Летом прошлого года Уэнди Себула выбирала себе новый автомобиль. Одним из основных ее требований — помимо полного привода (семья Себулы проживает в гористой местности) — было низкое потребление топлива и минимизация вредных выбросов. В результате покупательница, занимавшая в то время пост ИТ-директора Internet-типографии VistaPrint с годовым оборотом 152 млн. долл., вместо традиционного внедорожника приобрела себе гибридную модель. Хотя экономия на бензине подразумевалась немалая, цена автомобиля была высокой. Тем не менее Себула считала, что «с точки зрения интересов человечества она приняла верное решение».
Являясь одним из руководителей компании (сегодня она выполняет обязанности директора по операционной деятельности в VistaPrint), Себула редко следует велениям своего сердца. Все подчинено дальнейшему росту бизнеса. Решения имеют четкое экономическое обоснование, а интересы планеты отходят на второй план. Однако в последнее время эти факторы стали сближаться.
В конце 2005 года Себула обнаружила, что расходы на содержание центра обработки данных (ЦОД) заметно увеличились. У компании, операции которой были почти полностью автоматизированы, ежемесячно появлялось порядка 100 тыс. новых клиентов. Клиентская база росла почти на 60% в год. И не наблюдалось никаких признаков того, что потребность в данных, необходимых для обслуживания клиентов, стабилизируется. Когда Себула вместе с Аароном Брэнхемом, вице-президентом VistaPrint по технологиям и операциям, начали детально анализировать операции ЦОД, выяснилось, что затраты на электроэнергию резко взлетели.
Для сокращения расходов нужно было снизить стоимость электроэнергии или повысить эффективность энергопотребления. Жесткая политика энергосбережения, выводившая ЦОД на новый уровень экологической чистоты, сулила двойной выигрыш. «Она одновременно приносила пользу окружающей среде и открывала перед нами неплохие экономические перспективы», — пояснила Себула.
До недавнего времени воздействие центров обработки данных на экологию по большей части просто игнорировалось. Однако сегодня, по оценкам экспертов, ЦОД уже потребляют от 1,5 до 3% всей электроэнергии, производимой в США. Этого объема хватило бы для энергоснабжения целого штата Мичиган в течение года. По данным аналитиков IDC, в 2005 году на электропитание и охлаждение серверов компании потратили 26,1 млрд. долл. Согласно опубликованному недавно отчету министерства энергетики, эти цифры превышают затраты на энергоснабжение всех коммерческих зданий в 17 штатах, начиная от Делавэра и Флориды и заканчивая Техасом.
И это еще не все. Исследования консорциума Uptime Institute, направленные на повышение эффективности работы ЦОД и минимизацию времени их простоя, показали, что более 60% электроэнергии, расходуемой на охлаждение оборудования в ЦОД, тратится впустую. Затраты на энергоснабжение уже превратились в основную статью расходов, вытеснив с первого места затраты на покупку и аренду недвижимости. «Сегодня работа центров обработки данных, на которые ранее выделялось 10 млн. долл., обходится нам в 100 млн. долл., — отметил Джонатан Куми, сотрудник Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли. — А такой уровень затрат уже требует внимания руководителей высшего звена».
К данной теме проявляет интерес и правительство. Федеральный закон, принятый в декабре 2006 года, предписывает Управлению по охране окружающей среды изучать вопросы, связанные с энергопотреблением ЦОД, оценивать действия производителей, направленные на повышение эффективности расхода электроэнергии, и искать стимулы, которые побудили бы компании перейти на более экономные с точки зрения энергопотребления технологии. В Европейском союзе изучают уровень выделения компьютерным оборудованием соединений углерода. По словам Ракеша Кумара, вице-президента по исследованиям в Gartner, местные и федеральные органы власти в США, а также в других странах вводят штрафные санкции для организаций, управляющих неэффективными с экологической точки зрения ЦОД.
Попадая под финансовый, экологический и законодательный прессинг, ИТ-организации все чаще начинают задумываться об экологической чистоте своих ЦОД. Согласно прогнозам Gartner, к 2011 году четверть новых ЦОД будет проектироваться с учетом оптимизации энергосбережения и минимизации отрицательного воздействия на окружающую среду. Правда, трактовка этих понятий в каждой организации своя. «Какого-то стандартного, общепринятого способа построения экологически чистого ЦОД на сегодняшний день просто не существует», — отметил Кумар.
