روشهای کاهش مصرف برق در دیتاسنترها

در این مقاله بر اساس ترجمه یکی از مقالات سایت اچ پی به روشهای کم کردن مصرف برق در دیتاسنتر اشاره خواهیم کرد. طبق گزارش NRDC یا National Resource Defense Council، در سال ۲۰۱۳ دیتاسنترهای امریکا ۹۱ میلیارد کیلووات ساعت برق مصرف کرده‌اند و تا سال ۲۰۲۰ این میزان به ۱۴۰ میلیارد کیلووات ساعت در سال می‌رسد که هزینه‌ای معادل با ۱۳ میلیارد دلار را به دنبال دارد.

امروزه برای کاهش میزان مصرف برق، از تکنولوژی‌هایی مانند Liquid Cooling و Hot Aisle Isolation استفاده می‌شود. استفاده مفید از داده که با استراتژی‌های مجازی‌سازی ممکن شده نیز باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود.

در ادامه ۷ روش برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در دیتاسنترها معرفی می‌شود:

1. هوش مصنوعی: گوگل با استفاده از یادگیری ماشین، توانسته میزان مصرف انرژی خود را کم کند و درنتیجه هزینه‌اش کاهش یابد اما گوگل در سال ۲۰۱۴ مبلغ ۶۰۰ میلیون دلار برای یک شرکت هوش مصنوعی بریتانیایی با نام Deep Mind صرف کرده است که نتایج بهتری را در این زمینه در پی داشته است. این شرکت توانسته تا ۴۰ درصد مصرف خود را کاهش دهد و استفاده بهینه از انرژی یا PUE را تا ۱۵ درصد بهبود بخشد. برای این کار گوگل از شبکه‌های عصبی و تحلیل داده استفاده کرده است.

هدررفت انرژی در دیتاسنترها بیشتر به علت انتظار در تجهیزات و ذخیره‌سازی روی هارد است. اگر بتوان راهی یافت تا دستگاه خاموش شود یا سرعت چرخش دیسک کم شود و …، صرفه‌جویی زیادی صورت می‌گیرد. اگر دستگاهی روشن نباشد، گرمایی تولید نمی‌شود، به کولینک نیاز نیست در نتیجه مصرف انرژی کاهش می‌یابد. تحلیل داده نیز می‌تواند در این امر مفید باشد.

Fuel Cell  .2ها: روزبه‌روز استفاده از Fuel Cellها در دیتاسنترها برای کاهش مصرف انرژی بیشتر می‌شود. Fuel Cell درواقع هیدروژن و اکسیژن شیمیایی را به آب تبدیل می‌کند و از گرمای تولیدی آن می‌توان در کولینگ و هیتینگ استفاده کرد پس در کنار کاهش هزینه، گرمکن‌ها و خنک‌کننده‌ها را نیز به کار می‌اندازد. شرکت‌هایی چون AT&T، eBay، مایکروسافت و اپل از این روش استفاد کرده‌اند.

3. دیتاسنترهای Underwater: مایکروسافت در پروژه Project Natick خود از ایده قرار دادن دیتاسنتر در آب دریا استفاده کرده است. استفاده از آب خنک دریا باعث حذف هزینه کولینگ دیتاسنتر توسط دستگاه‌های خنک‌کننده می‌شود. همچنین می‌توان از منابع انرژی مانند موج، باد، جزر و مد در تولید انرژی استفاده کرد. علاوه بر این، نیمی از مردم در کنار دریاها زندگی می‌کنند در نتیجه قرار دادن دیتاسنترها در آب و در نزدیکی این افراد می‌تواند زمان تاخیر را کم و سرعت مرورگر وب، دانلود فایل و دیگر انتقالات فایلی را افزایش داد.

4. Free Cooling: استفاده از سنسورهای حرارتی می‌تواند برای کنترل دما استفاده شوند. برخی شرکت‌ها با حذف تجهیزات کولینگ، از مزایای Free Cooling استفاده می‌کنند که به جای هوای خنک شده از هوای محیط استفاده می‌کنند تا گرما را کم کنند. از جمله شرکت‎هایی که از این روش استفاده کرده و بیشترین کاهش مصرف انرژی را تجربه کرده، فیس‌بو ک است.

فیس‌بوک اولین دیتاسنتر خنک شده توسط دمای محیط یا Ambient air-cooled خود را در اورگان تاسیس کرد. دلیل انتخاب این محل هم رطوبت پایین آن طی ۵۰ سال گذشته بود تا از خرابی تجهیزات جلوگیری شود. با این روش ۲۰ درجه دما را در دیتاسنتر خود کاهش داد و تا ۲۴ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی نمود. او ادعا می‌کند که در این روش نسبت به روش‌های سنتی و قدیمی تا ۳۸ درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌شود. این غول رسانه‌های اجتماعی، از همین استراتژی در احداث دیتاسنترهای جدید خود استفاده خواهد کرد.

Liquid Immersion cooling .5: بین تکنولوژی‌های بسیاری که در زمینه کولینگ با مایع و یا همان کولینگ با آب وجود دارد، بهینه‌ترین آنها Liquid Immersion است. در این روش، از مایع رسانای گرما برای کاهش حرارت استفاده می‌شود. این روش نسبت به سیستم‌های تهویه با استفاده از هوا یا CRAC، ۹۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند و امروزه برای پیاده‌سازی سیستم‌های محاسبه High Performance استفاده می‌شود.

Kyoto Cooling .6: این روش، از روش کولیتنگ منحصربفردی استفاده می‌کند که ده‌ها سال قدمت دارد. سیستم‌های خنک‌کننده‌ای که مخصوص دفاتر و ساختمان‌هاست و در سیستم‌های HVAC کاربرد دارد. در این روش از چرخ حرارتی آلومینیومی استفاده می‌شود که وظیفه خنک کردن هوا را هنگام کشیده شدن به داخل ساختمان دارد. در Kyoto Cooling که بر اساس همین ایده قدیمی کار می‌کند فن‌ها گرما را از سرورها می‌کشد و به سیستم Kyoto می‌دهد تا همانند چرخ حرارتی، گرما را جذب کرده و هوای خنک شده را به دیتاسنتر بازگرداند. این روش نسبت به روش‌های دیگر تا ۹۲ درصد می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد.

Micro Data Centers .7: برای پاسخ به نیازهای روزافزون محاسبه و اینترنت اشیا، میکرو دیتاسنترها پیاده‌سازی می‌شود. میزان مصرف برق در این دیتاسنتر نسبت به دیتاسنترهای متمرکز ۱۵ درصد کمتر است که در کل، هزینه‌های عملیاتی را تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد. انتظار می‌رود میکرو دیتاسنترها تا سال ۲۰۲۰ تا مبلغ ۶٫۳ میلیارد دلار در بازار رشد داشته باشند. میکرو دیتاسنترها زیرساخت مرکزی با ماژول‌های مستقل هستند یعنی دارای UPS، سیستم‌های امنیتی، کولینگ و ضد حریق هستند که می‌توانند در هزاران مکان مختلف در سراسر زمین قرار گیرند و مکان کاربر نهایی نیز در آن مطرح نیست.