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>.
