt a szerverekben működő processzorok közötti generációs ellentét jelenthet. Ezzel együtt ma is elérhető lehetőségről beszélünk, csak élni kell vele, amiben a Dell Technologies és partnerei örömmel segítenek a vállalatoknak.

Szoftver oldalon az energiahatékonyságukat a vállalatok jól megírt alkalmazásokkal is jelentősen növelhetik. A mesterséges intelligenciára épülő – például képfelismerő – alkalmazások kifejezetten nagy feldolgozásigénye GPU-kkal hatékonyabban kiszolgálható. Tesztek tanúsítják, hogy a GPU-kat jól használó alkalmazások nagyságrendekkel gyorsabban lefutnak, mint a kevésbé jól megírt szoftverek, és ezzel jelentősen csökken a feldolgozás energiaigénye. Ha ezt zöld energiával szolgálja ki a vállalat, máris nagyot lépett előre a fenntarthatóság terén.

További lehetőség az informatikai és gépészeti rendszerek közötti integráció megvalósítása, a szerverekből származó szenzoradatok automatikus továbbítása, amelyekből a gépészeti rendszerek kiszámíthatják az aktuális teljesítményigényt. Az integráció kialakítását a Dell Technologies nyílt protokollokra épülő megoldásokkal is támogatja.

A hűtés moduláris kialakításával szintén optimalizálható az adatközpont energiahatékonysága. Közismert, hogy a szerverekben működő processzorok által termelt hő vízhűtéssel is elvezethető, de talán kevesebben tudják, hogy ez nem csupán egzotikus kiszolgáló-kuriózumokra igaz. A Dell Technologies szabványos, nagyvállalati szerverei is felszerelhetők vízhűtéssel. Az energiafogyasztás optimalizálásának előfeltétele a moduláris kialakítás, amely lehetővé teszi, hogy a keletkező hőtől a rendszer többféle módon, hagyományos kompresszoros, szabad levegős és adiabatikus hűtéssel is megszabadulhasson. Folyadékhűtéses megoldással a vállalatok akár 1,2-es PUE értéket is elérhetnek, ami már nagyon jó energiahatékonyságot mutat.

A folyadékhűtés a levegős hőcseréléssel kombinálható – ehhez szerverenként nagy légtömeg áramoltatása szükséges, amit a vállalatok külső, szűrt levegő beáramoltatásával oldhatnak meg, ha ezt a szerverek támogatják. A Dell Technologies szerverei kompatibilisek ezzel a megoldással, belőlük kialakíthatók olyan folyosók vagy cellák az adatközpontokban, amelyek az energiahatékonyságot növelik, miközben a hűtés bonyolultságát és költségét csökkentik.

Összefoglalva, a Dell Technologies szerint az adatközpontok fenntarthatóságát és energiahatékonyságát a vállalatok a szerverkörnyezet modernizálásával, a folyadékhűtéses és a szabad levegős megoldások kombinálásával, gépészeti rendszerekkel való integrálásával, valamint a zöld energia akkumulátoros tárolás nélküli, azonnali felhasználásával növelhetik a legjobban.

Szerző: Rab Gergely, Dell Technologies, tanácsadó, szerverspecialista