انتخاب سردبیر مقاله‌ها

واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به کاربران فاوای مرکزداده

مقالهٔ واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به کاربران فاوای مرکز داده
آئین‌نامهٔ مهندسی مرکزداده:
ترجمهٔ فارسی مقالات نیل راسموسن
در APC White Papers
مقاله ۱۶۱: واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به کاربران فاوای مرکزداده

واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به کاربران فاوای مرکزداده [1]

مقدمه

دادهٔ (Data) موجود گویای آن است که مراکزدادهٔ معمول، بسیار بیشتر از آنچه نیاز دارند انرژی مصرف می‌کنند. در کنار فرصت‌های کوتاه‌مدت و مقرون‌به‌صرفهٔ کاهش مصرف انرژی، در طراحی مرکزدادهٔ جدید نیز فرصت‌های بزرگی فراهم می‌شود. این موضوع مرکزداده را به هدف چشمگیری برای قوانین دولتی و مدیران تجاری تبدیل کرده است. زیرا هر دو می‌خواهند کاهش مصرف انرژی را با کمترین هزینه و تاثیر نامطلوب اجتماعی به دست آورند.

از دیرباز همواره در کار طراحی و عملیات مرکزداده، بیشتر به اطمینان‌پذیری و ظرفیت توجه شده است. چنین است که این وضعیتِ ناخوشایند پیش آمده که مرکزداده را برای به‌دست‌آوردن بیشترین مقدار بهره‌وری بهینه نمی‌کنند. در واقع به‌دشواری بتوان مرکزداده‌ای را پیدا کرد که برای بهره‌وری انرژی طراحی شده باشد. زیرا تصمیم‌های طراحان تجهیزات، کارشناسانِ یکپارچه‌سازی سیستم، طراحان برنامهٔ کنترل، نصب‌کنندگان، پیمانکاران، مدیران فاوا، همچنین بهره‌برداران همگی و هریک جداگانه، در عملکرد کلی انرژی نقش بسزایی دارد.

پژوهش‌ها به‌تازگی نشان می‌دهد بخش بزرگی از هزینهٔ عملیات فاوا را مصرف انرژی تشکیل می‌دهد؛ چندان که گاهی از هزینهٔ خود تجهیزات فاوا نیز بیشتر می‌شود. چنین هزینهٔ سنگینی با توجه به اینکه مرکزداده می‌تواند انرژی را به‌شکل بهینه‌تری مصرف کند، مدیریت انرژی را به اولویت مهم بسیاری از بهره‌برداران تبدیل کرده است.

فرایند مدیریت انرژی را تا چه‌اندازه می‌توان ساده کرد؟ فراهم‌کردن اطلاعات ضروری برای مدیریت موفق زیرساخت مصرف انرژی و واگذار کردن هزینهٔ آن به کاربران فاوا، به چه معیارهایی نیاز دارد؟ در این مقاله فرایندی را نشان خواهیم داد که بسیار ساده است، تنها به چند معیار سنجش نیاز دارد، به‌آسانی و خیلی زود اجرا می‌شود، همچنین دقت کافی را برای برنامهٔ موثرِ مدیریت انرژی دارد.

هدف چیست؟

به‌طور کلی برای ارزیابیِ بهره‌وری انرژی و تاثیر کربن مرکزداده، سه هدف گوناگون را در نظر می‌گیرند:

  1. مقایسهٔ عملکرد تاسیسات (Benchmarking) با مراکزدادهٔ همانند؛ یک بار یا به‌شکل دوره‌ای 
  2. واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به مصرف‌کنندهٔ نهایی
  3. استفاده از اطلاعات برای کاهش‌دادن مصرف انرژیِ زیرساخت و تاثیر کربن

باید تعیین کرد برای هر مرکزداده کدام‌یک از این اهداف یا ترکیبی از آن‌ها انتخاب شود. زیرا به‌دست‌آوردن درک درست، آشکارا بر اجرای فنی تاثیر می‌گذارد.

هدف ۱: مقایسهٔ عملکرد تاسیسات با مراکزدادهٔ همانند

مقایسه‌کردن بهره‌وریِ انرژی و تاثیرات کربن، یک بار یا به‌شکل دوره‌ای، در تعیین ارزیابی یا شروع برنامهٔ پیوستهٔ مدیریت انرژی اهمیت دارد. مفهوم این هدف آن است که اگر مقایسه روشن کند عملکرد این مرکزداده هم‌اندازه یا بهتر از دیگر مراکزدادهٔ همانند است، شاید بتوان مشکل را نادیده گرفت. برعکس اگر روشن بشود عملکرد نسبت به سایر مراکزداده ضعیف‌تر است، آنگاه به‌احتمال زیاد به‌کارگیری برنامهٔ پیوستهٔ مدیریتِ انرژی سودمند خواهد بود.

توجه کنید دستیابی به این هدف به‌خودی‌خود، اطلاعات اجرایی را برای کاهش انرژیِ مصرف‌شده یا تاثیرات کربن فراهم نمی‌کند. متاسفانه بسیاری از بهره‌برداران مرکزداده کار را با این هدف شروع می‌کنند؛ ولی از نتایجی که به دست می‌آورند ناامید می‌شوند. برای دستیابی به مزایای کاهش تاثیرات کربن و مصرف انرژی، باید این هدف را به‌همراه یک یا دو هدف دیگر اجرا کرد.

هدف ۲: واگذار کردن هزینهٔ انرژی و کربن به مصرف‌کنندهٔ نهایی

بعضی از مراکزداده به سازمان‌ها خدمات می‌دهند. بدین معنی که خدماتی همچون زیرساخت فیزیکی مرکزداده را فراهم می‌سازند، یا زیرساخت فاوا را بر مبنای واحد محاسبه یا واحد سرور تامین می‌کنند. ممکن است لازم باشد مصرف انرژی یا تاثیر کربن را مشتریان مرکزداده خود به عهده بگیرند و بلکه هزینهٔ آن را نیز خودشان بپردازند. این قاعده ممکن است الزام درون‌سازمانی باشد، یا با توافق انجام گیرد، یا قرارداد آن را اجبار کرده باشد. هدف از این کار، به وجود آوردن انگیزهٔ مالی یا هر گونه انگیزهٔ دیگر در میان مشتریان مرکزداده است تا با تغییر رفتار خود، مصرف انرژی و تولید کربن را کاهش بدهند. این هدف با انجام‌دادن اقداماتی همچون خاموش‌کردن سرورهای بی‌استفاده، بهره‌گرفتن از کارکردهای مدیریت برق، مدیریت ذخیره‌سازی‌های غیرضروری، همچنین به‌کارگیری سرورهای مجازی ممکن می‌شود.

تاثیر سلسله‌وار واگذاری هزینهٔ انرژی مرکز داده
شکل ۱ – مقاله ۱۶۱

شکل ۱: تاثیرات سلسله‌وارِ واگذار کردن هزینهٔ انرژی

در مرکزدادهٔ معمول با مدیریت‌کردن بهره‌وری انرژیِ فاوا، موقعیت‌های بسیاری برای صرفه‌جویی و کاهش تاثیرات کربن به دست می‌آید. در این کار بسته به پختگی تاسیسات و مجازی‌سازی، از ۱۰ تا ۸۰ درصد بهینگی دست‌یافتنی است. از آنجا که بسیاری از بهبودهای امکان‌پذیر به‌شکل رایگان عملی می‌شوند یا در دل به‌روزرسانی‌های فاوا ارزان به دست می‌آیند، واگذار کردن هزینهٔ انرژی و تاثیرات کربن به کاربران، نقش مهمی در برنامهٔ موفق و مقرون‌به‌صرفهٔ مدیریت انرژی دارد.