Придать движению VistaPrint в сторону повышения экологической чистоты новый импульс оказалось даже проще, чем думала Себула. Для своего основного ЦОД, расположенного на Бермудских островах, компания закупила энергосберегающие серверы, сократив таким образом энергопотребление на 75%. В результате за три года ей удалось сэкономить почти полмиллиона долларов. А уменьшение выбросов углекислого газа только за нынешний год оценивается в несколько сотен тонн. Примерно такое же количество вредных выбросов оставляет в течение года на дорогах сотня автомобилей.
Руководство VistaPrint решило разместить свой новый центр обработки данных в Канаде. Здесь электроэнергия производится на гидроэлектростанциях, из возобновляемых источников, что обеспечивает стабильность цен. Ожидается, что в перспективе экономия платы за электроэнергию может составить до 70%. «Мы смогли сократить занимаемые площади тогда, когда это имело для нас очень важное финансовое значение, — пояснила Себула. — Кроме того, новый ЦОД отличается гораздо более высокой экологической чистотой».
Всплеск энергопотребления в ограниченном пространстве
Вернемся к 2000 году, когда основатель и генеральный директор VistaPrint Роберт Кин перенес штаб-квартиру компании из Парижа в американский город Уолтем. На начальном этапе годовой объем продаж составлял чуть более 6 млн. долл. (VistaPrint изготавливала на заказ визитные карточки и другую печатную продукцию). В следующие пять лет оборот организации, официально базировавшейся на Бермудах, стремительно пошел вверх. Компания «выросла» из своего офиса площадью 650 кв. метров в пригороде Бостона и переместилась на несколько километров к северу в город Лексингтон. Занимаемое ею пространство увеличилось в восемь раз.
Все эти годы деятельность компании была нацелена на автоматизацию и оптимизацию дизайна продукции и производственного процесса, налаженного в голландском городе Венло. Единственное требование к оборудованию — шла ли речь об основном ЦОД на Бермудах (Web-сайт и система обработки транзакций VistaPrint размещались на ресурсах, предоставляемых компанией Cable & Wireless) или о ЦОД в Лексингтоне (поддерживавшем внутренние системы и ИТ-продукцию) — состояло в том, чтобы оно работало. В результате в VistaPrint образовалась некая гремучая смесь из серверов: внутренние системы, системы предварительной обработки и базы данных функционировали на совершенно разных механизмах. В 2004 году в VistaPrint началось увлечение серверами-лезвиями, а машины закупались у корпорации IBM.
Осенью 2005 года, незадолго до того, как Себула заняла пост ИТ-директора, тогдашний директор по операционной деятельности VistaPrint Алекс Шовтка пригласил Брэнхема на должность директора по ИТ-операциям. Изучив ситуацию, Брэнхем пришел к выводу, что ставка на серверы-лезвия была ошибкой. Проблема заключалась в общем уровне энергопотребления. «Серверы-лезвия хорошо выглядят в теории, — пояснил Брэнхем. — Но, разместив их в стойке, вы вдруг внезапно перестаете укладываться в лимиты, выделяемые на энергопотребление и охлаждение».
VistaPrint была не единственной компанией, пострадавшей из-за своего решения закупить оборудование, отличающееся высокой плотностью размещения. Пространство ЦОД стоило денег, клиенты искали как можно более компактные механизмы, а поставщики с радостью удовлетворяли их пожелания. «Задача состояла в том, чтобы разместить как можно больше вычислительных мощностей на минимальной площади, — объяснил Кумар. — Энергопотребление при этом не играло никакой роли».
Однако серверам-лезвиям нужно больше электроэнергии, чем оборудованию с меньшей плотностью размещения элементов. Стойка, забитая под завязку компактными серверами, потребляет от 20 до 30 кВт электроэнергии, а в традиционных ЦОД энергопотребление одной стойки не превышает 2—3 кВт. Вместе с тем, по оценкам специалистов Uptime Institute, применение оборудования высокой плотности приводит к росту затрат на охлаждение в три-четыре раза. А ведь цены на электроэнергию растут.
ИТ-руководителям, рассчитывавшим на то, что по мере увеличения вычислительной мощности серверов затраты ЦОД начнут сокращаться, а цены на оборудование снижаться, пришлось срочно спускаться с небес на землю. Кеннет Брилл, основатель и генеральный директор Uptime Institute, назвал происходящее «катастрофой, обусловленной законом Мура». Для питания и охлаждения серверного оборудования стоимостью 1000 долл. в 2000 году требовалось 8 Вт электроэнергии, а сегодня приходится тратить 109 Вт. В результате нивелируются многие преимущества более мощных процессоров. По оптимистичному прогнозу энергопотребление оборудования стоимостью 1000 долл. через пять лет вырастет до 157 Вт, а по пессимистичному — до 1650 Вт. Таким образом, основное преимущество серверов-лезвий — компактность — многим клиентам не приносит никакой выгоды. Операторы ЦОД утверждают, что в одной стойке, рассчитанной на десять серверов, они могут разместить только два. Дальнейшее увеличение плотности приводит к слишком большим расходам на охлаждение.
