Вопросы снижения энергозатрат и рациональной организации инженерных и информационных систем и управления ими рассматривались во многих пленарных докладах, а также и во время работы секций двухдневного форума «Мир ЦОД 2012», проведенного издательством «Открытые системы»

Спектр представленных на форуме решений, позволяющих снизить энергозатраты, весьма широк – от использования серверов, созданных на базе новейших технологий, до рационального выбора места размещения ЦОД.

«Почти треть суммарных энергозатрат вычислительных платформ приходится на центральные процессоры, — подчеркнул Николай Местер, директор по развитию корпоративных проектов московского офиса Intel. — Переход на новые технологии, уменьшение технологических норм с 32 до 22 нм и увеличение числа компонентов на кристалле позволило до полутора раз снизить энергопотребление процессоров при росте их производительности почти в 37%».

Технология Intel Intelligent Power Node Manager, которая основана на компонентах управления в процессоре, контроллере Baseboard Management Controller, позволяет осуществлять мониторинг энергопотребления сервера и ограничивать его энергозатраты. Она предоставляет возможность совместно с ПО промежуточного уровня Intel Data Center Manager и посредством центральной консоли производить балансировку рабочей нагрузки серверов для управления «горячими" областями ЦОД.

Современные серверы становятся более «терпимыми» к условиям окружающей среды. В соответствии с рекомендациями 2011 года Американской ассоциации инженеров в области отопления, холодоснабжения и кондиционирования (ASHRAE) допустимый диапазон рабочих температур ИТ-оборудования может быть увеличен до 45 °С (см. «Модули ЦОД плывут на сервер… в Исландию», «Журнал сетевых решений/LAN», № 11, 2011).

В подобных условиях способны работать серверы Dell PowerEdge 12-го поколения, а также ряд других устройств компании, поддерживающих технологию Fresh Air, для которых в машинном зале вполне приемлема температура до 40 °С, а также ее превышение на ограниченное время до 45°.

Применение ИТ-систем классов А3 или А4 (по классификации ASHRAE) позволяет существенно снизить энергозатраты на поддержание рабочих климатических условий в помещениях ЦОД и гораздо шире использовать режимы естественного охлаждения и технологии фрикулинга.

В настоящее время насчитывается около полутора десятков реально применяемых технологий фрикулинга. Одна из них, обеспечивающая воздушный теплообмен без перемешивания наружного и внутреннего воздуха, используется в модульной системе EcoBreeze, созданной в АPC by Schneider Electric (см. «Бриз» в машинных залах», Computerworld Россия, № 23, 2011). EcoBreeze совместно с другими технологически эфективными компонентами инженерной инфраструктуры позволяет достичь среднегодовых значений коэффициента энергоэффективности ЦОД в пределах 1,25-1,3.

В компании «Аякс-Инжиниринг» разработана и запатентована система свободного охлаждения с вращающимся теплообменником, которая также «развязывает» наружный и внутренний воздушные контуры. Она установлена в крупном российском центре обработки данных, энергопотребление которого превышает 2 МВт. По данным Дениса Беляева, коммерческого директора компании, эта система успешно эксплуатируется с реальной нагрузкой в диапазоне температур от -28 до 25 °С, а среднегодовой коэффициент ее энергоэффективности не превышает 1,18.

В суперкомпьютерах, создаваемых специалистами группы компаний РСК на базе архитектуры «РСК Торнадо», применяется жидкостное охлаждение системных вычислительных модулей, созданных на основе коммерчески доступных серверных плат с процессорами Intel Xeon. Для отвода тепла служат радиаторы, плотно прилегающие к компонентам модуля и совпадающие с ними по размерам. Это специализированное решение применяется, в частности, в вычислительном кластере, установленном в Главном вычислительном центре Росгидромета. Производительность кластера составляет в настоящее время 35 TFLOPS, а коэффициент энергоэффективности его системы охлаждения — 1,06.

Поскольку до 70% энергозатрат комплексов инженерного обеспечения ЦОД приходится на системы охлаждения, проектированию последних уделяется самое пристальное внимание. Специалисты Hosser Telecom Solutions предлагают для их создания инновационные технологии и оборудование прецизионного кондиционирования Stulz, а также решения, использующие активные вентиляционные решетки, которые позволяют осуществлять направленное охлаждение серверов и устранять появление зон с повышенной температурой. В компании «Термокул» разработали методологию, предоставляющую возможность оптимизировать раздачу воздуха в машинных залах с учетом архитектурных и технологических особенностей ЦОД, применяя для этого плиты фальшпола с водяными теплообменниками, межрядные кондиционеры и специализированные вентиляционные установки.

Производители систем бесперебойного электроснабжения, включая Emerson Network Power, Chloride, General Electric, постоянно стремятся повысить энергоэффективность своей продукции, хотя в данной области уже сделано очень много и каждый следующий шаг требует значительных усилий. Тем не менее в Chloride, например, рассчитывают на технологию CoolMOS, сочетающую преимущества полевых транзисторов с МОП­-структурой и транзисторов IGBT, применение которой позволило довести КПД источников бесперебойного питания Chloride NX, работающих в режиме двойного преобразования, до 96% в широком диапазоне нагрузок. Применение технологии eBoost в трехфазных онлайновых ИПБ с двойным преобразованием SG Series обеспечило, по данным General Electric, снижение с 12 до 4% потерь, связанных с ИБП, в распределении затрат электроэнергии на нужды различных систем центров обработки данных.

При создании ЦОД следует учитывать не только расходы на оплату электроэнергии, необходимой для их эксплуатации, но и весьма высокие в нашей стране расценки на подключение электроэнергии, прокладку подводящих кабелей, оплату гарантированной запрошенной мощности. Все эти факторы, как и региональные климатические условия, способные повысить эффективность систем охлаждения, оказывают влияние на выбор места для размещения ЦОД.

Однако в ряде случаев в строящих ЦОД организациях принимаются административные решения с учетом конкретных ресурсов и возможностей. В «Ростелекоме», например, где создается сеть коммерческих ЦОД, эти центры размещаются в принадлежащих компании зданиях телефонных станций, для которых закупается дополнительная электрическая мощность.