ЦОД как на ладони

ИТ-менеджерам необходимы реальные данные о количестве электроэнергии, расходуемой компонентами ЦОД, но проблема состоит в том, что получить их очень трудно. Часто анализ ограничивается сложением данных об энергопотреблении серверов, систем хранения и сетевого оборудования, указанных производителями. Но таким образом можно получить только приблизительные значения, которые не позволят оптимизировать энергопотребление всего ЦОД.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ PUE

В настоящее время эффективность ЦОД обычно определяется с помощью коэффициентов Power Usage Effectiveness (PUE) и Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE) (см. врезку и Рисунок 1). Оба параметра были введены консорциумом The Green Grid Consortium и считаются теперь общепризнанными мерилами эффективности. По данным HP и Fujitsu, среднее значение коэффициента PUE для большинства ЦОД в Германии составляет около 1,6–2. Это означает, что в ЦОД должно поступить 1,6–2 Вт электроэнергии, чтобы системы ИТ получили 1 Вт. Оставшиеся 0,6–1 Вт расходуются на охлаждение, освещение и на нужды прочих потребителей. Только в ЦОД новейшего поколения удается достичь показателей PUE на уровне 1,1–1,2.

Рисунок 1. Значение PUE утвердилось в качестве общепринятого эталона для определения энергоэффективности систем ИТ в ЦОД.

Чтобы определить значение коэффициентов PUE и DCIE, необходимо замерить общее энергопотребление всего ЦОД. Этот трудоемкий и чреватый ошибками процесс существенно упрощается при использовании решения для управления производительностью ЦОД (Data Center Performance Management, DCPM). На основании информации, поступающей от электрических счетчиков, систем энергоснабжения, охлаждающих установок, насосов и осветительных систем, DCPM определяет суммарное потребление электроэнергии в ЦОД. Частично эти данные предоставляются посредством SMTP или через специализированные приложения. Результаты измерений могут комбинироваться с данными из других источников, в том числе из таблиц Excel или уже упомянутой документации, предоставляемой производителями.

На втором этапе необходимо определить энергопотребление самих систем ИТ. К ним относятся серверы, коммутаторы, системы хранения информации и прочие сетевые компоненты. В ходе этой ревизии важно учесть и виртуализированные компоненты (серверы, устройства хранения и сети). На основании двух полученных результатов — общего энергопотребления всего ЦОД и непосредственно оборудования ИТ — можно рассчитать значения PUE и DCIE (см. Таблицу 1). Еще одним преимуществом такой инвентаризации является то, что в ходе этой работы появляется возможность выявить наличие неиспользуемых серверов. Согласно данным исследования, проведенного в 2010 году специалистами из The Green Grid Technical Forums, в ЦОД обычно имеется 10–15% «брошенных» серверов. Такие компьютеры напрасно расходуют электроэнергию и охлаждающую мощность, не предоставляя ничего взамен.

Таблица 1. Оценка значений PUE и DCIE.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАПЛАНИРОВАННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

На основе полученных данных можно запланировать меры по повышению энергоэффективности и экологичности ЦОД. Проблемы возникают, когда такие изменения реализуются по методу проб и ошибок. Попытки в качестве эксперимента изменить расположение серверных стоек в ЦОД или по-быстрому организовать «горячую зону» (Hot Zone) трудоемки, чреваты просчетами и могут привести к нарушению работы систем. Гораздо эффективнее предварительно смоделировать запланированные изменения с помощью инструментов DCPM. Для этого в программе необходимо создать виртуальные модели всех компонентов ИТ (к примеру, серверных стоек, систем охлаждения и элементов энергоснабжения), после чего специалистпланировщик сможет увидеть на экране возможные последствия предполагаемых изменений. В частности, он сможет понять, удастся ли обеспечить достаточную подачу электроэнергии, если разместить в определенной зоне еще одну серверную стойку высокой плотности (High Density), не возникнет ли проблем с перегревом или где еще есть место для серверного кластера.

Важно, чтобы планирование базировалось на реальных показателях, то есть на результатах измерений действительного потребления электроэнергии, а также реальной загруженности и тепловыделения систем ИТ и соответствующих вспомогательных систем, обеспечивающих подачу электроэнергии, охлаждение и т. п. Эти базисные измерения следует проводить довольно долго. Тогда можно быть уверенным в том, что программа учтет и нестандартные ситуации, к примеру пиковые нагрузки на оборудование.

Не только на этапе планирования, но и в процессе текущей эксплуатации важно контролировать в режиме реального времени такие параметры, как нагрузка на серверы, потребление электроэнергии, выделение тепла и охлаждающая мощность. Это не только позволит избежать неприятных сюрпризов, но и предоставит информацию для дальнейшего планирования мощностей. Так, программы DCPM способны проигрывать сценарии на основе фактических и желаемых показателей. К примеру, если в грядущем году потребуется повысить вычислительную мощность ЦОД на 5%, то соответствующий инструмент способен рассчитать, достаточно ли для этого имеющихся ресурсов серверов, систем энергоснабжения, ИБП и систем охлаждения — при этом учитываются предельные значения, заданные производителями отдельных компонентов.

КОНТРОЛЬ В ПРОЦЕССЕ ТЕКУЩЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Указанные функции выходят далеко за пределы чистого измерения и оптимизации энергоэффективности, ведь одна из слабых сторон концепции учета значений PUE и DCIE заключается в том, что она недостаточно оценивает такие факторы, как продуктивность и загруженность ЦОД. К примеру, повышение эффективности оборудования ИТ в результате виртуализации серверов или систем хранения не отражается в показателях PUE и DCIE. В то же время такие особенности не игнорируются в программных пакетах DCPM, поэтому последние предоставляют администратору ИТ более наглядную картину. В Таблице 2 перечислены действия, которые следует предпринимать в первую очередь.

Таблица 2. Меры по снижению расхода электроэнергии в ЦОД.

Штефан Боссерт — директор по продажам в регионе EMEA, в Центральной и Восточной Европе в компании nlyte Software.