Итак, компания VistaPrint оказалась в довольно сложном положении. Она была первым клиентом Cable & Wireless, который начал размещать в ЦОД на Бермудских островах серверы-лезвия. Но поставщик услуг аутсорсинга не испытывал особого энтузиазма по этому поводу. Руководство Cable & Wireless захотело ограничить аппетиты VistaPrint одним сервером-лезвием на стойку. Представители VistaPrint уговорили поставщика услуг разместить в каждой стойке два сервера, но тут же был поставлен вопрос об увеличении платы за электроэнергию. На протяжении многих лет большинство поставщиков услуг аутсорсинга взимали с клиентов плату в зависимости от объема занимаемого пространства — стоимость электроэнергии во внимание не принималась. В результате у клиентов сформировалось совершенно неправильное представление о реальных затратах. Ведь если плата взимается за каждый квадратный фут площади, то клиент заинтересован в том, чтобы в стойке размещалось как можно больше оборудования.
Виртуальное решение
Для Брэнхема присоединение к VistaPrint в сентябре 2005 года напоминало «путешествие назад во времени». Восемь предыдущих лет он проработал в компании Monster.com. За это время количество серверов в ЦОД увеличилось с одного до тысячи. За последний год Брэнхем приобрел немалый опыт, занимаясь вопросами виртуализации серверов. Но и в VistaPrint ему пришлось столкнуться с достаточно сложными задачами. «Внешне наша организация похожа на предприятие, оказывающее услуги печати, — рассказал он. — Но если посмотреть на то, как это все происходит, изнутри, вы увидите, что перед вами технологическая компания. Буквально все процессы, начиная от продаж и производства и заканчивая отгрузкой, построены на основе заказного программного обеспечения. В Monster мы гораздо меньше были ориентированы на данные».
Подобно компании Monster, в былые дни VistaPrint не слишком эффективно использовала свой ЦОД. «Здесь выбирали технологии, соответствующие времени, а не месту, где приходилось работать». Брэнхему было ясно, что виртуализация способствует снижению энергопотребления. А Себула знала, что ей не удастся убедить руководство потратить на серверы больше денег без солидного экономического обоснования. Поэтому Брэнхему пришлось оперировать цифрами, сделав упор на энергозатраты.
Определить общее энергопотребление сервера не так просто. Величина эта зависит от использования оборудования. «Наши поставщики предпочитают не заострять на этом внимание», — заметила Себула. Вместе с тем поставщики услуг всегда готовы предоставить запрашиваемые данные. Отталкиваясь от этой информации, Брэнхем добился абсолютно четкого представления об экологически чистом ЦОД.
Он подсчитал, что, если VistaPrint по-прежнему будет использовать серверы-лезвия, соответствующее решение (восемь серверов-лезвий IBM, размещаемых в четырех стойках) выльется примерно в 32 кВт потребляемой мощности (по четыре кВт на сервер) и 9,1 холодильной тонны энергии, затрачиваемой на охлаждение. В случае выбора альтернативного варианта — восьми монтируемых в стойке серверов HP Proliant DL 585 и 110 экземпляров виртуальных машин VMware — потребляемая мощность питания составит 5,5 кВт (по 50 Вт на виртуальную машину), а требуемая производительность кондиционеров — 1,6 холодильной тонны. Кроме того, виртуализация поможет VistaPrint получать от процессора более весомую отдачу. Как и многие другие компании, VistaPrint расходовала дополнительную энергию, используя сервер лишь на 20% от его номинальной вычислительной мощности. По оценкам Кумара, типичный сервер с архитектурой x86 за сутки выдает в среднем лишь 5—10% от своей номинальной вычислительной мощности. При этом энергопотребление даже на холостых циклах составляет 60—80% от номинального.
