Сергей Амелькин, менеджер по продукции направления «Качественное электропитание», компания Eaton
В октябре 2014 г. стандарту эффективного энергопотребления PUE, который используется для измерения энергоэффективности ЦОД, исполнилось семь лет. Вместе с другим, чуть менее известным стандартом эффективности инфраструктуры информационного центра (Data Centre Infrastructure Efficiency – DCIE) он привлек большое внимание к проблеме экологичного использования ЦОД и вывел ее на кардинально новый уровень. Автор анализирует существующие стандарты энергоэффективности, дает рекомендации по созданию «здорового» с точки зрения эффективного использования электроэнергии ЦОД.
В условиях нарастания дефицита электроэнергии и в связи с тем, что все большее количество вычислительных мощностей концентрируется в дата-центрах, обеспечение энергоэффективности ЦОД становится важной задачей. Согласно данным компании Gartner, средняя стоимость электропитания среднего центра обработки данных площадью 740 м² составляет 1,6 млн долл., с ежегодным повышением затрат примерно на 10%. В целом по всему миру ЦОД потребляют гигантский объем электроэнергии, что является камнем преткновения для многих компаний. Методическое обеспечение оценки энергоэффективности, т. е. наличие общепринятых стандартов и методик ее количественной оценки, уже на этапе проектирования и строительства ЦОД имеет большое значение.
Стандарт PUE и перспективы его развития
Стандарт PUE (Power Usage Effectiveness), разработанный некоммерческим объединением ИТ-специалистов и компанией Green Grid, определяется как отношение общего количества энергии, потребляемой ЦОД в целом, к объему энергии, потребляемой ИT-нагрузкой (серверами). Значение PUE, приближенное к 1,0, будет указывать на почти 100%-ную эффективность – вся энергия используется только ИТ-оборудованием. Показатель «1,0» практически недостижим вследствие того, что часть электроэнергии теряется в распределительной сети, а часть – необходима для работы других инженерных систем, поддерживающих работоспособность дата-центра.
Таким образом, стандарт эффективного энергопотребления позволяет количественно, при помощи одного показателя, определить, насколько энергоэффективен ЦОД. Чем ближе значение показателя PUE к единице, тем меньше энергии расходуется впустую, до того как попасть на серверы, переключатели и дисковые массивы ЦОД. Это особенно важно для поставщиков услуг colocation, размещающих серверы заказчика на технической площадке компании с подключением их к Интернету, поскольку наглядно показывает эффективность свободного пространства. При искажении показателей эффективности энергопотребления они, безусловно, несут ответственность перед клиентом. Неверные данные способны исказить любой показатель, а не только тот, что демонстрирует общий расчет производительности. Упрощенный подсчет показателей ЦОД помогает исключить неоднозначные данные и делает весь процесс подсчета и результаты более прозрачными как для сотрудников, так и для клиентов.
В свою очередь, показатель стандарта Data Centre Infrastructure Efficiency (DCIE) находится в прямой зависимости от коэффициента PUE. Показатель DCIE можно определить, разделив объем энергии, потребляемой ИT-нагрузкой (серверами), на общее количество энергии, потребляемой ЦОД в целом. Несмотря на то что оба эти показателя по своей сути являются одинаковыми, их можно применять для более быстрой и полной оценки использования энергии в пределах дата-центра.
Стандарты эффективного энергопотребления PUE и DCIE – отправная точка для определения эффективности ЦОД, однако они не являются основными показателями энергоэффективности. Именно поэтому крупнейшие международные организации по стандартизации IEC и ISO пытаются разработать новые стандарты PUE в рамках созданной рабочей группы (JTC1-SC39). Предположительно стандарт ISO/IEC PUE будет публично представлен в 2015 г. Вслед за ним будут предложены дополнительные метрики, которые позволят компаниям обеспечить максимальное соответствие стандартам энергоэффективности. Совместная группа ISO/IEC взаимодействует с двумя проектами – международным консорциумом Green Grid и Европейской рамочной программой FP7 «Умные города и поселки». Кроме того, группа сотрудничает с Международным союзом электросвязи (ITU), Европейским институтом по стандартизации в области электросвязи (ETSI) и другими органами в области разработки стандартов. Наряду с основными поставщиками в области электроэнергии содействуют развитию перечисленных стандартов крупные университеты и ведущие ИТ-компании.
Показатели «здоровья» ЦОД
Определить, насколько энергетически «здоров», ЦОД можно по аналогии с таблицей калорий на продуктовой упаковке. Жир, который необходим человеческому организму, можно сравнить с энергией, за счет которой функционирует ЦОД. Энергопотребление дата-центра должно быть таким же рациональным, как и употребление жиров человеком.
По данным проекта Green Grid, конечная цель разработки единых стандартов состоит в том, чтобы заказчики осознали важность энергоэффективности ЦОД и имели свободный доступ к данным для определения показателей энергоэффективности по единому формату.
Очень важно создать такие средства измерения эффективности, которые бы рассматривали эффективность ЦОД с разных точек зрения и являлись результатом разных примеров использования. Единые стандарты позволят сформировать масштабную базу данных, необходимую обеим сторонам процесса – как поставщикам ЦОД-услуг, так и клиентам, нуждающимся в хранении данных и вычислительных мощностях на условиях аренды.
Поэтому не стоит преждевременно списывать со счетов стандарт эффективного энергопотребления PUE – в ближайшее время он не только не потеряет своей актуальности, но и принесет неоспоримую выгоду.
Важнейшая составляющая «здоровья» ЦОД в целом – использование энергоэффективного оборудования: не только серверов, но и ИБП, чилеров, кулеров, коммутационных и других ИТ-решений. Основными характеристиками энергоэффективности используемого оборудования являются пониженное энергопотребление, высокое качество напряжения и минимальное воздействие на окружающую среду. Следует помнить и о том, что устройствам ЦОД необходима энергия не только для обработки данных, но и для охлаждения, поскольку во время работы они выделяют большое количество тепла.
Один из ключевых элементов ИТ-инфраструктуры дата-центров, помогающих защитить ее от перепадов напряжения, – современные источники бесперебойного питания, содействующие повышению показателей коэффициента PUE в ЦОД. Сегодня на рынке представлен целый спектр ИБП, которые обладают максимально высоким КПД (99%), компактными габаритами, небольшим весом и малой совокупной стоимостью владения. Перебои электропитания недопустимы для ЦОД, поэтому ИБП помимо высоких показателей в плане энергоэффективности должны обладать высоким уровнем отказоустойчивости в области защиты трехфазного электропитания, что обеспечивает высокую и постоянную доступность критически важных систем. Понимание важности применения современных энергоэффективных решений в последние годы демонстрируют представители крупнейших глобальных компаний (так, в 2013 г. современные ИБП от компании Eaton были внедрены в новом ЦОД компании Facebook).
Таким образом, чтобы удовлетворить растущий спрос на электроэнергию для ЦОД, необходимо комплексное внедрение энергоэффективных технологий, а при определении показателя энергоэффективности помогут простые и понятные формулы PUE и DCIE.
