План из восьми пунктов

Климатическое оборудование является одним из крупнейших потребителей электроэнергии, но без него не обойтись. Постоянный температурный режим обеспечивает стабильное функционирование систем и препятствует отказу компонентов в результате перегрева. Затраты электричества на эффективное климатическое оборудование порой столь же высоки, как и на охлаждаемые им системы.

Однако финансовые расходы — лишь одна из проблем. Порой из-за высокой плотности размещения оборудования в шкафах выделяется столько тепла, что существующие системы охлаждения не справляются с нагрузкой. А если места в помещении недостаточно, то дальнейшее расширение всех мощностей приходится откладывать на неопределенное время.

Повышение плотности хранилищ обострило проблему охлаждения и существенно увеличило потребность в электроэнергии. В некоторых ЦОД счета за электричество составляют до 30% всех эксплуатационных затрат.

Чтобы эффективно экономить энергию и деньги, не нанося вреда службам ИТ, начинать следует с инфраструктуры. Применительно к хранилищам данных это означает: избегать наличия неиспользуемых емкостей хранилищ и рациональнее загружать существующие ресурсы. Системы и диски, занимающие меньше места и лучше загруженные, автоматически снижают потребление энергии, а заодно и освобождают площади. С помощью плана, состоящего из восьми пунктов, можно не только добиться более эффективного расходования энергии, но и сделать инфраструктуру более простой, снизить ее стоимость, а также более гибко реагировать на новые деловые требования.

Ниже приведены наиболее важные составляющие плана по снижению затрат электроэнергии.

ПУНКТ 1: КОНСОЛИДАЦИЯ СЕРВЕРОВ И ХРАНИЛИЩ

Одни только серверы расходуют до 50% всей электроэнергии, потребляемой ЦОД. Их консолидация и виртуализация — важный шаг на пути экономии электричества. Несколько меньше энергии необходимо климатическому оборудованию, а третье место в этом рейтинге занимают системы хранения. В средах, где преобладают устройства хранения с прямым подключением (Direct Attached Storage, DAS), их доля в общем потреблении составляет до 27%. К этому следует добавить низкую заполняемость и затрудненное администрирование этих систем — факторы, повышающие текущие эксплуатационные расходы.

Существенной экономии можно достичь путем вне-дрения сетей хранения. Благодаря консолидации файловых серверов, такие среды эффективно масштабируются. Вместо того чтобы внедрять новые полностью оснащенные серверы, достаточно будет расширить емкость систем хранения. Эксплуатационные расходы остаются низкими, а консолидация данных на одной высокодоступной системе хранения облегчает управление файлами и повышает эффективность администрирования, производительность и финансовую отдачу.

ПУНКТ 2: ДИСКИ С ПОВЫШЕННОЙ ЕМКОСТЬЮ

Стандартные жесткие диски SATA потребляют до 50% меньше электроэнергии на 1 Тбайт, чем диски Fibre Channel той же емкости. Кроме того, они обеспечивают максимальную плотность хранения, чем вносят свой вклад в снижение энергопотребления. Благодаря инновационным технологиям доступа, разработанным, например, компанией NetApp, SATA зарекомендовала себя в качестве альтернативной технологии хранения для многих корпоративных задач.

На практике это может выглядеть следующим образом: если предприятие заменит 11 старых систем на одну современную, то общая емкость увеличится на 16%, потребление энергии снизится на 81%, а потребность в свободном месте сократится на 93% (см. Таблицу 1 и Рисунок 1).

Таблица 1. Возможная экономия в результате использования жестких дисков с повышенной емкостью на примере замены 11 систем от NetApp на новую модель того же производителя.

ПУНКТ 3: ИЗБЕГАТЬ СБОЕВ, СОКРАЩАЯ КОЛИЧЕСТВО ДИСКОВ

Жесткие диски SATA вмещают больше данных, чем их эквиваленты Fibre Channel. Следовательно, при сбое такого диска велик риск утраты большего количества информации. Защиту может обеспечить, например, технология RAID Dual Parity. Помимо увеличения на 70% (по сравнению с RAID 10) заполняемости хранилищ, RAID-DP защищает от отказа двух дисков, в то время как другие уровни RAID справляются со сбоем лишь одного единственного жесткого диска.

ПУНКТ 4: МИГРАЦИЯ ДАННЫХ НА БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ ХРАНИЛИЩА

Эффективную загрузку ресурсов хранения можно обеспечить посредством миграции данных с дорогих первичных хранилищ на более экономичные вторичные. На рынке уже представлены технологии, с помощью которых становится возможно автоматизировать этот процесс.

