Как снизить эксплуатационные расходы на центр обработки данных

Эксплуатационные расходы на ЦОД складываются из нескольких компонентов, но более половины затрат уходит на электроэнергию. Как повысить энергоэффективность дата-центра и одновременно снизить стоимость его содержания?

В первых коммерческих ЦОД основными затратами была покупка, транспортировка и поддержка оборудования и ПО. Серверы были маломощными, обходились достаточно скромными системами охлаждения и потребляли небольшое количество электроэнергии. Но с тех пор вычислительные системы стали более производительными, многократно выросли – и продолжают расти – объемы данных.

Все это отразилось на счетах за обслуживание ЦОД: владельцы коммерческих дата-центров постоянно решают две взаимоисключающие задачи – как повысить производительность и при этом снизить стоимость эксплуатации.

Владельцам дорого обходится содержание современного дата-центра

• Расходы на ЦОД зависят от множества факторов, в том числе организации закупок оборудования, макроэкономических проблем, стихийных бедствий, кибератак и циклов обновления оборудования.
• Компании, которые ранее обходились решениями in-house, теперь ищут им недорогую замену в коммерческих ЦОД. Они настроены получить выгоду за счет перехода на облачную или гибридную инфраструктуру.
• Владельцы ЦОД стремятся повысить эффективность работы оборудования, но неохотно повышают стоимость услуг для клиентов, чтобы оставаться конкурентоспособными.

К 2025 году вычислительные системы будут потреблять до 20 % электроэнергии в мире. Для владельцев ЦОД высокое энергопотребление грозит стать серьезной проблемой: если не оптимизировать его уже сейчас, в будущем затраты на содержание дата-центра будут только расти. Смотрим, что можно предпринять, чтобы избежать подобного развития событий.

Твердотельные накопители по сравнению с традиционными HDD не только более быстрые, но и более энергоэффективные. Крупные вендоры сегодня поставляют процессоры с низким энергопотреблением. А традиционные серверы можно заменить блейд-серверами, которые не только экономно используют электроэнергию, но и занимают меньше полезного места в стойках. А чем меньше площадь машинного зала, тем дешевле его обслуживать.

Переход от старого, малоэффективного вычислительного оборудования к новым вычислительным системам с виртуализацией дает ощутимый прирост производительности, позволяет экономить электричество и полезное место в машинных залах. Технологии виртуализации оптимизируют нагрузку между загруженными и неиспользуемыми серверами, а также дают возможность запускать больше приложений и сервисов на меньшем количестве серверов.

Разница между виртуализированной и традиционной архитектурой

Динамическая балансировка с учетом текущей загрузки серверов позволяет построить инфраструктуру, которая оптимально использует доступные ресурсы. Балансировщики обеспечивают непрерывную работу сервисов и компенсируют недостаток вычислительных ресурсов на отдельно взятом оборудовании. В конечном итоге инфраструктура сети и приложений становится более управляемой, производительной и масштабируемой, сокращается потребность в администраторах, а общие эксплуатационные расходы снижаются.

До 40 % электроэнергии в ЦОД потребляют системы охлаждения. Повысить их производительность и снизить объемы потребляемой энергии можно с помощью:

• изоляции каналов, по которым движутся охлажденные или нагретые потоки воздуха;
• оптимизации перемещения воздушных потоков с помощью системы горячих и холодных коридоров;
• поддержки в серверных помещениях правильный уровень влажности — 40–55 % по рекомендации ASHRAE (Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха);
• использования фрикулинга (свободного охлаждения): прямого, когда мощная приточно-вытяжная установка забирает воздух непосредственно с улицы, или с использованием чиллеров (специальные холодильные машины) с функцией фрикулинга;
• использования увеличенных теплообменников, спиральных компрессоров и адаптивного охлаждения;
• зонирования площади ЦОД в зависимости от нагрузок и плотности мощности вычислительного оборудования;
• размещения вспомогательных систем охлаждения рядом с главными источниками тепла;
• контроля охлаждения с помощью интеллектуальных решений для управления и мониторинга.

Если компания не ограничена в выборе региона под строительство ЦОД, она может найти местность с доступными альтернативными источниками охлаждения. Некоторые центры обработки данных уже используют геотермальное охлаждение, где холодная вода берется из близко расположенных водоемов или океана. Есть примеры ЦОД, которые работают в регионах с суровым климатом, в пещерах и даже под водой.

Работайте на опережение — сбои с подачей электроэнергии приведут не только к потере денег, но и подорвут доверие к дата-центру. Источники бесперебойного питания и генераторы должны находиться в полной боевой готовности в режиме 24/7. Хорошо, если их разработали вендоры-флагманы, которые часто предлагают продукты с широкими возможностями смены режимов работы.

Для управления электропитанием ЦОД стоит использовать системы мониторинга и управления EMS. Обычно это комплексные многофункциональные решения, которые обеспечивают непрерывную безаварийную работу дата-центра: контролируют температуру и влажность, получают сигналы от датчиков воды и дыма, помогают защищать от несанкционированного проникновения в машинные залы. Яркий пример системы, которая управляет центром обработки данных в режиме реального времени — DCIM от Delta Electronics.

Так выглядит интерфейс системы DCIM для оптимизации работы ЦОД

Оборудование, которое используется на 95–100 % тоже помогает снизить эксплуатационные расходы на дата-центр. Благодаря ему вы экономите как минимум на трех ресурсозатратных пунктах: электроснабжении, охлаждении и обслуживании.

Ключевые системы ЦОД можно контролировать через централизованную систему управления. Она оповещает о критичных состояниях и неполадках, которые могут оказаться опасными для дата-центра. Благодаря превентивным мерам коммерческие ЦОД реже сталкиваются с серьезными сбоями, а инженеры могут принимать более рациональные решения по техническому обслуживанию оборудования. Хотя многие вендоры рекомендуют заменять компоненты по их графикам, рациональнее делать это только в случае реальной необходимости.

Не игнорируйте замену критически важных компонентов. По данным Vertiv минута простоя обходится крупным дата-центрам до $9000.

Погрешности при проектировании сетевой инфраструктуры угрожают эффективности всего дата-центра. Используя современные подходы к проектированию, можно добиться, чтобы только за счет топологии сети, правильно подобранного оборудования, а также соблюдения политик и правил энергопотребление снизилось до 2-3 %.

Высококвалифицированные специалисты стоят дорого, потому дата-центры часто «выращивают» кадры для себя. Потеря ключевого сотрудника может обернуться дополнительными затратами на обучение нового. Масштабы проблемы несколько лет назад оценила организация Center of American progress. Согласно ее исследованию, разовая замена топ-менеджера стоит коммерческому дата-центру до 213 % годового оклада сотрудника, рядового рабочего — от 16 % и выше. Лучший способ избегать текучки кадров — достойно оценивать их труд, четко обрисовывать перспективы карьерного роста и создавать условия для профессионального развития.