Однако команду разработчиков VistaPrint волновали вопросы стабильности и производительности в виртуальной среде. Годом раньше ИТ-группа попыталась внедрить технологию виртуализации на серверах-лезвиях. Запуск программного обеспечения VMware на оборудовании с высокой плотностью размещения элементов завершился неудачей. Ограниченный объем памяти серверов-лезвий не позволял добиться нужной производительности и запустить на каждом сервере требуемое число виртуальных машин. Поэтому, как только Брэнхем вновь завел речь о виртуализации, разработчики начали нервничать. Брэнхем постарался развеять их сомнения, инициировав пилотный проект, который должен был продемонстрировать требуемую производительность. Замена новых серверов в ЦОД на Бермудских островах означала потерю инвестиций VistaPrint в серверы-лезвия. Однако аргументу окупаемости Себула и другие представители руководства ничего не могли противопоставить. За три года экологически чистое решение помогло компании сэкономить 450 тыс. долл. А эта сумма превышает стоимость обновления оборудования.
Дешевое и чистое электричество
К осени 2006 года конкуренция за место в офисе VistaPrint в Лексингтоне обострилась настолько, что руководство компании решило переехать в новое помещение большей площади.
При предыдущем переезде, который состоялся летом 2004 года, компания унаследовала ЦОД в одном из подвалов. К моменту прихода Брэнхема в нем находилось 18 стоек с оборудованием. Большая часть этих механизмов была задействована под внутренние ИТ-системы и разработки. Унаследованный ЦОД можно было разместить в новом офисе. Но стоило ли? Перестройка ЦОД на Бермудах заставила Себулу и Брэнхема задуматься. Раз уж им удалось сократить расходы на электроэнергию за счет установки альтернативного оборудования, быть может, имело смысл извлечь выгоду из переноса ЦОД, находившегося в Лексингтоне, в какое-то другое место? Изучая процесс перестройки центра данных на Бермудах, Себула пришла к выводу, что стоимость электроэнергии в штате Массачусетс является одной из самых высоких в Северной Америке. Уступая, быть может, только Гавайям. «Проведенное сравнение открыло нам глаза и заставило искать источник электроэнергии в другом районе», — вспоминала она.
Не так давно компания VistaPrint открыла производственный центр площадью около 6 тыс. кв. метров в канадском городе Виндзоре. Имеющегося здесь пространства достаточно для размещения ста серверных стоек. Поэтому Себула предложила Брэнхему на выбор три варианта: построение нового ЦОД в офисе в Лексингтоне, строительство своего ЦОД в Виндзоре или обращение к аутсорсингу.
В отличие от множества других ИТ-подразделений, в компании VistaPrint имелась вся информация, необходимая для проведения анализа, начиная от цен на аренду, покупку и строительство недвижимости и заканчивая стоимостью электроэнергии. Сотрудники большинства ИТ-служб ничего не знают об энергопотреблении ЦОД, потому что счета за электричество оплачивают люди, отвечающие за коммунальные услуги. Зона ответственности коммунальных служб и ИТ-подразделений четко разграничена. «Сотрудники коммунальных служб отлично знают, сколько электроэнергии расходует компания, но им ничего не известно о применяемом оборудовании», — пояснил Куми. В результате возникает ситуация, которую Брилл назвал «кризисом, не отраженным в статистике». ИТ-службы не имеют никаких побудительных стимулов к экономии электроэнергии, поэтому об энергосбережении говорить не приходится. Согласно прогнозам ассоциации AFCOM, объединяющей специалистов по ЦОД, в ближайшие пять лет сбои или ограничения в подаче электроэнергии затронут 90% ЦОД.
«В зданиях ЦОД работают не так много сотрудников ИТ-служб», — признает Брэнхем. «Мы достаточно четко представляем себе тенденцию дальнейшего роста затрат, — отметила Себула. — Но даже для нас цифры реального энергопотребления стали немного неожиданными».
Впрочем, проведенный Брэнхемом анализ принес и хорошие новости. Недвижимость в Виндзоре (7 долл. за кв. фут) стоит гораздо дешевле, чем в Лексингтоне (27,45 долл. за кв. фут). Кроме того, Виндзор сулит и другие преимущества с экологической точки зрения. Энергоснабжение производства компании VistaPrint осуществляет гидроэлектростанция, источником энергии для которой служат возобновляемые природные ресурсы. В цену электроэнергии не включается стоимость топлива, поэтому услуги гидроэлектростанции стоят дешевле, а цены являются более устойчивыми. В районе Бостона электроэнергия поступает от предприятий, работающих на угле, мазуте или ядерном топливе. Вот почему «пожиратели данных» типа Yahoo и Google недавно начали выводить свои мощности на северо-запад, в район реки Колумбия, где сосредоточена гидроэнергетика. «Любые перемены в энергопотреблении и стоимости электроэнергии коренным образом меняют ситуацию», — подчеркнул Кумар. В отличие от предприятий, сжигающих полезные ископаемые, гидроэнергетика не загрязняет воздух углекислым газом. Даже атомные электростанции являются источником выделения тепла.