هدف ۳: استفاده از اطلاعات برای کاهش‌دادن مصرف انرژیِ زیرساخت و تاثیر کربن

بخش زیرساخت فیزیکی مرکزداده که برق، سرمایش، روشنایی، همچنین کنترل‌ها را در خود دارد، از مصرف‌کنندگان انرژی و تولیدکنندگان اصلی کربن است. برای مقایسهٔ مصرف انرژیِ زیرساخت مرکزداده، از یکای «بهره‌وری مصرف انرژی» (PUE) ـ[2] استفاده می‌شود. در بسیاری از مراکزداده، مصرف برق زیرساخت فیزیکی از تجهیزات فاوا بسیار بیشتر است؛ یعنی PUE بزرگ‌تر از ۲. ازاین‌رو کاهش‌دادن مصرف انرژیِ زیرساخت فیزیکی، کمابیش به همان اندازهٔ کاستن از مصرف تجهیزات فاوا اهمیت دارد.

هدف در اینجا فراهم‌کردن دادهٔ ضروری برای شناسایی و کمیت‌سازی فرصت‌هایی است که با آن‌ها بتوان تجهیزات و پیکربندی و تنظیمات را سامان داد؛ چنان‌که مصرف انرژی بدون زیان‌رساندن به تجهیزات فاوا کاهش یابد. بهره‌گرفتن از مدیریت زیرساخت فیزیکی برای صرفه‌جوییِ انرژی و برای کاهش‌دادن تاثیر کربن مرکزدادهٔ معمول، فرصتی است مهم و در دسترس. با این کار بسته به وضعیت، تنظیمات، پیکربندی، همچنین بارگذاری مرکزداده، می‌توان ۱۰ تا ۴۰ درصد کاهش به دست آورد.

هدف‌هایی که پیش‌تر بیان کردیم، یعنی واگذار کردن هزینهٔ انرژی به فاوا و مدیریت مصرف انرژی زیرساخت فیزیک، هر دو در مرکزدادهٔ معمول فرصت‌های چشمگیری برای کاهش مصرف انرژی و تاثیرات کربن فراهم می‌کنند. با توجه به دو خواستهٔ کلی و اصلی در هر مرکزدادهٔ مشخص، که کاهش‌دادن مصرف انرژی و کم کردن تاثیرات کربن باشد، نخست باید تعیین کرد می‌خواهیم به هر دوی‌شان دست یابیم یا یکی از آن‌ها و اگر یکی به کدام‌یک.

انتخاب هدف

در بخش پیش برای اندازه‌گیریِ بهره‌وری انرژی و تاثیرات کربن مرکزداده، سه هدف بیان کردیم و نتایج اصلی زیر را به دست آوردیم:

  • در مرکزدادهٔ معمول فرصت‌های مهمی برای کاهش مصرف انرژی وجود دارد که اگر رفتار فاوا و زیرساخت فیزیکی با هم مدیریت بشوند، می‌توان از تولید کربن و مصرف انرژی کمابیش ۲۰ تا ۹۰ درصد کاست.
  • از مقایسه‌ (Benchmarking) به‌خودی‌خود هیچ بهبود فراهم نمی‌شود؛ این کار از اجزای اصلی برنامهٔ کاهش کربن و انرژی به شمار نمی‌رود. نخستین کاربرد آن کمک به تعیین مقدار منابع است تا در مدیریت انرژی به کار رود.
  • واگذار کردن انرژی و کربن برای بهره‌برداران فاوا ابزاری فراهم می‌کند که با آن می‌توان در هنگام اجرای فاوا دربارهٔ صرفه‌جویی انرژی تصمیم‌های معقول گرفت.
  • بی‌شک هریک از دو هدف، یعنی یکی واگذار کردن انرژی و کربن به بخش فاوا و دیگری مدیریت مصرف انرژیِ زیرساخت فیزیکی، فرصت‌های بزرگی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی فراهم می‌کنند. ولی هنگامی که با هم ترکیب بشوند، مزایایی که به دست می‌آید از مجموع آن دو بیشتر است.

اگر مقصود اصلی ما کاهش کلی مصرف انرژی و تاثیر کربن باشد، ترکیبی از اهداف بالا البته با پافشاری کمتر بر مقایسه، بهترین راهبرد به شمار می‌رود. اکنون این پرسش پیش می‌آید که آیا هدف‌گذاری همهٔ این اهداف با هم، کار بزرگ و پیچیده و گرانی نیست؟ آیا بازگشت سرمایه (ROI) ـ[3] در چنین تلاشی مطلوب خواهد بود؟ پاسخ آن است که دست‌یافتن به همگی این اهداف بسیار ساده و مقرون‌به‌صرفه خواهد بود؛ اگر مشکل به‌درستی درک بشود. افزون بر این کاربران مرکزداده بی‌درنگ می‌توانند نتیجهٔ اقدامات خود را مشاهده کنند. در ادامه توضیح می‌دهیم چگونه چنین کاری ممکن می‌شود.

مقایسهٔ اندازه‌گیری با مدل‌سازی

اغلب پژوهش‌ها دربارهٔ اطلاعات مدیریت انرژی، به اندازه‌گیری یا سنجش انرژی توجه بیشتری کرده‌اند. ولی هر رویکرد منطقی دراین‌باره نیازمند به تعبیر و تفسیر مقدار استفاده از انرژی است. برای بهبود یا انجام هر کاری، نخست می‌باید درک درستی از تغییرات مختلفی به دست آورد که بر مصرف انرژی تاثیر می‌گذارند.

نخست وجود مدلی ضروری است که نشان دهد چگونه مرکزداده کار می‌کند. سپس می‌توان درک کرد که چگونه می‌شود از این اندازه‌گیری‌ها و معیارها برای شناسایی و کمیت‌سازی فرصت‌های بهبودبخش استفاده کرد. مثلا اندازه‌گیری مصرفِ برق پمپ آب سرد، خودبه‌خود هیچ بینشی دربارهٔ چنین پرسش‌هایی به دست نمی‌دهد: اینکه آیا عملیات پمپ در محدودهٔ پیش‌بینی‌شدهٔ پارامترهای کارکردی هست؟ برآوردها درست بوده‌اند؟ آیا می‌توان با تغییر دادن دریچه‌ای مشخص یا با برنامه‌ریزی کردن آن به کاهش انرژی دست یافت؟ آیا پمپ دیگری می‌تواند کار همانندی را با مصرف انرژی کمتر انجام بدهد؟ برای درک امکانات بهبود مصرف انرژی به مدل‌های ضمنی یعنی برپایهٔ دانش تجربی کارشناسان، یا مدل‌های صریح یعنی برپایهٔ ابزارهای نرم‌افزاری نیاز است.

استفاده از مدل حتی برای هدف «واگذاری هزینهٔ انرژی به کاربران فاوا» نیز ضرورت دارد. با اینکه اندازه‌گیریِ مصرف برق سرورهای هر کاربر فاوا به‌آسانی ممکن است، بیشتر برق مرکزداده در غیر از سرورها مصرف می‌شود و برای جداکردنِ سهم مصرف هریک از کاربران فاوا باید از مدل بهره گرفت. شکل ۲ فرایند کلی مدیریت انرژی مرکزداده را نمایش می‌دهد.

