روند تغییر بهره‌وری توان در مراکز داده

نظرسنجی مؤسسه Uptime، بزرگترین و تأثیرگذارترین نظرسنجی جهانی در حوزه مراکز داده به شمار می‌آید. این نظرسنجی تجربیات مدیران فناوری اطلاعات و مراکز داده را در سطح جهان گردآوری می‌کند.

این نظرسنجی در یازدهمین سال خود، به صورت آنلاین و از طریق ایمیل در نیمه اول سال میلادی انجام شد. در این مقاله نتایج نظرسنجی در مورد «بهره‌وری توان الکتریکی» بررسی می‌شود.

نتایج نظرسنجی در مورد PUE و تراکم رک‌ها

مدیران مراکز داده برای اندازه‌گیری بهره‌وری اغلب از معیارهای عمومی استفاده می‌کنند که چندان کامل نیستند. از جمله این معیارها می‌توان به اثربخشی مصرف برق (PUE) و چگالی رک اشاره کرد. علیرغم پیشرفت‌هایی که در دو دهه گذشته صورت گرفته است، صنعت برای دستیابی به بهره‌وری بیشتر باید روی اقداماتی در سطح سرمایش داخل رک تمرکز کند.

میانگین PUE در سه سال اخیر چندان تغییر نکرده است

علیرغم این که شاخص «اثربخشی مصرف برق (PUE)» کارایی واقعی صنعت آی تی را نشان نمی‌دهد، اما همچنان یک معیار عمومی مفید برای مقایسه میزان مصرف تأسیسات مرکز داده با انرژی مورد استفاده توسط تجهیزات فناوری اطلاعات است. در سال 2021، میانگین PUE سالانه پاسخ دهندگان به نظرسنجی در سطح جهانی 1/57 بود، به این معنی که تجهیزات مرکز داده نزدیک به 60 درصد به مصرف انرژی تجهیزات IT اضافه کرد. این یک پله پایین‌تر از عدد 1/59 در سال گذشته است ولی در مقایسه سه سال اخیر عملکرد PUE چندان بهبود نیافته است.

پس از افزایش بهره‌وری چشمگیر در نیمه اول دهه 2010، میانگین PUE در پنج یا چند سال گذشته مطابق «شکل 1» ثابت مانده است.

علت واضحی برای این امر وجود دارد. حتی با وجود افزایش تعداد مراکز داده جدید با PUEهای 1/3 یا بهتر، برای بسیاری از اپراتورها انجام تعمیرات اساسی برای کارایی بهتر در تأسیسات قدیمی‌تر، از نظر اقتصادی یا فنی امکان‌پذیر نیست. در بسیاری از این تعداد عظیم از مراکز داده قدیمی، دستاوردهای آسان ناشی از مدیریت بهتر جریان هوا، کنترل‌های بهینه و جایگزینی تجهیزات قدیمی قبلاً به دست آمده و بهبودهای بیشتر مستلزم تغییرات قابل توجهی است. برای تاسیسات موجود استفاده از روش‌های سرمایش با راندمان بالا می‌تواند به افزایش بازده کمک شایانی کند. در طراحی‌های جدید مرکز داده، احتمالاً نیاز به اتخاذ رویکردها یا فناوری‌های نوآورانه باشد، مانند خنک‌سازی از طریق غوطه‌وری در مایع یا استفاده از سرمایش حالت جامد (solid-state).

تراکم رک‌ها به آرامی در حال افزایش است

چگالی توان رک‌های مرکز داده از بسیاری جهات مانند چیدمان، معماری سرمایش و توزیع نیرو بر انتخاب‌های مهندسی زیرساخت تأثیر می‌گذارد. هنگامی که اپراتورها میزان تراکم را دست کم می‌گیرند، احتمال دارد تأسیسات برای استقرار آخرین سیستم‌های IT به مشکل برخورد کند یا قبل از پر شدن ظرفیت مرکز داده، تمام توان تأمین شده به پایان برسد. همچنین هنگامی که آن‌ها چگالی را بیش از حد تخمین بزنند، مشکل هزینه‌هایی خواهد بود که قابل بازیابی نیست.

داده های منتشر شده موسسه آپتایم به ارتباط بین توان، اندازه و بهره‌وری یک مرکز داده اشاره دارد. در تاسیسات دارای بار IT بزرگ‌تر از 3 مگاوات تمایل به رک‌های متراکم، بین 5 تا 10 کیلووات وجود دارد. تراکم رک در مراکز داده با ظرفیت بالای 5 مگاوات حتی بیشتر از این مقدار است.

در تاسیسات بالای 30 مگاوات این موضوع پررنگ تر‌ می‌شود و رک‌های در محدوده 10 الی 20 کیلووات بسیار مرسوم تر از رک‌های زیر 5 کیلووات هستند. علت این امر این است که تاسیسات در این مقیاس به شرکت‌های ابری و اینترنتی خدمات می‌دهند، که این شرکت‌ها معمولاً مراکزی را ترجیح می‌دهند که دارای پرفورمنس بالا باشند.

از سویی دیگر ارتباط جالبی بین تراکم رک و PUE پدیدار می شود. هر چه یک تاسیسات از نظر طراحی و PUE کارآمدتر باشد، احتمال اینکه چگالی ​​بالاتری داشته باشد بیشتر است. این احتمالاً به این دلیل است که مراکز داده بزرگتر معمولاً جدیدتر هستند و برای کارایی بهتر بهینه شده‌اند.

مراکز داده با PUE‌های سالانه بالای 1.6 تحت سلطه رک‌های 5 کیلووات و کمتر هستند. آن‌هایی که PUE در محدوده 1.3 تا 1.6 دارند، دارای رک‌هایی هستند که عمدتاً بین 5 تا 10 کیلو وات هستند.

تغییر آشکارتری در سایت‌هایی با PUE سالانه 1.3 یا بهتر وجود دارد: استفاده از رک‌هایی با توان زیر 5 کیلو‌وات غیر معمول است و استفاده از رک‌های بالاتر از 10 کیلووات برای بیش ۳۰ درصد آن‌ها رواج دارد.

درصد کمی از مراکز داده از رک‌های بیش از ۳۰ کیلووات استفاده می‌کنند

هنگامی که از مالکان و اپراتورها در مورد رک‌های با بالاترین چگالی سؤال شد، مشاهده شد که ده درصد از آن‌ها بالاتر از 30 کیلووات دارند. حدود یک ششم نیز دارای حداکثر چگالی رک‌20 الی 30 کیلووات هستند.

این اعداد از الگوی خاصی پیروی می‌کنند: هر چه مرکز داده بزرگتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که رک‌هایی با تراکم بالاتر داشته باشد. حدود نیمی از کسانی که در مطالعات Uptime مراکز داده بالاتر از 5 مگاوات را اداره می‌کنند دارای رک‌های بالای 20 کیلووات هستند. علاوه بر این یک چهارم از مراکز بالای 30 مگاوات رک‌های بالای 30 کیلووات را به کار می‌گیرند (شکل 2).

مراکز داده متراکم، برای پیاده‌سازی شیوه‌های جدید مانند سرمایش مستقیم با مایع (به روش صفحات سرد یا غوطه‌وری در مایع) مناسب هستند. با این حال، احتمالاً بسیاری به این موضوع تمایلی نداشته باشند، زیرا می‌توانند بدون دردسر از هوای سرد برای سرمایش استفاده کنند. همچنین احتمالاْ انگیزه تغییر، صرف نظر از مزایای زیست محیطی، وجود نداشته باشد.