Zelené paměti snižují výdaje za provoz IT

V souvislosti se stále rostoucí cenou elektrické energie se pozornost manažerů datových center (DC) soustřeďuje na dosažení dalších úspor.


Zatímco problematika procesorů, energetických zdrojů, chlazení apod. už je poměrně dobře popsána a mnohé firmy se doporučeními v této oblasti striktně řídí, nadějnými se nyní ukazují paměťové čipy. Při soustředění na technologickou část DC je však nutné nezapomenout poohlédnout se i na další aspekty snižování spotřeby – jak ukazují některé studie, samo nasazení virtualizace nemusí přinést kýžený efekt ve formě nižších účtů za elektřinu, pokud není zároveň doprovázeno opatřeními, jako je například integrace se správními systémy budov DC.

Paměti současných serverů spotřebovávají stovky tisíc kWh. Použitím energeticky úspornějších komponent v optimalizovaných serverových architekturách, jako jsou paměti DRAM s nízkým napětím či moderní zařízení SSD, mohou datová centra výrazně snížit spotřebu energie, a s tím související další náklady.

Nejnovější zpráva americké agentury EPA (Environmental Protection Agency) zaměřená na efektivitu serverů a DC ukazuje, že například spotřeba energie v datových centrech se jen ve Spojených státech od roku 2006 do roku 2011 zvýší ze 61 miliard kWh na 100 miliard kWh v roce 2011. A v příštích letech se prý očekává další, až 20% roční nárůst požadavků na napájení DC. Nároky na energii datových center tak následně prudce stoupnou, protože pro každý watt spotřeby je nutno použít další 2 až 2,5 W naopak na chlazení zmíněného ztrátového tepla.

Analýza společnosti IDC zase ukazuje, že výdaje spojené s napájením serverů v roce 2009 činily 75 % nákladů na hardware. Tato průzkumná firma také zjistila, že finanční prostředky vydané na elektrickou energii pro napájení a chlazení serverů vzrostly za posledních pět let o přibližně jednu třetinu.

Různé studie ukazují, že paměti jsou v serverech jedním z největších konzumentů energie, což významně zvyšuje náklady na energii včetně chlazení. S rostoucí popularitou virtualizace pro snižování nákladů na datová centra se však zvyšují paměťové nároky příslušných konsolidovaných zařízení. Přechod na virtualizaci má tedy za následek umístění více paměti v každém serveru, takže počet modulů DRAM se výrazně zvyšuje. Vzrůstá také celková hustota systémů pro ukládání dat.

Reakcí na dilema napájení jsou smělé cíle regulačních úřadů, jako je EPA, a technologie výrobců zaměřené na ochranu životního prostředí.

Zelené paměti a optimalizované servery
Organizace tedy hledají energeticky efektivnější servery, které by jim pomohly problém narůstajících účtů od energetických společností zvládnout a ušetřit tak stovky tisíc ročně. Výrobci serverů si uvědomují potřebu vyšší energetické účinnosti a optimalizují své architektury také použitím úsporných tzv. zelených pamětí.

K lepšímu pochopení problematiky napájení serveru se podívejme na příklad 48GB serverů. Odběr energie druhé generace pamětí DDR2 u těchto zařízení tvořil podle přibližných výpočtů zhruba 26 % celkové spotřeby, přičemž podíl procesorů činil 20 procent.

Zatímco většina konstruktérů serverů využívá vícejádrové procesory s cílem zvýšit výkon na jeden watt, mnoho z nich také přechází na novou generaci pamětí, aby dále zredukovali spotřebu energie systému.

Z tohoto důvodu firmy jako Hewlett-Packard, Dell, IBM, Fujitsu a další výrobci OEM těsně spolupracují s dodavateli pamětí, aby využily výhody architektur a technologií zelených pamětí s velmi nízkým napětím a vysokou hustotou k vytvoření nové třídy serverů, která dramaticky sníží spotřebu energie. Tím však také umožní pokles odpovídajících nákladů na chlazení, a sníží tak celkové výdaje na vlastnictví (TCO) při současném zrychlení návratnosti investic (ROI).