نمودار جریان اطلاعات در فرایند مدیریت انرژی مرکز داده
شکل ۲ – مقاله ۱۶۱

شکل ۲: نمودار جریان اطلاعات در فرایند مدیریت انرژی مرکزداده: این نمودار نشان می‌دهد چگونه کارکردهای مدل‌سازی و تحلیل با فعالیت‌های فاوا و برنامه‌ریزیِ زیرساخت‌های آن یکپارچه شده و تغییراتی پدید آورده است که از آن کاهش مصرف انرژی به دست می‌آید.

نمودار فرایند مدیریت انرژی (شکل ۱) دو مسیر اصلی برای بهبود نمایش می‌دهد. در مسیر بالا می‌بینید که بخش فاوا بر پایهٔ دادهٔ انرژی و کربن اصلاح می‌شود که از مدل مرکزداده به دست می‌آید. در پایین این نمودار مشاهده می‌کنید که زیرساخت فیزیکی با راهنمایی‌هایی که دربارهٔ انرژی از مدل دریافت می‌کند بهبود می‌یابد. هر دو مورد از اندازه‌گیری بهره می‌گیرد؛ ولی تفسیر و راهنمایی برای بهبود دادن را خودِ مدل فراهم می‌کند.

توجه کنید که سیستم در نمودار شکل ۲ از هر سه هدف مدیریت انرژی مرکزداده که پیش‌تر بیان کرده‌ایم بهره برده است: داده‌ای برای مقایسه فراهم ساخته، انرژی و کربن را به کاربر فاوا واگذار کرده، همچنین برای بهبود زیرساخت فیزیکی راهنمایی داده است. اندازه‌گیری‌هایی که بدون مدل و فرایند باشند، مبهم‌اند و کم‌ارزش خواهند بود. از سوی دیگر مدل‌ها هرچند که ساده باشند، حتی با اندازه‌گیری‌های ناقص نیز ممکن است ارزشمند باشند.

خلاصه اینکه مقصود اصلی از اندازه‌گیریِ بهره‌وری هر مرکزداده، دست‌یافتن به اطلاعاتی است که با آن بتوان برای همان مرکزداده مدل دقیق به وجود آورد. از مدل برای بهره‌وری مرکزداده اطلاعات اجرایی استخراج می‌شود و اندازه‌گیری‌ها در این کار نقشی ندارند. مقالهٔ «اندازه‌گیری بهره‌وری برق مرکزداده» [4] به این موضوع کامل‌تر پرداخته است.

مدل‌سازی با کمک اندازه‌گیری

 اگر مدل بی‌نقصی از مرکزداده داشته باشیم، دیگر نیازی به اندازه‌گیری نخواهد بود. اطلاعات چنین مدلی دربارهٔ ماهیت، کمیت، همچنین وضعیت عملیاتِ مصارف فاوا کامل است. تمام ویژگی‌ها و وضعیت عملیاتِ تجهیزات زیرساختی را نیز در بر می‌گیرد. دادهٔ پیشینهٔ آب‌وهوایی نیز بخشی از ورودی آن را تشکیل می‌دهد. با این ویژگی به‌سادگی همهٔ جریان انرژی محاسبه می‌شود. دست‌یافتن به چنین مدل بی‌نقصی بی‌گمان در واقعیت عملی نیست. زیرا دستیابی به دادهٔ دقیق دربارهٔ پیکربندی و وضعیت عملیاتِ دستگاه‌های فاوا همچون خرابی‌ها یا گرفتگی فیلترها یا تداخل کارکرد دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع، به‌دشواری ممکن می‌شود.

نمونهٔ ابزار مدل‌سازی زیرساخت در پیکربندی معمول مرکز داده (Free Web Based Tool)
شکل ۳ – مقاله ۱۶۱

شکل ۳: نمونهٔ ابزار مدل‌سازی زیرساخت برای پیکربندی معمول مرکزداده (Free Web Based Tool)

برای داشتن مدل «بی‌نقص» از مرکزداده، به برنامه‌نویسی سفارشیِ بسیار زیاد و جمع‌آوری داده نیاز است. ولی برای ساختن مدل «بسیار خوب»، فقط به فهرست تقریبی از زیرساخت‌ها و دستگاه‌های فاوای نصب‌شده، به اطلاعاتی دربارهٔ پیکربندی همچون N+1 و 2N، همچنین به برخی معلوماتِ پایه از ویژگی‌های الکتریکی فاوا و دستگاه‌های زیرساختی نیاز است. شکل ۳ نمونه‌ای از نرم‌افزار مدلِ سادهٔ زیرساخت فیزیکی مرکزدادهٔ معمول را نمایش می‌دهد.

روشن است برای مدیریت و کاهش مصرف انرژی، به یکی از انواع مدل مرکزداده نیاز داریم. آیا در واقع چنین مدلی نیاز به اندازه‌گیری را برطرف می‌سازد؟ کمکی به آسان‌بودن کارها می‌کند؟ مدل تا چه‌اندازه ممکن است ساده باشد؟ چند بار اندازه‌گیری ضروری است تا اطلاعات لازم برای مدیریت موفق انرژیِ زیرساخت فراهم بشود و بتوان هزینهٔ انرژی و کربن را به کاربر فاوا واگذار کرد؟ پاسخ این پرسش‌ها مدلی است بسیار ساده که تنها با چند اندازه‌گیری می‌تواند به دقت خوبی در برنامهٔ مدیریت انرژی دست یابد.

داده از چند نقطه باید اندازه‌گیری و گردآوری شود؟

 یکی از اصول مهم اندازه‌گیری این است که کاربُرد اصلی داده‌ای که از آن به دست می‌آید، باید از پیش درک شده باشد. نادرست‌بودن زمان اندازه‌گیری یا دقت ناکافی یا نبودن جزئیات کافی از وضعیت موجود، همگی کار را غیر دقیق یا بیهوده خواهد کرد. از سویی اندازه‌گیری‌های بسیار و با دقت خیلی زیاد نیز ممکن است هم گران و دشوار از کار درآید، هم نسبت به‌روش ساده و معمول فقط اندکی برتری داشته باشد. این‌ها همه مشکلاتی است که بهره‌برداران مرکزداده هنگامی که برای توسعهٔ سیستم‌های مدیریت انرژی تلاش می‌کنند با آن‌ها مواجه می‌شوند. سیستم اندازه‌گیری می‌خواهد از آن ساده‌ترین و ارزان‌ترین پروتکلی  استفاده کند که دست‌یافتن به اهداف سیستمِ مدیریت را امکان‌پذیر می‌سازد.

مقایسهٔ روش‌های اندازه‌گیری انرژی مرکز داده
شکل ۴ – مقاله ۱۶۱

شکل ۴: مقایسهٔ روش‌های اندازه‌گیری انرژی

برای دستیابی به اطلاعات کامل دربارهٔ مصرف انرژی مرکزداده، چه‌مقدار پیچیدگیِ سیستم لازم است؟ چه‌مقدار سادگیِ سیستم اندازه‌گیری امکان‌پذیر است؟ اکنون برای درک مشکل، دو مورد بررسی‌شده را با هم مقایسه می‌کنیم: یکی سیستم جامع مدیریت انرژی و دیگری سیستم تخمین‌زنی ناقص.

