наверх

Главная, «Сети/network world», № 02, 2007 958 прочтений

Синдром энергодефицита в информационной индустрии

Мы живем в странном мире: в нем стремительное увеличение производительности серверов сочетается с постоянной нехваткой мощности вычислительных центров.

Алексей Есауленко

Мы живем в странном мире: в нем стремительное увеличение производительности серверов сочетается с постоянной нехваткой мощности вычислительных центров. А невиданный доселе прогресс в области энергосберегающих технологий не может воспрепятствовать росту потребления электричества информационными системами. Одновременно в больших городах и крупных индустриальных центрах растет дефицит электроэнергии. Увидим ли свет в конце тоннеля?

Все последние годы количество серверных стоек в вычислительных центрах постоянно увеличивается. При этом площадь размещения оборудования сокращается, а требования к энергоснабжению и охлаждению, напротив, растут.

Четыре года назад мощный стоечный сервер потреблял 2 кВт электроэнергии. Сегодня же стандартная стойка, наполовину заполненная серверами-лезвиями, потребляет до 30 кВт, а иногда и больше. Увеличение энергозатрат на вычисления дает двойной эффект, поскольку для охлаждения серверов требуется в 1,2–1,3 раза больше энергии, чем они потребляют. Практика показывает, что из-за проблем с охлаждением зачастую невозможно до конца заполнить стойку серверами. А устаревшие системы кондиционирования не справляются с отведением тепла, ибо его выделяется слишком много. В итоге растут расходы дата-центров на электроснабжение. Аналитики Gartner подсчитали, что сейчас на такие цели тратится примерно 10% ИТ-бюджета компаний, а в дальнейшем (если не предпринять радикальных мер) этот показатель может возрасти до 20–30%.

Лидеры отрасли высоких технологий ищут адекватный ответ на вызов времени. Проблематика уменьшения уровня потребляемой энергии и снижения тепловыделения заботит всех — от производителей элементной базы до поставщиков готовых вычислительных систем и инженерных комплексов для ИТ-сферы.

Элементарный уровень

Увеличение показателя «производительность на ватт» активнее других пропагандирует корпорация Intel. Впрочем, ее представители резонно отмечают, что с момента изобретения первого транзистора (в 1947 году) развитие процессорных технологий подготавливало почву для создания более производительных и энергосберегающих устройств. Однако, несмотря на значительные успехи производителей микрочипов, рост выделения тепла и токи утечки остаются важнейшими препятствиями на пути к уменьшению размеров транзисторов и увеличению производительности процессоров.

Недавно Intel сделала очередной прорыв в этой области. При создании 45-нанометровых транзисторов ее специалисты воспользовались передовыми материалами, сочетание которых позволило добиться очень низких значений силы тока утечки и рекордно высокой производительности. Применение диэлектрика затвора на основе специального материала high-k и металлических электродов обеспечивает увеличение более чем на 20% силы управляющего тока и соответствующее повышение производительности транзисторов. Благодаря новым полупроводниковым материалам более чем в пять раз снижается утечка тока, а значит, и энергопотребление транзистора. Таким образом, Intel внесла свой вклад в производство энергосберегающих, экономичных и высокопроизводительных процессоров для ноутбуков, настольных ПК и серверов.

В конце января IBM объявила об успешном завершении исследовательских работ по совершенствованию технологии выпуска транзисторов. В сотрудничестве с AMD, Sony и Toshiba корпорация нашла способ формирования одного из важнейших элементов транзисторов из нового материала. Эта технология, как и технология Intel, относится к категории high-k/metal-gate. IBM уже внедрила новую разработку в производственную линию, выпускающую полупроводниковые компоненты в Ист-Фишкилле (шт. Нью-Йорк). С 2008 года планируется ее применение в микросхемах, изготавливаемых по проектной норме 45 нм.

Корпорация AMD, чьи позиции на рынке микропроцессоров заметно укрепились, сообщила о планах перехода на 45-нанометровые производственные технологии в 2007 году.