Pokud by se použil stejný 48GB server jako v předchozím příkladě, ale využívající novou generaci zelených pamětí DDR3 DRAM, významně sníží spotřebu tvořenou paměťmi. Měření ukazují, že náhradou druhé generace 60nm 1Gb čipů DDR2 DRAM, pracujících s voltáží 1,8 V za 30nm 4Gb jednotky DDR3 DRAM fungující při napětí 1,35 V, se sníží celková spotřeba pamětí DRAM v každém serveru ze 102 W na 14 W, což přinese významnou 86% úsporu. To znamená, že na úrovni komponent mohou zelené DDR3 zajistit spotřebu méně než 0,29 W na gigabajt paměti ve srovnání se 2,13 W na gigabajt u předchozí verze pamětí.

Přínos na úrovni systému
Pro lepší měření na systémové úrovni je však nutné srovnávat případ napájení konkrétního serverového racku s výškou 42U, tvořeného čtyřmi sekcemi se 16 servery v každé sekci, což dává dohromady 64 serverů nebo blade serverů na rack. Výše zmíněná konfigurace přinese 44 % úspor na systémové úrovni, tedy namísto 390 W jen přibližně 220 W.

Tato 44% úspora na serverové úrovni má v podnikovém prostředí významný pozitivní dopad na TCO: Využitím zelených pamětí DDR3 mohou zákazníci rozšířit serverové prostředky o 80 procent bez nutnosti zvýšení rozpočtu na energii. Při spotřebě 2 000 W umožní zelené paměti DDR3 použít v jednom racku devět serverů namísto dosavadních pěti. Tato úspora je ještě významnější při zohlednění provozních nákladů. Například: Ve farmě s tisícem serverů bude potřeba jen 112 racků namísto 200, takže to přinese úměrné snížení režijních nákladů o více než milion korun.

Přechod na zelené paměti DDR3 tedy přinese roční úsporu energie 2,98 MWh na každý server, což je při počtu 100 serverů úspora statisíců korun ročně. Takový objem finančních prostředků umožní jen za jeden rok používání nákup několika dalších serverů. Nebo to znamená snížení spotřeby o 300 MWh za stejnou dobu.

SSD přinášejí vyšší úspory
Optimalizované serverové architektury navíc využívají výhod SSD. Díky technologii pamětí flash NAND pomáhají SSD optimalizovaným serverům dále omezit spotřebu energie a snížit související náklady na chlazení. Díky digitální konstrukci bez pohyblivých součástí spotřebovávají SSD mnohem méně elektřiny než tradiční pevné disky.

Při srovnání s konvenčními pevnými disky s 15 tisíci otáčkami za minutu spotřebují v aktivním režimu některé disky SSD jen 1,7 W, což činí 79% pokles ve spotřebě energie. V úsporném režimu je toto snížení ještě výraznější – cca 83 % ve srovnání s pevnými disky 15 000 ot./min.

Dalším měřítkem výkonu je počet vstupních a výstupních operací za sekundu na jeden watt (IOPS/W). V této metrice překonávají zelené SSD tradiční disky 15 000 ot./min velmi významně. Interní testy ukazují, že druhá generace zelených SSD má z hlediska ukazatele IOPS/W 200krát lepší výsledky než pevné disky 15 000 ot./min.

Navíc SSD zabírají významně méně místa. V závislosti na použití může například jeden disk SSD od Samsungu nahradit v serverovém poli 4 až 40 pevných disků SAS s rychlostí 15 000 ot./min.

Rychlá návratnost zelených pamětí DRAM a disků SSD je tedy nesporná a velmi významná a při bližším přezkoumání je stejně tak nezpochybnitelný celkový úsporný vliv zelených paměti DDR3 a zelených disků SSD na zrychlení návratnosti investic do datového centra.

 

Vyšlo v Computerworldu 6/2011
Časopis lze koupit se slevou 20 %










Komentáře