حالت اول: سیستم کامل جمع‌آوری داده

دقت و تکرار اندازه‌گیری، تاثیرگذارترین عوامل مشکلِ پیچیدگی و هزینه به شمار می‌روند. بدین ترتیب بدون توجه به آن‌ها، گفت‌وگو دربارهٔ اندازه‌گیریِ سیستم مدیریت کامل نخواهد بود. به‌عنوان مرجع می‌توان سیستم اندازه‌گیری سنجش و ثبت مصرف انرژیِ دستگاه‌ها و مدارهای مرکزداده را با دقتِ ۲ درصد در نظر گرفت. جدول ۱ برآورد الزامات و هزینهٔ مرکزدادهٔ ۱ مگاواتی را نشان می‌دهد.

با چنین سیستم اندازه‌گیری ابزارگرایی، می‌توان میزان مصرف برق تک‌تک دستگاه‌ها فاوا را به‌دقت به دست آورد و هزینهٔ برق را به‌اطلاع کاربر رساند. افزون بر آن می‌توان مصرف برق هریک از دستگاه‌های زیرساخت را نیز به‌دقت مشخص نمود؛ آنگاه با مقادیر پیش‌بینی‌شده مقایسه کرد و نواحی نیازمند به بهبود را آشکار ساخت. چنین سیستمی به نرم‌افزار پیچیده‌ای نیاز دارد که پیکربندی پیچیده‌‌ای دارد و برای نگهداری داده به سرمایه‌گذاری نیازمند است. متاسفانه چنین سیستمی مخارج گزافی به هزینهٔ کلی زیرساخت مرکزداده تحمیل می‌کند که تقریبا اندازهٔ آن در سال به نیمی از مخارج کل انرژی مرکزداده می‌رسد. ازاین‌رو اجرای آن با توجه به نرخ بازگشت سرمایهٔ برآوردشده عملی نیست؛ مگر آنکه هزینهٔ آن تا نزدیک یک‌دهم کاهش یابد. هرچند آنگاه نیز نصب چنین سیستمی به‌ویژه در مرکزدادهٔ موجود، به هزینهٔ سرمایه‌ای بسیار و فرایند اجرای پیچیده و پرخطر نیاز دارد. بدین ترتیب استفاده از سیستم کامل جمع‌آوری داده، ممکن هست ولی عملی نیست.

جدول ۱: هزینهٔ سیستم نظارت بر انرژی با دقت زیاد در مرکزدادهٔ یک مگاواتی
مدارهای اندازه‌گیری‌شده تعداد هزینهٔ هر واحد
نصب‌شده (به‌دلار)
جمع هزینه
(به‌دلار)
 
برق ورودی مرکزداده [5] ۱ ۹٬۰۰۰ ۹٬۰۰۰
مدارهای زیرسیستم‌های زیرساخت ۸۰ ۱٬۵۰۰ ۱۲۰٬۰۰۰
شاخه‌مدار فاوا ۱٬۰۰۰ ۱۰۰ ۱۰۰٬۰۰۰
جریان پریزهای فاوا ۴٬۰۰۰ ۴۰ ۱۶۰٬۰۰۰
تعمیر و نگهداری (۱۰ سال)   ۱۰۰٬۰۰۰ ۱۰۰٬۰۰۰
نرم‌افزار (با مجوز ۱۰ ساله)   ۵۰٬۰۰۰ ۵۰٬۰۰۰
پیکربندی، راه‌اندازی نهایی، نگهداری نرم‌افزار   ۶۰٬۰۰۰ ۶۰٬۰۰۰
هزینهٔ کل ۶۰۰٬۰۰۰ دلار

 
حالت دوم: سیستم جمع‌آوری دادهٔ بدون هزینه

اکنون حالتی را در نظر بگیرید که کاری با اندازه‌گیری نداشته باشد. چنین سیستمی به‌کلی رایگان و بدون هزینه درمی‌آید. ورودی آن نیز تنها شمارش سرورهای به‌کاررفته در مرکزداده است. در اینجا قبض ماهانهٔ تاسیسات نیز به کار نمی‌آید؛ زیرا معمولا ابزار سنجش مناسبی برای تعیین میزان برقِ ویژهٔ مرکزداده وجود ندارد.

تنها با در اختیار داشتن تعداد سرورهای مرکزداده می‌توان مقدار مصرف انرژی هر سرور را به‌روش سرانگشتی تخمین زد. این مقدار شامل مصرف انرژیِ هریک از سرورها است که مصرف شبکه، ذخیره‌سازها، تجهیزات برق، تجهیزات سرمایش، روشنایی، همچنین دستگاه‌های جانبی را نیز در بر می‌گیرد. در روش بدون اندازه‌گیری، برای اینکه بتوان برای هر سرور تخمین سرانگشتی از توانِ سرمایش، روشنایی، همچنین دیگر بخش‌ها به دست آورد می‌توان از میانگین آماری برگرفته از تجهیزات نصب‌شدهٔ مرکزداده استفاده کرد. در این روش می‌توان چنین فرض کرد که زیرساخت فیزیکی مرکزداده دارای پیکربندی معمول است و توان سرورهای متوسطی را فراهم می‌کند که در ترکیب متداول با تجهیزات ذخیره‌سازی و شبکه کار می‌کنند. می‌توان در «حدس‌های هوشمندانه» از مشاوران کارآزموده بهره گرفت یا از ابزارهای نرم‌افزاری همچون ابزار رایگان شکل ۳ استفاده کرد. مدلی که از ترکیب این حدس‌های هوشمندانه به دست می‌آید دقیق نیست. میزان دقت چنین سیستمی را در جدول ۲ مشاهده می‌کنید.

با سیستم بدون اندازه‌گیری می‌توان هزینهٔ انرژی و کربن را بر اساس مقدار متوسط هر سرور به کاربران واگذار کرد، اما دقت آن فقط ۳۶± درصد است. چنین سیستمی مطلوب نیست؛ ولی با توجه به اینکه افزایش دقت بیشتر از این چندان تاثیری بر تغییر رفتار فاوا نمی‌گذارد، بهره‌بردن از آن همچنان برای اصلاح رفتار کاربران فاوا راهنمای سودمندی محسوب می‌شود. با اینکه این سیستم اطلاعات مفید در اختیار کاربران می‌گذارد، برای بهینه‌کردن زیرساخت برق و سرمایش مرکزداده هیچ اطلاعاتی ارائه نمی‌دهد؛ زیرا تمامی دادهٔ لازم را از مقادیر میانگین صنعت به دست می‌آورد. با این‌همه برای کاربر مرکزداده‌ای که با محدودیت زمان و منابع بخواهد به‌سرعت هزینهٔ انرژی را مهار کند، رایگان‌بودنِ این سیستم مزیت چشمگیری است. در پیوست پایانی این مقاله برای آغازبه‌کار این روش راهنمایی عملی ارائه شده است.