Системный уровень

На уровне готовых вычислительных систем эксперты считают наиболее перспективным для снижения энергозатрат внедрение серверов-лезвий — прежде всего, потому, что сама blade-архитектура разработана с учетом оптимизации энергопотребления. Представители IBM утверждают, что использование инфраструктуры на платформе BladeCenter позволяет без ущерба для функциональности и производительности на 20–40% сократить энергопотребление — по сравнению с традиционной установкой серверов 1U и 2U в серверные шкафы.

По словам Ильи Крутова, бренд-менеджера по продуктам System X подразделения IBM EE/A, достигается это за счет, во-первых, совместного использования компонентов (блоков питания и вентиляторов), во-вторых, применения блоков питания с высокой эффективностью, а в-третьих, с помощью технологии IBM Calibrated Vectored Cooling. Последняя позволяет организовать два маршрута подачи воздуха к каждому серверу-лезвию, в результате чего повышается эффективность их охлаждения.

Отметим, что сегодня в арсенале каждого крупного производителя вычислительной техники имеется линейка blade-серверов.

Еще одним важнейшим компонентом, способным значительно сократить энергозатраты готовых вычислительных систем, являются средства виртуализации. Они позволяют значительно увеличить эффективность применения ИТ-ресурсов предприятиями и сократить совокупное энергопотребление. «При использовании виртуализации требуется меньше серверов для развертывания сервисов и решения вычислительных задач», — отмечает Крутов. По некоторым подсчетам, экономия энергоресурсов при виртуализации вычислительных мощностей может составить 10–30%. Добавим, что технологии виртуализации стремительно распространяются с серверного оборудования на клиентские терминалы, что сулит еще большие перспективы для экономии электроэнергии на уровне ИТ-систем.

Приведем характерный пример. Не так давно NEC Computers анонсировала выпуск программно-аппаратного комплекса Virtual PC Center (VPCC), объединяющего возможности компьютерных вычислений и IP-телефонии. Архитектура VPCC включает в себя виртуальный сервер, к которому подключаются тонкие клиенты. Этот сервер применяет технологию VMware, реализующую для каждого пользователя виртуального компьютера индивидуальную среду Microsoft Windows XP Pro со всеми приложениями и программным обеспечением VoIP. В комплекс VPCC также входят клиентские рабочие станции US100, каждая из которых потребляет менее 13 Вт. По данным NEC, общее потребление электроэнергии системой VPCC (включая серверы) — на 50% меньше, чем у систем на базе традиционных ПК.

И все же, несмотря на прогресс в области компьютерных технологий и поступательное снижение параметра «Вт/транзакция», суммарное потребление электроэнергии в дата-центрах продолжает увеличиваться. В чем тут дело? Отчасти это объясняется растущими потребностями программного обеспечения в вычислительной мощности, но не только.


Способы повышения эффективности энергопотребления в дата-центрах

Экономия или бизнес?

При подготовке обзора мы опросили несколько телекоммуникационных компаний с целью выяснить, влияет ли на их деятельность дефицит энергетических мощностей в Москве, и как они справляются с такими проблемами. Ответы оказались самыми разными и подчас неожиданными.

Сергей Смирнов, руководитель ИТ-департамента «Корбины Телеком»

Проблема нехватки мощности городских электрических сетей затрагивает нашу компанию. Она не позволяет в полной мере вводить в строй новое серверное оборудование и прочие энергоемкие ИТ-ресурсы. Приходится тщательно взвешивать все «за» и «против» с учетом энергопотребления, что несколько сдерживает темпы роста клиентской базы и нашего бизнеса в целом.

Решать такие проблемы можно, прежде всего, за счет использования менее энергоемкого оборудования. Мы рассматриваем возможность перехода с платформ Intel на серверные решения компании AMD, технологии которой обеспечивают минимальное тепловыделение. Кроме того, развивая свою инфраструктуру, мы стараемся выносить энергоемкое технологическое оборудование за пределы городской черты. Там дефицит энергоресурсов ощущается в меньшей степени, чем в Москве. «Корбина Телеком» планирует открыть несколько дата-центров в Московской области. Пример уже реализованных проектов — наш сall-центр в Калуге, открывшийся в декабре прошлого года.

