Optymalizacja zużycia energii przez Data Center w wykonaniu HEUTHES
W ślad za światowym wzrostem cen energii wzrasta zainteresowanie optymalizacją przetwarzania danych i pracy zarówno pojedynczych serwerów, jak i całych serwerowni Data Center. Szacowany przez HEUTHES udział kosztów energii elektrycznej na potrzeby serwera, na którym posadowiony jest system w trybie licencyjnym wynosi ponad 10% TCO (ang. Total Cost of Ownership). Są to łączne koszty bezpośrednie na zużycie energii przez serwery i pośrednie, związane z ich chłodzeniem.
W serwerach posadowionych w Data Center najwięcej energii elektrycznej zużywają CPU, dlatego przy wyborze procesorów należy zwrócić uwagę na te parametry, które podnoszą efektywność ich pracy. Wśród nich jest m.in. optymalizacja architektury oraz zwiększanie tzw. gęstości rdzeni, czyli ich liczby w pojedynczym CPU. Obecnie na rynku najbardziej efektywne procesory pochodzą z najnowszej generacji AMD EPYC. Są one wykorzystywane przez HEUTHES w architekturze sprzętowej do produkcji systemów chmurowych.
Jak informuje serwis ithardware.pl topowe jednostki AMD EPYC charakteryzują się najlepszymi na rynku 64 rdzeniami i 128 wątkami ze współczynnikiem TDP (ang. Thermal Design Power) wynoszącym 280 W, będącym teoretyczną wartością mocy, jaką procesor mógłby oddawać pod postacią ciepła. Większa liczba rdzeni bezpośrednio przekłada się na dostępną wyraźnie większą moc obliczeniową przy zbliżonym lub niższym współczynniku TDP. Szacuje się, że zastosowanie tego typu procesorów umożliwia zmniejszenie w Data Center liczby serwerów o 33% i zredukowanie zużycia energii o 32%.
HEUTHES ocenia, że w niewielkiej, 10 osobowej firmie posiadającej lokalny system licencyjny, dobowe zapotrzebowanie serwerowni (serwery, firewalle, UPS, wentylacja, klimatyzacja, inne) na energię elektryczną może wynosić średnio około 24 kWh dziennie. Aby umożliwić pracownikom tej firmy korzystanie z serwera należy zużyć blisko 8760 kWh rocznie. Szacowany koszt tej energii w 2023 r. (dla MSP maksymalna cena prądu wyniesie 0,785 PLN netto za 1 kWh) będzie wynosił około 6877 PLN.
Rozwiązania HEUTHES są na tyle efektywne, że serwery dla 1000 użytkowników w trybie wynajmu SaaS zużywają 2kW w ośrodku głównym i zapasowym (bez uwzględnienia chłodzenia). Daje to 1440 kWh na miesiąc i w przeliczeniu na użytkownika 1,44 kWh co daje 1,14 PLN na użytkownika przez miesiąc wobec instalacji lokalnej licencji 72 kWh (56,88 PLN) i to bez uwzględnienia ośrodka zapasowego.
Efektywność energetyczną Data Center można analizować przy wykorzystaniu parametru PUE (ang. Power Usage Effectiveness) opracowanego przez grupę non-profit The Green Grid (thegreengrid.org). Parametr ten określa energię zużywaną przez Data Center podzieloną przez energię zużywaną przez sprzęt IT w tym centrum. Teoretyczny, najlepszy współczynnik PUE to 1,0. Najbardziej wydajne centra danych na świecie mają obecnie PUE na poziomie 1,02-1,15 dzięki stosowaniu niekonwencjonalnych metod. Należą do nich m.in. podwodne centra danych wykorzystujące wodę morską do chłodzenia sprzętu, nowoczesne technologie wymiany ciepła powietrze-powietrze w połączeniu z wentylatorami o zmiennej prędkości, energooszczędnymi zasilaczami i wirtualizacją, chłodzenie parą geotermalną. Jedna z serwerowni HEUTHES osiąga w 2022 r. PUE na poziomie 1,125 i pracujemy nad jego dalszym obniżeniem, dzięki optymalizacji systemów operacyjnych dopasowując wydajność do dobowej i tygodniowej zmiany zapotrzebowania na moc obliczeniową.
Według Uptime Institute (uptimeinstitute.com) średni wskaźnik PUE w centrach danych wynosił w 2020 roku 1,58, wobec średniej z 2007 roku wynoszącej 2,5. Zaleca się aby nowe centra danych, budowane przy użyciu najnowocześniejszych technologii i wyposażone w nowoczesny sprzęt miały wskaźnik PUE na poziomie 1,2-1,4. Natomiast istniejące centra danych powinny dążyć do PUE w wysokości maksymalnej 1,5.
Dobre praktyki stosowane przez HEUTHES w celu zmniejszenia PUE we własnych Data Center to:
- wykorzystanie inteligentnych rozwiązań do wyłączania nieużywanych elementów z jednoczesną kalibracją ustawień sprzętu do najbardziej energooszczędnych wartości,
- stały pomiar i monitorowanie parametrów środowiska IT, z wykrywaniem w czasie rzeczywistym potencjalnych problemów i powiadamianiem o nich,
- zwiększanie nastaw temperatury, na które jest zaprojektowany i odporny nowoczesny sprzęt IT, zmniejszając energię wykorzystywaną do chłodzenia,
- skrócenie i izolacja kanałów zimnego i ciepłego powietrza,
- konsolidacja i wirtualizacja sprzętu.