جدول ۲: میزان دقت سیستمِ کم‌هزینهٔ نظارت بر انرژی، برای مرکزدادهٔ یک مگاواتی
مصرف انرژی درصد از کل
مقدار مصرف‌شده
دقت تخمین
(به‌درصد)
تاثیر بر دقت کلی [6]
(به‌درصد)
سرور ۳۶ ±۵۰ ±۱۸
ذخیره‌ساز ۱۰ ±۷۰ ±۷
شبکه ۴ ±۵۰ ±۲
برق ۸ ±۵۰ ±۴
سرمایش ۳۸ ±۸۰ ±۳۰
روشنایی ۲ ±۶۰ ±۱
لوازم جانبی ۲ ±۸۰ ±۲
تجمیع اثربخشیِ انرژی کل مرکزداده ±۳۶

 

سیستم «مناسب» جمع‌آوری دادهٔ انرژی

پس از بیان دو راهبردی که برای جمع‌آوری دادهٔ انرژی بیان کردیم، پیش‌آمدن این پرسش بدیهی است که آیا روش میانه‌ای نیز وجود دارد که در آن برای دستیابی به اهداف مدیریت انرژی، هم داده دقت کافی داشته باشد و هم هزینه کمتر و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) چشمگیر باشد؟

جدول ۳: با افزودن قابلیت سنجش و مدل‌سازی به سیستم مدیریت مرکزدادهٔ یک مگاواتی، دقت آن بهبود می‌یابد ولی گران‌تر می‌شود.
مدل‌سازی و سنجش
توانایی‌های افزوده‌شده
خطای PUE
(به‌درصد)
خطای واگذاری
به فاوا 
[7]
(به‌دلار)
هزینهٔ سیستم
در هر مگاوات
(به‌دلار)
تعداد سرورها (سیستم بدون هزینه) ۶۱ ۳۹ ۰
+ برق ۵۵ ۳۳ ۰
+ فهرست خام دارایی [8] ۲۳ ۲۰ ۰
+ فهرست دقیق دارایی ۱۴ ۱۲ ۲٬۰۰۰
+ دسته‌بندی سرورها ۱۴ ۱۲ ۴٬۰۰۰
+ ممیزی زیرسیستم‌ها ۸ ۷ ۱۰٬۰۰۰
+ سنجش زیرسیستم‌های اصلی ۶ ۴ ۵۰٬۰۰۰
+ سنجش تمام زیرسیستم‌ها ۳ ۲ ۱۳۰٬۰۰۰
+ سنجش تمام دستگاه‌های فاوا ۲ ۲ ۶۰۰٬۰۰۰

 

برای پاسخ‌دادن به این پرسش، جدول ۳ تاثیر بیشتر شدن پیچیدگی و هزینهٔ ناشی آن را بر افزایش دقت و مخارج کلی مرکزداده نشان می‌دهد.

هر ردیف از جدول بیانگر یک ویژگی اندازه‌گیری یا مدل‌سازیِ سیستم مدیریت است که به راهبرد فرضی اضافه می‌شود. این جدول با سیستم بدون هزینه که تنها با تعداد سرورها کار می‌کند (ردیف اول) آغاز می‌شود. آنگاه با اضافه‌شدن هر قابلیت (ردیف‌های بعدی)، از خطاهای سیستم کاسته می‌شود و هزینه افزایش می‌یابد.

«خطای واگذاری به فاوا» به‌عنوان خطای واگذار کردن انرژی و کربن به واحد مشخصی از ظرفیت فاوا (مانند سرور استاندارد) تعریف می‌شود. خطای واگذاری انرژی به هر سرور مشخص، ممکن است از اشتباه‌هایی که در این جدول آمده بسیار بزرگ‌تر باشد. بعضی از قابلیت‌هایی که در جدول ۳ آمده است، همچون دسته‌بندی سرور یا اندازه‌گیری تمام دستگاه‌های فاوا، دقت واگذار کردن انرژی و کربن به سرورهای خاص را بسیار بهبود می‌بخشد. در ادامه این موضوع را به‌تفصیل بررسی می‌کنیم.

با افزایش هزینه و افزودن بر قابلیت‌های سنجش و اندازه‌گیری، خطای سیستم اندازه‌گیری انرژی مرکز داده کاهش می‌یابد
شکل ۵ – مقاله ۱۶۱

شکل ۵: با افزایش هزینه و افزودن بر قابلیت‌های سنجش و اندازه‌گیری، خطای سیستم اندازه‌گیری انرژی مرکزداده کاهش می‌یابد.

برای داشتن درک بهتر از سبک‌سنگین کردن میان دقت و هزینهٔ اندازه‌گیری، اکنون عامل کارکرد را نیز به سیستم مدیریت انرژی اضافه می‌کنیم. شکل ۵ دادهٔ جدول ۳ را نمایش می‌دهد.

شکل ۵ نشان می‌دهد دقت سیستم اندازه‌گیری انرژیِ مرکزداده، با اضافه‌کردن قابلیت‌های سادهٔ اندازه‌گیری و مدل‌سازی و تنها با کمی هزینهٔ بیشتر به‌آسانی افزایش می‌یابد. حتی ۱۰ درصد کم‌شدن خطای اندازه‌گیری نیز هزینهٔ کلی مرکزداده را به‌مقدار زیادی کاهش می‌دهد.

این تجزیه‌وتحلیل برای مدل‌سازی و اندازه‌گیریِ برنامهٔ مدیریت انرژی مرکزداده، راهبردهای زیر را توصیه می‌کند:

  • آن سیستم بدون هزینه که برای مدل‌سازی انرژی، بر پایهٔ سه عامل «تعداد سرورها» و «گزارش برق UPS» و «فهرست خام دارایی» کار کند، برای واگذار کردن دقیق انرژی به کاربران فاوا چندان که می‌باید مناسب هست.
  • می‌توان قابلیت‌های کم‌هزینه را به‌تدریج به سیستم مدیریت انرژی افزود و آن را بهبود داد. از جمله: بهبود مدل‌سازی، تکمیل فهرست دقیق دارایی، دسته‌بندی سرورها، بهبود اندازه‌گیری از ممیزی انرژی، سنجش زیرسیستم‌های اصلی.
  • اندازه‌گیری بیش از حد زیرسیستم‌های زیرساخت و دستگاه‌های فاوا، تنها اندکی بر کارایی سیستم مدیریت انرژی می‌افزاید و بازگشت سرمایهٔ (ROI) ناچیزی از آن به دست می‌آید.

واگذار کردن انرژی به کاربران فاوا

ظرفیت فاوا را می‌توان به‌روش‌های گوناگونِ اندازه‌گیری به کاربران واگذار کرد. از جمله: چرخه‌های محاسبه [9]، سرورها، هسته‌ها، ترابایت‌ها، رک‌ها، متر مربع، سرورهای مجازی. مدل مطلوبِ مصرف فاوا ممکن است برای واگذار کردن هزینه و انرژی یا کربن از همگی این عوامل بهره بگیرد. البته ما کار را با مدل ساده‌ای بر پایهٔ اندازه‌گیریِ ظرفیت فاوا با تعداد سرورها آغاز کرده‌ایم. این مدل اندازه‌گیری ظرفیت از جمله روش‌های رایجی است که می‌توان بسیاری از دیگر روش‌های اندازه‌گیری را به آن ارجاع داد.

نمایش جزئیات مصرف انرژیِ یک سرور مرکز داده
شکل ۶ – مقاله ۱۶۱

شکل ۶: نمایش جزئیات مصرف انرژی یک سرور: مقدار ۹۳۰ وات انرژی به یک سرور واگذاری شده است. مصرف برق خود سرور به‌تنهایی ۳۴۰ وات است.

اگر بتوان کاربر فاوا را به تعدادی از سرورها نسبت داد، آنگاه برای واگذار کردن انرژی و کربن فقط کافی است که مقدار انرژی آن سرورها مشخص بشود. سپس می‌توان کل انرژی مصرف‌شدهٔ کاربر را به‌سادگی با ضرب تعدد سرورها در مقدار مصرف انرژی هریک از آن‌ها محاسبه کرد. برای چنین محاسبه‌ای همچنین باید در مرکزداده تمام مصارف انرژیِ وابسته به هر سرور را مشخص کرد و به آن مربوط ساخت. بدین ترتیب کل مصرف انرژی هر سرور برابر است با جمع انرژی مصرف‌شدهٔ خود سرور با مصرف انرژی تجهیزات ذخیره‌سازی، شبکه، برق، سرمایش، روشنایی، همچنین لوازم جانبی که از آن پشتیبانی می‌کنند.