Людмила Старикова, директор по маркетингу WideXs

Работоспособность ИТ-узлов (как наших собственных, так и клиентских) напрямую зависит от состояния инженерных систем. В WideXS проблема дефицита электрических мощностей решается путем инвестирования значительных средств в системы бесперебойного питания. Мы располагаем тремя фидерами, идущими от разных подстанций Москвы, блоком ИБП и несколькими дизель-генераторами, которые обеспечивают работу всех систем в течение 45 часов без дозаправки.

Современные процессорные технологии дали жизнь серверам с энергопотреблением 10–15 кВт и более, установка которых может нарушить общий климатический фон в серверной комнате. Как следствие, приходится повышать мощность системы воздушного охлаждения, и энергопотребление растет в нелинейной зависимости. Чтобы не нарушать планы развития компании, мы применяем методы оптимальной расстановки оборудования. Конструктивно наш ЦОД представляет собой комплекс специальных сооружений с автономными системами жизнеобеспечения, в которых и размещаются серверы. Повысить мощность системы кондиционирования в модуле площадью 100–200 кв. м значительно проще и дешевле, чем в серверном зале размером 500–1000 кв. м.

Пресс-служба компании «Комстар — Объединенные ТелеСистемы»

Проблемы энергоснабжения нас не беспокоят, и дефицита энергомощностей в столице «Комстар-ОТС» на себе не ощущает. Перебои с подачей электропитания благополучно компенсируются с помощью установленных много лет назад дизель-генераторов. Что же касается использования передовых энергосберегающих технологий, «Комстар-ОТС» предпочитает стандартные решения, предлагаемые многими производителями.

Пресс-служба «Комкора»

Проблема дефицита электрических мощностей, в первую очередь, затрагивает энергоснабжение узлов связи. Расширение абонентской базы требует установки более мощного оборудования. Как следствие, возникает необходимость в росте производительности систем кондиционирования и увеличении энергозатрат.

Сегодня при установке нового оборудования мы все чаще сталкиваемся с отказами энергетиков из-за отсутствия требуемых мощностей. Те же проблемы возникают при поиске помещений для узлов связи. Из множества прогрессивных технологий, способствующих снижению энергопотребления, «Комкор» задействует PON. Эта технология позволяет значительно уменьшить количество «активных» сетевых узлов и общее энергопотребление. Кроме того, мы используем коммутаторы со встроенными оптическими портами, которые не требуют установки дополнительных шасси и модемов на узлах сети.

Александр Ильин, технический директор «Синтерры»

В связи с развитием экономической активности в столице и интенсивным жилищным строительством город ощущает на себе существенный дефицит энергоресурсов. Получить их в службе присоединения и развития «Московской кабельной сети» практически невозможно. Чаще всего организациям приходится договариваться с владельцами офисных и производственных зданий, которые включают счета за эти ресурсы в арендные платежи.

Рассуждая о технологиях, способствующих снижению энергопотребления в ИТ-сфере, я бы разделил серверное и телекоммуникационное оборудование. Последнее не относится к объектам интенсивного потребления энергоресурсов, да и новые технологические принципы его работы позволяют заметно снизить расход электроэнергии в процессе эксплуатации. А общее потребление энергии серверами, независимо от уменьшения удельных показателей, не снижается. Мы стараемся заблаговременно планировать расширение своих мощностей и прорабатывать вопросы получения энергоресурсов. Например, несколько лет назад при строительстве собственного офисного здания компания создала новую трансформаторную подстанцию, большая часть ресурсов которой была передана в распоряжение Москвы.

Страница 1 2

Комментарии


30/11/2013 №06

Анонс содержания
«Сети/network world»

Средство массовой информации - www.osp.ru. Свидетельство о регистрации СМИ сетевого издания Эл.№ ФС77-62008 от 05 июня 2015 г. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзором)