Ekologia w centrum danych

Ograniczanie kosztów utrzymania systemów IT to jeden z głównych tematów ostatnich lat, a jednym z jego ważnych elementów jest zmniejszanie zużycia energii. Profesjonalny projekt modernizacji lub budowy nowoczesnego centrum przetwarzania danych wymaga dużej wiedzy i starannej analizy wielu elementów infrastruktury, ale istotne oszczędności można uzyskać, jeśli tylko zwraca się uwagę na niektóre elementy systemu, których modyfikacja nie zawsze wymaga dużych inwestycji.

O rozwiązaniach, które pozwalają zmniejszyć zużycie energii przez centrum przetwarzania danych (CPD), mówią praktycznie wszyscy producenci sprzętu i oprogramowania, podkreślając ekologiczne zalety swoich produktów. Ale menedżerowie z reguły mają problemy z określeniem, jakie są rzeczywiste koszty i potencjalne oszczędności, które mogliby uzyskać, stosując nowe rozwiązania. A oprócz tego oszczędność na kosztach energii z reguły nie jest ich priorytetem. Niezawodność, większe bezpieczeństwo, łatwiejsze zarządzanie, zwiększenie wydajności dzięki wykorzystaniu nowszych modeli sprzętu - znacznie częściej leżą u podstaw decyzji o modernizacji systemu, a energooszczędność rzadko kiedy trafia do pierwszej piątki priorytetów. Wynika to m.in. z tego, że koszty zasilania bardzo często nie są włączone bezpośrednio do budżetu IT, a ukryte w narzucie związanym z utrzymaniem ogólnej infrastruktury przedsiębiorstwa.

Z drugiej strony analiza infrastruktury pod kątem jej efektywności z uwzględnieniem kosztów zużycia energii wcale nie jest zadaniem łatwym i z reguły wymaga wsparcia konsultantów i ekspertów specjalizujących się w tej dziedzinie. To kosztuje, ale jeśli firma ma środki na modernizację CPD, to taka inwestycja dość szybko się zwraca.

W przypadku, gdy budżet IT nie przewiduje zasadniczej przebudowy CPD, to warto pamiętać, że względnie prostymi metodami można zidentyfikować co najmniej niektóre obszary infrastruktury, których optymalizacja może przynieść efekty. Wyłączenie i usunięcie starych serwerów, które przestały być wykorzystywane do obsługi aplikacji, naprawa lub wymiana okien, modernizacja oświetlenia - to tylko kilka przykładów prostych i mało kosztownych działań.

Jeśli jednak pojawiają się plany rozbudowy lub zasadniczej modernizacji CPD, najczęściej związane z konsolidacją i wirtualizacją systemu, to należy mieć na uwadze, że oddzielenie kosztów utrzymania centrum danych (energii, wynajmowanej powierzchni itp.) od tych związanych z działalnością innych działów firmy - ma zasadnicze znaczenie, bo tylko wtedy będzie można obiektywnie ocenić, czy wprowadzane zmiany mają ekonomiczny sens.

Według ocen firmy Forrester Research, tylko 11% działów IT w przedsiębiorstwach uwzględnia w kosztach rachunki za energię, a w przeważającej większości organizacji są one ujmowane w kosztach operacyjnych związanych z utrzymaniem budynków i ogólnej infrastruktury.

Obszary funkcjonalne centrum przetwarzania danych

  • klimatyzacja i wentylacja
  • systemy zasilania awaryjnego
  • sieć komputerowa i okablowanie strukturalne
  • zespoły szaf dystrybucyjnych
  • zapewnienie fizycznego bezpieczeństwa
  • systemy przeciwpożarowe

Projektowanie trudniejsze niż się wydaje

Ekologia w centrum danych

Definicja współczynnika PUE (Power Usage Effectiveness)

Analiza efektywności systemu IT jest znacznie bardziej skomplikowana niż mogłoby się wydawać. Choć dostępnych jest co najmniej kilka przemysłowych standardów do obiektywnego pomiaru efektywności CPD, takich jak PUE i DCiE (opracowane przez organizację Green Grid,http://www.thegreengrid.org) lub CADE (Uptime Institute, www.uptimeinstitute.org), z których każdy może skorzystać, to dają one tylko cząstkowe informacje i nie uwzględniają wszystkich zależności występujących w konkretnej infrastrukturze.

Szczegółowa analiza jest znacznie bardziej skomplikowana, na przykład brytyjska firma konsultingowa Migration Solutions wprowadziła ostatnio usługę audytu ERA (Environmental Report and Audit), obejmującą analizę ok. 150 różnych elementów infrastruktury, które mogą mieć wpływ na zużycie energii. Jest to kompleksowy audyt, obejmujący analizę konstrukcji budynku, jakości okien i systemu klimatyzacji itp., a nie tylko samego zużycia energii. Ale jednocześnie przedstawiciele tej firmy nie są w stanie określić, jakie oszczędności przynosi taki audyt, kosztujący ok. 2500 funtów brytyjskich. Dość ogólnikowo zapewniają jedynie, że w praktyce jego efektem jest 5 - 20% zmniejszenie zużycia energii w CPD. Dyrektor Migration Solutions Alex Rabbetts mówi: "Klienci mojej firmy są zainteresowani obniżeniem kosztów utrzymania centrum przetwarzania danych, a nie ekologią lub zmniejszeniem zużycia energii, które są dla nich tylko efektami ubocznymi".

Podobną opinię ma Doug Washburn, analityk z Forrester Research: "Mimo że modernizacja centrum przetwarzania danych z reguły umożliwia zmniejszenie zużycia energii, to menedżerowie często nie widzą uzasadnienia, by rzucić się do analiz i planowania zmian infrastruktury, bo z reguły nie przynosi to im bezpośrednich korzyści".