نمودار شکل ۶ اجرای این روش را در مرکزدادهٔ معمول نشان می‌دهد. چنان‌که مشاهده می‌کنید، با اینکه مقدار واقعی برق مصرف‌شده در خود سرورها ۳۴۰ وات است، در شکل ۶ مقدار کل مصرف برق سرور بسیار بیشتر از این و برابر ۹۳۰ وات است.

مقایسهٔ متوسط دستگاه‌های فاوا با یک دستگاه مشخص

 روش واگذار کردن انرژی به کاربر فاوا بر اساس «واحد سرور» که متوسط سرورها را در نظر می‌گیرد کم‌دقت است. بدین شکل که همگی سرورها و میزان استفادهٔ آن‌ها از منابع پشتیبانی را یکسان فرض می‌کند. اما مصرف برق واقعی و کلی هر سرور بسته به نوع آن و ویژگی‌های مدیریت برق، همچنین میزان استفاده از منابع فاوا متفاوت است.

واگذار کردن هزینهٔ انرژی به سرورهای استاندارد (متوسط‌گیری)، در مرکزداده‌ای شیوهٔ مناسب است که با سرورهای همانند تجهیز شده باشد. این روش برای هنگامی که سرورها گوناگون هستند مناسب نیست. مثلا در حالی که یکی از کاربران با هشت سرور خشابی کار معمول وب را انجام می‌دهد، دیگری هشت مین‌فریم و چندین ترابایت ذخیره‌ساز آنلاین را به‌کار گرفته است. روشن است که در این نمونه کاربر مین‌فریم برق بسیار بیشتری مصرف می‌کند. ولی شیوهٔ واگذار کردن بر پایهٔ سرور استاندارد، مقدار انرژی و کربن را به هر دو کاربر یکسان نسبت می‌دهد. جمع کل انرژی واگذارشده در این روش دقیق است؛ ولی چنان‌که در نمونه بیان کردیم، این شیوه مقداری از مصرف کاربر مین‌فریم را به‌شکل ناعادلانه به کاربر سرور خشابی نسبت می‌دهد.

برطرف‌شدن چنین مشکلی در واقع با اندازه‌گیریِ مصرف تک‌تک دستگاه‌های فاوا و واگذار کردن انرژی بر اساس اندازه‌گیری ممکن می‌شود. البته ما پیش‌تر عملی‌نبودن چنین روشی را بیان کرده‌ایم. دلایل آن عبارت است از:

  • بیشتر انرژی در تجهیزات برق، سرمایش، شبکه، همچنین دستگاه‌هایی مصرف می‌شود که نمی‌توان به‌روشنی مقدار مشخصی از آن را به هریک از کاربران فاوا نسبت دارد.
  • آن سیستم اندازه‌گیری که برای سنجش همگی دستگاه‌های فاوا لازم است، از نظر نرم‌افزاری پیچیده و بسیار گران است.

برای اینکه مشکل با روش ساده و مقرون‌به‌صرفه حل بشود، می‌توان سرورها را در فهرست کوتاهی از انواع استاندارد دسته‌بندی کرد؛ چنان‌که هریک از گروه‌ها دارای شاخصِ مصرف انرژی ویژهٔ خودش باشد. بدین ترتیب به‌جای یکی‌گرفتن همهٔ سرورها، از دسته‌بندی جدول ۴ استفاده می‌کنیم.

جدول ۴: نمونهٔ از جدول دسته‌بندی سرورها
دسته‌بندی سرور توان سرور
(وات)
مقدار واگذاری
از شبکه
مقدار واگذاری
از ذخیره‌ساز
سرور 1U-App ۲۵۰ ۰٫۲ ۰٫۱
سرور مجازی [10] ۹۰ ۰٫۴ ۰٫۲
سرور خشابی وب ۲۰۰ ۰٫۳ ۰٫۱
سرور خشابی EPR ۲۰۰ ۰٫۱ ۰٫۴
مین‌فریم ۴٬۰۰۰ ۰٫۱ ۰٫۵
سرورهای 3U-10U ۲٬۰۰۰ ۰٫۱ ۰٫۱

 

می‌توان از همین فهرست با مقادیر توان متناسب استفاده کرد. همچنین می‌شود آن را توسعه یا ارتقا داد و فهرست را با کاربران هر مرکزداده‌ای سازگار ساخت.

هر سرور دارای تراز پایهٔ استاندارد انرژی است که از محاسبهٔ مصرف برق همهٔ قطعات داخل آن، از جمله کارت شبکه و ذخیره‌ساز به دست می‌آید. از سویی هزینهٔ برق و سرمایش و روشنایی را بر مبنای هر وات فاوا و به‌شکل مساوی نسبت می‌دهند؛ بدین معنی که هر گروه از سرورها دارای مقدار ثابت خودشان هستند.

استفاده از سیستم دسته‌بندی سرورها به‌شکل زیر است:

  1. همهٔ سرورها را در گروه‌های مشخص دسته‌بندی کنید.
  2. به هر کاربر فاوا تعدادی سرور استاندارد از هر گروه نسبت دهید.
  3. مقدار مصرف برق گروهِ سرورهای هریک از کاربران را جمع بزنید؛ آنگاه اعداد را نرمال‌سازی کنید تا با مصرف برق واقعی فاوا مطابقت داشته باشد (مشخص‌شده در مدل یا با اندازه‌گیری).
  4. دادهٔ PUE را به هر گروه سرور اعمال کنید.

در این روش می‌توان کل مصرف انرژی مرکزداده را به چند دسته‌بندیِ سرور و سپس به کاربران فاوا نسبت داد. برای اجرای این فرایند همچنین می‌توان از ابزارهای نرم‌افزاری بهره گرفت. این ابزارها را سازندگانی همچون APC در شرکت اشنایدر الکتریک فراهم کرده‌اند؛ ولی از نرم‌افزارهای آمادهٔ صفحه‌گسترده (Spreadsheet) مانند اکسل نیز می‌توان استفاده کرد.

بیان انرژی در قالب کربن

پس از آنکه مصرف انرژی تجهیزات فاوا و سیستم‌های زیرساخت مرکزداده معلوم شد، می‌توان مقدار تولید کربن را به مصارف نسبت داد. تاثیر کربنِ مرکزداده غیرمستقیم است و سه منبع اصلی در تولید آن نقش دارد:

  • انتشار کربن در هنگام ساختن مرکزداده و راه‌اندازی تجهیزات زیرساخت و فاوا (به‌اصطلاح «کربن تجمیعی»)
  • انتشار کربن در سیستم‌های گرمایش، ژنراتورهای اضطراری، سیستم‌های تولید هم‌زمان (گرما و برق) درون تاسیسات
  • انتشار کربن در هنگام تولید برق مصرفی مرکزداده

به‌طور کلی بیشتر مباحث و مقایسه‌ها و گزارش‌ها، به انتشار کربن در عملیات تاسیسات می‌پردازند. «کربن تجمیعی» سهم چشمگیری در تاثیر کربن دارد؛ ولی روش‌ها و استانداردها در ارزیابی تاثیرات آن هنوز کامل نشده‌اند و همچنان توسعه و ارتقا می‌یابند.

