زمان تخمینی مطالعه: 6 دقیقه
در اولین مقاله از سه مقاله Anu Kätkä از Vaisala و Keith Dunnavant از Munters، تاثیر اندازه‌گیری‌های HVAC بر بهره‌وری برق را بررسی می‌کنیم. Vaisala یک مقاله در مورد اندازه‌گیری‌های آب و هوا، محیط‌زیست و صنعتی است و Munters نیز یک مقاله در مورد راه‌حل‌های کنترل آب و هوا کارآمد و پایدار برای فرآیندهای حیاتی از جمله مراکزداده است.
در بخش 1، به کارایی برق مرکزداده نگاه می‌کنیم
در قسمت 2، به کنترل دما و رطوبت نگاه می‌کنیم
در قسمت 3، به اهمیت اندازه‌گیری‌های دقیق نگاهی می‌اندازیم.
درک و بهبود مرکزداده [1]PUE
مراکزداده تقریبا 200 تراوات ساعت برق مصرف می‌کنند که حدود 1٪ از کل تقاضای جهانی است. تخمین زده شده است که بیش از 18 میلیون سرور در مراکزداده در سراسر جهان وجود دارد. این دستگاه‌های IT علاوه بر نیازهای برق خود، به زیرساخت‌های پشتیبانی مانند خنک‌کننده، توزیع برق، اطفای حریق، منابع تغذیه بدون وقفه، ژنراتورها و غیره نیز نیاز دارند.
به منظور مقایسه بازده برق در مراکزداده، استفاده از اثربخشی مصرف برق (PUE) معیاری رایج است که نسبت کل برق مصرف شده در یک مرکزداده به برق مورد استفاده تنها توسط فناوری‌اطلاعات تعریف می‌شود. در حالت بهینه PUE برای یک خواهد بود و به این معنا است که تمام برق صرف فناوری اطلاعات می‌شود و زیرساخت پشتیبانی هیچ برقی مصرف نمی‌کند. بنابراین، برای به حداقل رساندن PUE، هدف کاهش مصرف زیرساخت‌های پشتیبانی مانند خنک‌کنندگی و توزیع برق است.
PUE معمولی در مراکزداده قدیمی حدود 2 است، در حالی که مراکزداده بزرگ مقیاس می‌توانند به زیر 1.2 برسند. میانگین جهانی در سال 2020 تقریبا 1.67 بوده است. این بدان معنی است که به‌طور متوسط 40٪ از کل مصرف برق را مصرف تجهیزات غیر فناوری‌اطلاعات تشکیل می‌دهد. با این حال، PUE یک نسبت است، بنابراین چیزی در مورد میزان کل مصرف برق به ما نمی‌گوید، به این معنی که اگر دستگاه‌های IT در مقایسه با سامانه خنک‌کننده، سطح برق بالایی مصرف کنند، PUE خوب به نظر می‌رسد. بنابراین اندازه‌گیری کل مصرف برق و همچنین بازده و چرخه عمر تجهیزات IT نیز مهم است و باید درنظر گرفته شود.
علاوه بر این، از منظر زیست‌محیطی، باید به نحوه تولید الکتریسیته، میزان آب مصرف شده (هم در تولید برق و هم در محل برای خنک کردن) و این‌که آیا گرمای اتلاف بازیابی می‌شود، توجه شود.
مفهوم PUE در ابتدا توسط گرین گرید[2] در سال 2006 توسعه یافت و به‌عنوان استاندارد ISO در سال 2016 منتشر شد. گرین گرید یک کنسرسیوم صنعتی باز متشکل از اپراتورهای مراکزداده، ارائه‌دهندگان ابر، تامین‌کنندگان فناوری و تجهیزات، معماران تاسیسات و کاربران نهایی است. کار در سطح جهانی در زمینه بهره‌وری انرژی و منابع اکوسیستم‌های مرکزداده و تلاش برای به حداقل رساندن انتشار کربن می‌باشد.
PUE رایج‌ترین روش برای محاسبه بهره‌وری برق مرکزداده است. به‌عنوان مثال، در Munters، PUE به‌صورت صعودی و سالانه برای هر پروژه ارزیابی می‌شود. هنگام محاسبه معیارهای PUE، تنها بار IT و بار خنک‌کننده در محاسبه PUE در نظر گرفته می‌شود. این به‌عنوان PUE جزیی (pPUE) یا PUE مکانیکی (PUEM) شناخته می‌شود.