Użytkownicy systemów chmurowych mogą zmniejszyć własne zużycie energii elektrycznej przez aktywne zarządzanie wydajnością stacji roboczych, co jest udostępnione w najnowszych wersjach systemów operacyjnych.
Firma HEUTHES od początku swojej działalności przykłada olbrzymią wagę do rozwoju własnych technologii, które gwarantują wysoką wydajność przetwarzania i minimalizację zużycia energii w Data Center przy zachowaniu najwyższego poziomu bezpieczeństwa systemów. Przez lata nieustannego rozwoju katalog własnych technologii obejmuje m.in.: Client-Web-Server, HDB, Infostradę Bankową, Infostradę Biznesową, Produktowy System Bankowy, Kobadibus, Unsystor, Modribusman, Proaperman, Profap, R2O i Klaster Omega.
Dzięki nim firma HEUTHES w ramach rozwoju własnych systemów informatycznych i Data Center konsekwentnie wdraża i stosuje dobre praktyki w obszarze wymagań wydajnościowych i efektywności energetycznej. Technologia Proaperman (ang. Probabilistic Application Performance Management). Umożliwia m.in. ciągłą rejestrację, analizę wydajności i optymalizację parametrów pracy serwerów oraz aplikacji HEUTHES opartych na technologii Client-Web-Server, z uwzględnieniem różnych scenariuszy ich obciążenia. Dzięki niej systemy mają „świadomość” wydajności sprzętu oraz systemów operacyjnych i baz danych na których pracują. Dane o pracy systemu są rejestrowane i analizowane w czasie rzeczywistym oraz mogą być przetwarzane retrospektywnie. Analizowane są trzy grupy czynników: dane techniczne wydajności oraz charakterystyki czasowe aplikacji oraz zużyta energia. Dzięki temu optymalizacja uwzględnia zarówno system narzędziowy, jak i czas reakcji aplikacji na poszczególne zdarzenia w relacji do zużytej energii.
Technologia Client-Web-Server, zapewnia również optymalny rozkład obciążenia pomiędzy serwerem bazy danych, siecią i stacjami roboczymi użytkowników systemów HEUTHES przy skomplikowanych algorytmach przetwarzania.
Technologia Profap (ang. Probabilistic Failure Prediction) umożliwia rejestrację struktury sprzętowej i wyliczenie prawdopodobieństwa awarii z uwzględnieniem rozkładów gęstości prawdopodobieństwa awarii i zdublowania poszczególnych elementów. Umożliwia to powiązanie niezawodności z efektywnością chłodzenia.
Na potrzeby rozwiązań chmurowych opracowano także technologię HEUTHES Cloud Monitor, która nadzoruje pracę serwerów w wielu aspektach, może generować zaawansowane raporty, a także alarmy i powiadomienia.
Powyższe technologie wspierają bieżące monitorowanie przetwarzania danych, obciążenia sieci informatycznej, serwerów wirtualnych oraz są głównymi narzędziami umożliwiającymi firmie HEUTHES sformułowanie zasad zarządzania wydajnością i pojemnością infrastruktury.
Ważnym składnikiem rozwiązań dedykowanych dla Data Center jest Klaster Omega, który jest zaawansowanym rozwiązaniem sprzętowo-programowym dedykowanym do obsługi systemu ISOF-ERP, pracującym w trybie SaaS. W klastrze stosowana jest wirtualizacja systemów operacyjnych, połączona z wirtualizacją zasobów dyskowych i replikacją synchroniczną, które dają ogromne możliwości budowania wysokowydajnych i bezpiecznych klastrowych systemów wieloserwerowych. HEUTHES stosuje w swoim klastrze replikację kaskadową i tzw. kopie migawkowe (ang. snapshot), które ułatwiają i przyspieszają m.in. tworzenie kopii zapasowych oraz weryfikację bieżącej poprawności działania systemu bez zatrzymywania funkcjonalności serwerów. W szczególności możliwe jest sprawdzenie czy zabezpieczenia są w pełni sprawne. Przykładem jest weryfikacja czy serwer replikacji bazy danych będzie w pełni sprawny po przełączeniu w tryb pracy głównej - technologia R2O. Pozwala ona zalogować się do serwera zapasowego w trybie „tylko do odczytu” i dzięki algorytmom blockchain porównać oryginał i kopię. Na serwerze zapasowym można też uruchamiać długo trwające raporty odciążając serwer główny.
Dzięki stosowanym własnym rozwiązaniom HEUTHES zapewnia klientom w skali roku realny dostęp do systemów w trybie SaaS u na poziomie 99,99% (2022 r.) czasu przy wysokim zarówno parametrze efektywności energetycznej swoich Data Center, jak i poziomie bezpieczeństwa przetwarzania danych.