ПУНКТ 5: УВЕЛИЧЕНИЕ ЗАПОЛНЕНИЯ ХРАНИЛИЩ

Как следует из отраслевых отчетов, средняя загрузка хранилищ составляет 25-40%, то есть 60-75% доступных емкостей остаются неиспользованными и впустую расходуется не только емкость, но и энергия. Подход, называемый системой детализированного предоставления ресурсов (Thin Provisioning), решает проблему неадекватной загрузки хранилищ, причина которой кроется
в фиксированном распределении емкости между номерами логических устройств (Logical Unit Number, LUN) и томами (Volume). Точная подгонка сложна, а необходимый объем не всегда удается рассчитать корректно, поэтому емкость часто выделяется с большим запасом  и до нонца не заполняется.

Thin Provisioning отделяет логическое представление диска от нижележащих физических дисковых массивов, что позволяет выделять приложениям больше емкости, чем действительно имеется в наличии. Поскольку все диски предоставляют массивы данных в виде пула хранения, то свободные ресурсы можно привлечь с целью оптимального и целенаправленного использования производительности и загрузки системы.

Физическая емкость расходуется только в момент записи данных, при этом заполняемость повышается на 50%. Улучшенная заполняемость имеющихся ресурсов хранения уменьшает потребность в жестких дисках, а следовательно, и в электроэнергии, и в климатическом оборудовании.

ПУНКТ 6: РЕЗЕРВНЫЕ КОПИИ — МЕНЬШЕ УСИЛИЙ С ЛУЧШИМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ

Технология снимков (Snapshot) вносит свой вклад в эффективность хранения данных, причем используемая модель имеет большее значение, чем размер. Если инкрементально сохраняются лишь изменения, то для хранения копий снимков места на диске требуется особенно мало. Когда для создания резервных копий, соблюдения законодательных требований или асинхронного восстановления данных применяется одна копия данных, потребление аппаратных ресурсов снижается. В случае стандартных методов, наоборот, для каждой из перечисленных задач используются разные системы.

В этом же направлении действует и технология дедупликации данных. В результате емкости первичных и вторичных хранилищ, занятые многочисленными невостребованными копиями данных, становятся снова доступными, и системы хранения используются эффективнее. В этом случае справедливо простое уравнение: меньше емкостей и систем — меньше расход электроэнергии.

ПУНКТ 7: ТЕСТИРОВАНИЕ БЕЗ ЗАГРУЗКИ ХРАНИЛИЩ

Процессы тестирования и разработки зачастую предполагают создание многочисленных копий данных. Это приводит к дополнительной нагрузке на инфраструктуру хранилищ. При таких подходах, как Flex Clone, можно создавать несколько клонов одного набора данных, для которых поначалу вообще не требуется места в хранилище. Лишь изменения клона приводят к процессу сохранения, который,
в свою очередь, затрагивает лишь данные, отличающиеся от вышестоящей исходной версии. Таким образом удается сохранять множество отдельных изменяемых копий данных; они занимают лишь малую долю обычного объема дискового пространства,
а значит, экономят ресурсы.

ПУНКТ 8: ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

Энергоэффективность систем хранения необходимо регулярно измерять. Чаще всего определяется количество потребляемых ватт на один терабайт, но, к сожалению, в таком случае не удается оценить реальную эффективность работы систем. Лучший
метод — замер количества ватт на один пригодный для использования терабайт. Формула такова: потребление системы в ваттах делится на общую емкость в терабайтах, умноженную на заполняемость системы. Процентное количество заполненных дисков отражает степень загруженности системы (см. Рисунок 2).

СОКРАЩЕНИЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НЕ ОГРАНИЧИВАЕТ РОСТ

При соблюдении всех восьми пунктов представленного плана можно более эффективно организовать потребление электроэнергии хранилищами ЦОД с учетом будущих требований бизнеса и стратегий развития. В таком случае рост и экономия ценных ресурсов ни в коей мере не противоречат друг другу.

Отрасль ИТ совершенствует технологии с целью более эффективного потребления энергии. К этой категории относятся жесткие диски SATA повышенной емкости, энергоэффективные процессоры, экономичные блоки питания, а также аппаратное сжатие данных, их дедупликация и флэш-память.

Однако, несмотря на всю эйфорию, сопутствующую представленным техническим подходам, и весь технический прогресс, не стоит ждать появления единственного идеального решения. Вместо этого будет доступен целый ряд возможностей, каждая из которых внесет свой вклад в снижение потребления электроэнергии. Без сомнения, это хорошие новости для потребителей.

Петер Вюст — руководитель отдела проектирования систем компании NetApp.

© AWi Verlag