پیک pPUE توسط مهندسان برق برای ایجاد حداکثر بار و اندازه ژنراتورهای پشتیبان استفاده می‌شود. pPUE سالانه برای ارزیابی و مقایسه با سایر گزینه‌های خنک‌کننده، میزان مصرف برق در طول یک‌سال استفاده می‌شود. اگرچه PUE ممکن است ابزار کاملی نباشد، اما به‌طور فزاینده‌ای توسط اقدامات دیگری مانند WUE (اثربخشی مصرف آب)، CUE (اثربخشی مصرف کربن) و همچنین رویکردهایی که می‌توانند ارتباط با PUE را افزایش دهند، از جمله SPUE (PUE سرور) و TUE (کل PUE) پشتیبانی می‌شود.
[1] Power Usage Effectiveness
[2] Green Grid
پیش‌بینی مصرف برق مرکزداده جهانی
در دهه گذشته مراکزداده فوق مقیاس کارآمد، سهم نسبی خود را از کل مصرف برق مرکزداده افزایش داده‌اند، در حالی‌که بسیاری از مراکزداده سنتی کمتر کارآمد تعطیل شده‌اند. در نتیجه، مصرف کل برق هنوز افزایش چشم‌گیری نداشته است. این مراکزداده فوق مقیاس جدید برای کارایی طراحی شده‌اند.
با این حال، ما می‌دانیم که به‌دلیل بسیاری از روندهای نوظهور مانند هوش‌مصنوعی، یادگیری ماشین ML، اتوماسیون، وسایل نقلیه بدون راننده و غیره، تقاضای فزاینده‌ای برای خدمات اطلاعاتی و برنامه‌های کاربردی فشرده کامپیوتری وجود خواهد داشت. در نتیجه، انتظار می‌رود تقاضای برقِ مراکزداده افزایش یابد و سطح افزایش موضوع بحث است.
بر اساس بهترین سناریو، در مقایسه با تقاضای کنونی، مصرف برق جهانی مراکزداده تا سال 2030 سه برابر خواهد شد، اما احتمال افزایش هشت برابری وجود دارد. پیش‌بینی‌های فوق در مورد مصرف برق هم شامل زیرساخت‌های فناوری‌اطلاعات و هم زیرساخت‌های غیر فناوری‌اطلاعات می‌شود. عمده مصرف برق غیر IT ناشی از خنک‌کردن یا به عبارت دقیق‌تر، دفع گرمای سرورها است و هزینه خنک‌کننده به تنهایی می‌تواند تا 25٪ یا بیشتر از کل هزینه‌های برق سالانه را شامل شود. البته خنک‌سازی یک ضرورت برای حفظ عملکرد فناوری‌اطلاعات است و می‌توان آن را با طراحی خوب و کارایی موثر سامانه‌های ساختمان بهینه کرد.
یک روند مهم اخیر، افزایش چگالی توان رک سرور است که برخی از آن‌ها به 30 تا 40 کیلووات و بالاتر می‌رسد. بر اساس تحقیقات انجام شده توسط AFCOM، انجمن صنعتی متخصصان مرکزداده، گزارش وضعیت مرکزداده در سال 2020 نشان داده که میانگین چگالی رک (در مقایسه با هر رک افزایش 3/7 کیلووات در سال 2019 و 2/7 کیلووات در سال 2018 ) 2/8 کیلووات است. همچنین حدود 68 درصد از پاسخ‌دهندگان گزارش دادند که تراکم رک در طول سه سال گذشته افزایش یافته است.
تغییر به‌سمت محاسبات ابری مطمئنا توسعه مراکزداده ابَرمقیاس و هم‌مکانی را تقویت می‌کند. از لحاظ تاریخی، یک مرکزداده 1 مگاواتی برای پاسخ‌گویی به نیازهای یک بانک، یک شرکت هواپیمایی یا یک دانشگاه طراحی شده بود، اما بسیاری از این سازمان‌ها در حال‌حاضر به‌سمت خدمات ابری در مرکزهای داده اَبرمقیاس و هم‌مکانی سوق داده‌اند. در نتیجه این تقاضای فزاینده، نیاز به‌سرعت در حال افزایش برای داده وجود دارد و از آن‌جایی که مراکزداده در حال خدمات‌رسانی به برنامه‌های کاربردی حیاتی هستند، بنابراین قابلیت اطمینان زیرساخت بسیار مهم است.
در حال حاضر تمرکز زیادتری روی مراکزداده لبه برای کاهش تاخیر وجود دارد و همچنین به‌کارگیری سامانه خنک‌کننده مایع برای تطبیق تراشه‌های با کارایی بالا و کاهش مصرف انرژی نیز بسیار مدنظر است.
بدون دیدگاه