در مرکزداده دی‌اکسید کربن و گازهای همانند، به‌شکل مستقیم و به‌مقدار زیاد تولید نمی‌شود. تاثیر کارکرد ژنراتورهای اضطراری اغلب به‌مقدار کمتر از ۰٫۰۱ درصد از کل تاثیر کربن است که می‌شود آن را نادیده گرفت. چون مرکزداده با ظرفیت برق زیاد کار می‌کند، کمابیش هیچ‌گاه نیاز به گرمایش ندارد. از همین رو در بررسی‌ها می‌توان کربن ناشی از گرمایش را نیز به حساب نیاورد. همچنین کمتر مرکزداده‌ای دستگاه تولید هم‌زمان برق دارد؛ در نتیجه این دستگاه‌ها نیز اغلب عامل موثری به شمار نمی‌روند.

در این مقاله تنها به معیارهای اندازه‌گیری کربن مرتبط با تامین برق می‌پردازیم که بیش از ۹۹ درصد از تاثیر کربن ناشی از عملیات را در بر می‌گیرد.

محاسبهٔ تولید کربن از انرژی

میزان انتشار کربن را می‌توان به‌تناسب مقدار انرژی الکتریکیِ مصرف‌شده در مرکزداده تخمین زد. شرکت برق می‌تواند بر اساس منابع مصرفی خودش، اطلاعاتی دربارهٔ مقدار کربن منتشرشده در هر کیلووات ساعتِ تولید انرژی ارائه کند. اگر از شرکت‌ برق چنین اطلاعاتی به دست نیامد، باید از دادهٔ منطقه‌ای استفاده کرد. این داده‌ در قالب مقدار دی‌اکسید کربن در هر کیلو‌وات ساعت در واحد تن بیان می‌شود و معمولا در بازهٔ ۰٫۱ تا ۱ تن در هر کیلو وات ساعت ژنراتور قرار می‌گیرد. برای تعیین مقدار مصرف مرکزداده‌ای که با ژنراتور تغذیه می‌شود، مقدار هدررفتی را نیز که توزیع برق میان ژنراتور و مرکزداده دارد، به مقدار مصرف مرکزداده می‌افزایند. اندازهٔ آن معمولا حدود ۱۰ درصد است. میزان انتشار سالیانهٔ کربن ناشی از مصرف تاسیسات از فرمول زیر به دست می‌آید:

فرمول میزان انتشار سالیانهٔ کربن ناشی از مصرف تاسیسات مرکز داده

راهنمای کاربر فاوا

لازم نیست کاربر فاوا اصول و روش‌هایی را که در این مقاله بیان شد درک کرده باشد تا بتواند مصرف انرژی را در تصمیم‌گیری‌های هنگام اجرا و برنامه‌ریزی فاوا به کار بندد. آنچه کاربران بدان نیاز دارند، خلاصهٔ ساده‌ای از انرژی مصرف‌شده و تاثیر کربن ناشی از منابع فاوا است. چنین اطلاعاتی در جدول ۵ آمده است:

جدول ۵: نمونه‌ای از واگذار کردن انرژی و کربن سالیانه به کاربر فاوا

دسته‌بندی سرور تعداد کل
نصب‌شده
انرژی
هر دستگاه
کربن
هر دستگاه
سرور با 1U-App ۵۰ ۶٬۰۰۰ ۲٫۷
سرور مجازی ۳۰ ۲٬۶۵۰ ۱٫۲
سرور خشابی وب ۱۵ ۵٬۲۰۰ ۲٫۳
سرور خشابی EPR ۱۰ ۵٬۵۰۰ ۲٫۵
مین‌فریم ۲ ۱۱۷٬۰۰۰ ۵۳
سرورهای 3U-10U ۱۵ ۴۴٬۰۰۰ ۲۰
کل انرژی و کربن سالیانه ۱٬۴۰۹٬۰۰۰
کیلووات ساعت
۶۳۴ تن
هزینهٔ سالیانهٔ انرژی ۱۶۹٬۰۰۰ دلار

نتیجه‌گیری

در این مقاله راهبردی منطقی را توضیح دادیم که با آن می‌توان انرژی و کربن مرکزداده را به کاربران فاوا واگذار کرد.

می‌توان از مدل‌های مصرف انرژیِ ساده و بدون هزینه استفاده کرد. این مدل‌ها مقدار انرژی و کربن را بر پایهٔ واحدهای میانگین و استانداردِ ظرفیت فاوا همچون «دستگاه سرور» استاندارد، به کاربران واگذار می‌کنند. چنین مدل‌هایی با اینکه دقیق نیستند، دقت آن‌ها برای استفاده در سیستم مدیریت انرژی مرکزداده کافی است.

سیستم ساده را می‌توان به‌تدریج با افزودن قابلیت‌های اندازه‌گیری و مدل‌سازی گسترش داد؛ چنان‌که در واگذار کردن مصرف انرژی، دقت بیشتر و بینش عمیق‌تری پیدا کند. در این مقاله ترتیب منطقیِ افزودن این قابلیت‌ها را بیان کردیم. تنها با چند اندازه‌گیری و با ممیزی تخصصیِ انرژی مرکزداده، به‌کمک نرم‌افزاری ساده می‌توان سیستم کم‌هزینه و بسیار موثری را اجرا کرد.

بهره‌برداران مرکزداده نباید گمان کنند برای اجرای سیستم موثر مدیریت انرژی یا واگذار کردن انرژی و کربن به کاربران فاوا، اندازه‌گیری‌های پیچیده و پیشرفته لازم است. در واقع بازده بازگشت سرمایهٔ سیستم‌های پیشرفتهٔ اندازه‌گیری، اندک است.

در این مقاله رویکردی برای آغاز کار بیان شد که بهره‌برداران مرکزدادهٔ کوچک یا بزرگ می‌توانند بی‌درنگ و بدون هزینه آن را اجرا کند. هر واتِ غیرضروری از برق که در مرکزداده مصرف می‌شود، هدر می‌رود و جبران‌ناپذیر است. آن سیستم مدیریت انرژی ساده و نادقیقی که امروز اجرا می‌شود، از سیستم مطلوبی که بعدها اجرا بشود بسیار موثرتر است. زیرا جدا از اثربخشی سیستم، باید توجه داشت هنگامی که مقداری از انرژی هدر می‌رود، از دست رفته است و هرگز بازیابی نمی‌شود.

پیوست: روش سادهٔ واگذار کردن انرژی و کربن به کاربران فاوای مرکزداده

در این مقاله رویکرد ساده‌ای برای واگذار کردن هزینهٔ انرژی و تاثیر کربن به مصارف فاوا معرفی شد. این رویکرد دربرگیرندهٔ قابلیت‌های اندازه‌گیری و مدل‌سازی است؛ چنان‌که با افزایش هزینه، دقت نیز بهبود می‌یابد. ساده‌ترین روش با اینکه کمابیش هیچ هزینه‌ای ندارد، دقت بسیار مناسبی فراهم می‌سازد و در برنامهٔ مدیریت انرژی و پشتیبانی به‌خوبی عمل می‌کند.