Optymalne warunki, które według TIA mają zapewniać systemy klimatyzacji w CPD

  • Temperatura: 20 - 25oC
  • Wilgotność: 40 - 55%
  • Temperatura Punkt Rosy: 17oC

Narzędzia do pomiaru efektywności CPD

Wśród dostępnych narzędzi i metodologii, które można wykorzystać do oceny efektywności infrastruktury CPD, można wymienić standardy: PUE, DCiE i CADE. Własne rozwiązanie przygotowuje też znana amerykańska agencja rządowa EPA (Environmental Protection Agency), opracowująca energetyczny benchmark, który ma umożliwić niezależne testy i porównania sprzętu wykorzystywanego w centrach danych.

PUE (Power Usage Effectiveness) i DCiE (Data Center infrastructure Efficiency) zostały opracowane przez organizację Green Grid, do której należy obecnie prawie 220 znanych producentów sprzętu i oprogramowania. Przy współpracy z LBNL (Lawrence Berkley National Labs) Green Grid zamierza publikować statystyki prezentujące efektywność różnych centrów danych analizujących parametr PUE. Umożliwia to użytkownikom uzyskanie obiektywnego porównania z innymi CPD działającymi na świecie. To jest największą zaletą tego względnie prostego standardu.

PUE jest stosunkiem całkowitej energii dostarczanej do centrum danych do energii zużywanej przez sprzęt IT (serwery, pamięci, przełączniki, routery itd.) z wyłączeniem transformatorów, rozdzielaczy, systemów UPS lub klimatyzacji. Natomiast parametr DCiE jest odwrotnością PUE wyrażoną w procentach. PUE służy do jednolitego pomiaru efektywności wykorzystania energii przez sprzęt, a DCiE - do oceny efektywności energetycznej infrastruktury centrum danych. Specyfikacje te ułatwiają projektowanie centrów danych przy uwzględnieniu realnego zużycia energii na podstawie obiektywnych parametrów. Według pierwszych statystyk LBNL obejmujących 22 centra danych, ich praktyczna efektywność wahała się w granicach 1,3 do 3,0 w skali PUE.

Natomiast Uptime Institute (www.uptimeinstitute.org) opracował własną, bardziej skomplikowaną metodologię pomiaru efektywności centrów danych - CADE (Corporate Average Datacenter Efficiency), która opiera się na analizie czterech podstawowych parametrów: Facility Asset Utilization ( jaki jest poziom wykorzystania systemów zasilania i klimatyzacji), Facility Energy Efficiency (jaka część całkowitej energii dostarczanej do przedsiębiorstwa jest zużywana przez sprzęt IT), IT Asset Utilization (jaki jest poziom utylizacji energii przez system IT - stosowany jest parametr PUE) oraz IT Energy Efficiency (jaki jest stosunek zużywanej energii do użytecznej, wykorzystywanej mocy przetwarzania danych).

Metodologia CADE może być względnie łatwo stosowana przede wszystkim w dużych centrach danych, gdzie zainstalowane są narzędzia do automatycznego pomiaru poziomu wykorzystania mocy przetwarzania serwerów.

Robert Kabza, Sales Manager IT/Telecom w Rittal sp. z o.o.

Robert Kabza

Rozwiązania proekologiczne, oprócz oczywistej korzyści w postaci racjonalnego gospodarowania zasobami naturalnymi, dają wiele możliwości związanych z optymalizacją wydatków na utrzymanie systemów IT w firmach. Wystarczy wspomnieć o korzyściach wynikających ze zmniejszonego zużycia energii, możliwego m.in. dzięki chłodzeniu infrastruktury komputerowej za pomocą wody lodowej. Pozwala to zastosować metodę freecolling, czyli wykorzystać np. zimą niskie temperatury zewnętrzne do schładzania czynnika chłodzącego w agregacie wody lodowej, bez konieczności korzystania z pracy agregatu.

Równie interesujące są możliwości ponownego wykorzystania energii. Na przykład innowacyjne systemy chłodzenia nie tylko neutralizują ciepło, w jakie zamieniana jest energia pobierana przez serwery, zapewniając serwerom odpowiedni poziom chłodu, ale także dają możliwość wykorzystania go do ogrzewania budynków w czasie zimy. W efekcie chociaż eksploatacja serwerów jest coraz droższa, takie rozwiązanie pozwala zmniejszyć ogólne koszty energii zużywanej przez przedsiębiorstwo.

Jednak chciałbym podkreślić, że green IT nie ogranicza się wyłącznie do oszczędności prądu. Pojęcie to obejmuje także stosowanie komponentów nietoksycznych, przeznaczonych do wielokrotnego użycia, oraz wiele innych działań powodujących, że produkcja, eksploatacja i utylizacja systemów IT stają się bardziej przyjazne dla środowiska naturalnego. Tak jest w przypadku nowoczesnych środków gaśniczych. Z jednej strony są mniej szkodliwe dla ludzi i środowiska, a z drugiej - bardziej efektywne i umożliwiają zmniejszenie kosztów utrzymania i serwisu systemów gaszenia stosowanych w teleinformatyce. Tego typu przykłady można mnożyć. Dlatego tak ważne jest uwzględnianie rozwiązań proekologicznych już podczas planowania inwestycji związanych z budową czy rozbudową infrastruktury IT. Warto to robić, tym bardziej że istnieje możliwość uzyskania wsparcia ze środków Unii Europejskiej na wdrażanie zielonych technologii.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200