Благодаря разнице в 12 центов за киловатт-час Брэнхем рассчитывал сэкономить за счет переноса производственных ресурсов в Канаду 130 тыс. долл. в год. Причем экономия эта будет расти по мере добавления новых серверов, что при нынешних темпах роста практически неизбежно. С учетом скидок на недвижимость переезд в Виндзор обходится на 10% дешевле даже при условии капитальных инвестиций.
Однако далеко не каждый может позволить себе перенести ЦОД в район с дешевой недвижимостью и возобновляемыми источниками электроэнергии. «Банки, например, вынуждены размещать свои офисы в центре Манхэттена или в центральной части Лондона, — пояснил Кумар. — Но и им имеет смысл внимательно изучить опыт VistaPrint».
Преимущества экологической чистоты
Бермудский проект, завершившийся в конце прошлого года, позволяет VistaPrint сократить стоимость услуг хостинга на 25%. В ближайшее время планируется открыть ЦОД в Виндзоре. Брэнхем намерен перенести туда большую часть систем из Лексингтона (на начальном этапе серверы с виртуальными машинами займут 10—12 стоек). Кроме того, центр в Виндзоре можно использовать для восстановления работоспособности в случае сбоев функционирования ЦОД на Бермудских островах, управление которым осуществляет компания Cable & Wireless. По словам Себулы, руководство VistaPrint пытается реализовывать и другие экологически чистые инициативы, не имеющие отношения к ИТ. Например, компания купила для своей фабрики систему, собирающую бумажные отходы для их последующей продажи предприятиям, которые занимаются утилизацией. «Мы поняли, что очень часто бережное отношение к окружающей среде сулит и финансовую выгоду, — подчеркнула Себула. — Разумеется, на покупку новых серверов и оборудования, собирающего бумажные отходы, требуются средства. Но в конце концов расходы окупаются и даже приносят прибыль (за счет дохода от продажи излишков бумаги и сокращения энергопотребления). Конечно, не каждый экологически чистый продукт или процесс непременно окупаются. Некоторые экологически чистые новаторские решения в области технологий охлаждения, теплоотвода и энергоснабжения руководством VistaPrint не рассматриваются. «Я изучал, к примеру, цены на генераторы, работающие на природном газе, — сообщил Брэнхем. — Но стоимость самого природного газа меняется слишком часто. Поэтому большинство предпочитают все-таки иметь дело с дизельным оборудованием».
Вычленить все преимущества, полученные вследствие обновления ЦОД VistaPrint, довольно сложно, потому что процессы производства и потребления электроэнергии носят комплексный характер. В то же время модель расчета выделения соединений углерода средней американской компанией, разработанная специалистами лаборатории им. Лоуренса в Беркли, показывает, что при сокращении энергопотребления, которого VistaPrint удалось добиться на Бермудах, объемы вредных выбросов уменьшаются почти на 612 тонн.
А между тем преимущества, полученные вследствие перестройки ЦОД VistaPrint, не ограничиваются лишь экономией денег и сохранением экологической чистоты планеты. Стандартизация серверов упрощает модернизацию и техническую поддержку. Кроме того, в этом случае информационные технологии больше отвечают потребностям бизнеса. Раньше установка нового сервера в ЦОД на Бермудских островах занимала несколько дней. Теперь для этого достаточно нескольких минут. «Представители бизнеса довольны тем, что нам удалось сократить сроки модернизации или внедрения новых мощностей, — отметила Себула. — А благодаря ускорению процедуры восстановления работоспособности после сбоев общее время, затрачиваемое на обслуживание, также уменьшилось».
Не так давно в центре обработки данных VistaPrint на Бермудах произошел отказ сервера VMware. Все экземпляры виртуальных машин, выполнявшиеся на нем, тут же были запущены на другом сервере. Общее время простоя не превысило десяти минут. И это без всякого вмешательства человека. «Представители бизнеса не понимают, почему обслуживание становится лучше, но то, что оно действительно становится лучше, они видят, — заметила Себула. — И деньги, которые ИТ-служба потратила бы на бешеные счета за электричество в Массачусетсе, имеет смысл направить на более полезные инициативы».
«Обеспечение экологической чистоты не забирает у нас деньги, а помогает их экономить, — подчеркнул Брэнхем. — Поэтому здесь наши интересы совпадают с интересами общества».
Stephanie Overby. Clean, green machines. CIO Magazine. April 1, 2007