در ادامه روش اجراکردنِ سریع سیستم واگذاری انرژی و کربن به مصارف فاوا بیان می‌شود. این شیوه را که دقت آن حدود ۲۰± درصد است، در هر مرکزداده‌ای می‌توان اجرا کرد. روش بیان‌شده در این مقاله با میزان قابلیت «فهرست خام دارایی» نیز سازگار است. همچنین نتایج آن در بهترین حالتی است که بهره‌برداران مراکزدادهٔ معمول می‌توانند بدون کمک و پشتیبانی کارشناسان بدان دست یابند. در این روش از ابزارهای نرم‌افزاری رایگانی استفاده شده که شرکت APC عرضه می‌کند. به‌جای آن برای دستیابی به کارکرد مشابه، می‌توان از توسعه و ارتقای ابزارهای دیگر نیز استفاده کرد. شکل (الف) روند این فرایند را نمایش می‌دهد.

خلاصهٔ فرایند تعیین مقدار برای واگذار کردن تاثیر کربن مرکز داده به مصارف فاوا
شکل ۱ پیوست – مقاله ۱۶۱

شکل (الف): خلاصهٔ فرایند تعیین مقدار برای واگذار کردن تاثیر کربن مرکزداده به مصارف فاوا

کاربر باید دربارهٔ پیکربندی مرکزداده و تعداد سرورها، همچنین گزارش مقدار برقی که UPS تامین می‌کند [11]، اطلاعات پایه گردآوری کند. سایر موارد نیز اطلاعات وابسته‌ای هستند که می‌باید هر مرکزداده یا بهره‌برداری در دسترس داشته باشد. این اطلاعات یا با ابزارهای نرم‌افزاری فراهم می‌شوند یا به‌سادگی از قدم‌زدن در تاسیسات به دست می‌آیند.

ابزار اولی PUE مرکزداده را تخمین می‌زند. ابزار دومی مقدار PUE را از ابزار اول می‌گیرد و بر پایهٔ متوسط هر سرور، مقدار انرژی و کربن را محاسبه می‌کند. این مقداری است که می‌باید به بخش فاوا واگذار شود. اکنون این واحدهای مشخص‌شده از متوسط مصرف سرور، با روش انتخابی بر اساس مدل کسب‌وکار به کاربران فاوا نسبت داده می‌شود. ابزارهای نرم‌افزاری راهنمای مکتوب نیز دارند.

نمونهٔ صفحهٔ خروجی محاسبه‌گر واگذار کردن کربن و انرژی به فاوای مرکز داده
شکل ۲ پیوست – مقاله ۱۶۱

شکل (ب): نمونهٔ صفحهٔ خروجی محاسبه‌گر واگذار کردن کربن و انرژی به فاوا

در شکل (ب) صفحه‌ای از ابزار واگذار کردن انرژی را می‌بینید. در این نمونه به هر دستگاه سرور در یک سال، ۱٬۴۸۲ دلار هزینهٔ برق و ۱۵٫۴ تن دی‌اکسیدی کربن واگذار شده است. این محاسبات به کاربر فاوایی که ۱۰۰ سرور دارد، در هر سال ۱۴۸٬۲۰۰ دلار و ۱٬۵۴۰ تن کربن واگذار کرده است.

این نمونه که اجرای آن به‌دلیل سادگی بررسی شد، به اطلاع‌رسانی به کاربران فاوا و بهبود رفتار و تصمیم‌ها بسیار کمک می‌کند؛ ولی تنگناهای مهمی نیز دارد:

  • دقت این روش تنها ۲۰± درصد است؛ ازاین‌رو نمی‌توان آن را در قبض واقعی مشتریان به کار برد. برای این کار پیشنهاد می‌شود از بعضی قابلیت‌هایی که در این مقاله بیان کرده‌ایم استفاده بشود.
  • در این روش هزینه و کربن بر پایهٔ سرورهای متوسط واگذار می‌شود. این در حالی است که برخی کاربران فاوا از سرورهای خشابی و برخی دیگر از مین‌فریم استفاده می‌کنند. برای حل این مشکل قابلیت دسته‌بندی سرورها را پیشنهاد کرده‌ایم.
  • این روش از جزئیات دقیقِ هدررفت سیستم زیرساخت، چیزی به دست نمی‌دهد. از همین رو است که دربارهٔ بهبود زیرساخت فیزیکی، راهنمایی کمی ارائه می‌کند. برای فراهم‌شدن چنین قابلیتی، به ممیزی زیرساخت‌ها و سنجش سیستم‌های اصلی زیرساختی نیاز خواهد بود که در این مقاله توضیح دادیم.

پانویس

[1] این مطلب بخشی از کتاب «آئین‌نامهٔ مهندسی مرکزداده» و ترجمهٔ فارسی مقالهٔ زیر است:

APC White Paper 161: “Allocating Data Center Energy Costs and Carbon to IT Users” (Revision 1)

نویسنده نیل راسموسن (Neil Rasmussen) [آشنایی با نویسنده و مطالعه‌ی مقالات فارسی او]، مترجم نازلی مجیدی، بازنویسی و ویراستاری پرهام غدیری‌پور، به‌کوشش دکتر بابک نیکفام، تهیه‌شده در باشگاه مراکزداده

[2] Power Usage Effectiveness (PUE)

برای مقایسهٔ مصرف انرژیِ زیرساخت مرکزداده، یکای DCiE نیز وجود دارد.

[3] Return On Investment

[4] APC White Paper 154: Electrical Efficiency Measurement for Data Centers

[5] به‌طور معمول این کار فقط با یک بار اندازه‌گیری ممکن نمی‌شود؛ باید دادهٔ چند اندازه‌گیری را باهم جمع کرد.

[6] خطاهای تخمین انرژی زیرسیستم‌ها، به‌لحاظ ریاضی متعامد است. درنتیجه خطای ترکیبی برابر است با ریشهٔ دوم از حاصل‌جمع مجذور خطاهای زیرسیستم.

[7] الف) خطای واگذاری به فاوا ممکن است بسیار کوچک‌تر از خطای PUE باشد. زیرا انرژی و کربنِ مرتبط با PUE، تنها بخشی از کل انرژی مصرف‌شده را تشکیل می‌دهد. ب) در این جدول خطای واگذاری به فاوا همان واگذاری انرژی به «متوسط سرور استاندارد» است که برای «سرور مشخص» در نظر گرفته نشده است. خطاهای سرورهای مشخص از این مقدار بزرگ‌تر است و با افزودن قابلیت «دسته‌بندی سرورها» آشکارا کاهش می‌یابد. در ادامهٔ مقاله دراین‌باره گفته‌ایم.

[8] فهرست خام دارایی همان فهرستی است که ظرفیت و نوع دستگاه‌های برق شهری، سرمایش، همچنین فاوای مرکزداده را در بر می‌گیرد و اگر با دادهٔ این دستگاه‌ها ترکیب بشود، تخمین مصرف انرژی را بسیار بهبود می‌دهد. این کارکرد به‌عنوان بخشی از ارزیابی انرژی توسط کارشناسان صورت می‌گیرد، یا توسط کاربران صنعت مرکزداده انجام می‌شود. گزارش‌هایی که در انتهای همین مقاله آمده دراین‌باره به‌شکل کامل توضیح می‌دهد.

[9] Including Compute Cycles

[10] اگر سرورهای مجازی را در این دسته‌بندی یک گروه در نظر بگیریم، تعداد سرورهای واگذار شده، از تعداد سرورهای فیزیکی بیشتر می‌شود. در چنین حالتی سرورهای فیزیکی را که میزبان سرورهای مجازی هستند، به هیچ‌یک از کاربران فاوا نسبت نمی‌دهند.

[11] این مورد تنها گزارش از مصرف برق است که تقریبا هر مرکزداده‌ای به آن دسترسی دارد.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *