اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات نقد و بررسی

تخصیص هزینه‌ی انرژی و کربن به کاربران فاوا

داده‌ها حاکی از آنست که مراکز داده‌ی معمولی بسیار بیشتر از مقدار نیاز خود انرژی مصرف می‌کنند. در کنار فرصت‌های کوتاه‌مدت و مقرون به صرفه‌ای که برای کاهش انرژی مصرفی مراکز داده‌ی موجود وجود داشته، فرصت‌های بزرگی نیز برای طراحی مراکز داده‌ی جدید در اختیار است. این فرصت‌ها، مراکز داده را به هدفی جالب توجه در قوانین دولتی و اهداف تجاری تبدیل کرده که هر دو به دنبال فرصتی برای کاهش مصرف انرژی به روشی هستند که کمترین هزینه‌ها و تاثیرات نامطلوب اجتماعی را در پی داشته باشد.

از دیرباز، در طراحی و عملیات مراکز داده، همواره تمرکز بر قابلیت اطمینان و ظرفیت قرار گرفته است. چنین روشی به شرایط نامطلوبی منجر شده که مراکز داده برای بیشترین بهره‌وری، بهینه‌سازی نمی‌شوند. در واقع، نمی‌توان یک نمونه مرکز داده‌ای را مثال زد که برای بهره‌وری انرژی طراحی شده باشد، زیرا تصمیمات مستقل طراحان تجهیزات، کارشناسان یکپارچه‌سازی سیستم، طراحان برنامه‌ی کنترل، نصب کنندگان، پیمانکاران، مدیران فاوا و اپراتورها، تاثیر بسزایی بر عملکرد کلی انرژی دارد.

پژوهش‌های اخیر نشان داده که مصرف انرژی، عامل قابل توجهی در هزینه ی عملیات فاوا بوده و در برخی موارد، از هزینه‌ی تجهیزات فاوا نیز بالاتر می‌رود. با نظر به این فشار هزینه‌ای و با توجه به آن که مراکز داده می‌توانند انرژی را به طور بهینه‌تری مصرف کنند، مدیریت انرژی به اولویتی مهم برای بسیاری از اپراتورهای مرکز داده تبدیل شده است.

فرایند مدیریت انرژی چقدر می‌تواند ساده باشد؟ جهت تامین اطلاعات لازم برای مدیریت موفق زیرساخت‌های مصرف انرژی و تخصیص هزینه‌های آن به کاربران فاوا، به چه معیارهایی نیاز است؟ در این مقاله نشان داده خواهد شد که پاسخ اینست: تنها با فرایندی بسیار ساده و با تعداد معدودی معیار سنجش، که برای هر فردی به سرعت قابل اجراست، می‌توان به دقتی مناسب برای برنامه‌ی موثری در مدیریت انرژی، دست یافت.

هدف چیست؟

در کل، سه هدف متفاوت در سیستم برای ارزیابی بهره‌وری انرژی و تاثیرات کربنی مرکز داده، در نظر گرفته می‌شود:

  • مقایسه­ی یک مرتبه­ای یا دوره‌ای در عملکرد؛
  • واگذاری هزینه انرژی یا کربن به مصرف کننده نهایی؛
  • بکارگیری اطلاعات جهت کاهش مصرف انرژی زیرساخت‌ها یا تاثیرات کربنی.

برای یک مرکز داده‌ی خاص، باید تعیین کرد که کدام یک از این اهداف (یا ترکیبی از آن ها) مورد نظر بوده زیرا درکی درست، به شکل محسوسی بر اجرای فنی تاثیر می‌گذارد.

هدف 1: مقایسه ی اولیه یا دوره‌ای در عملکرد

مقایسه‌ی اولیه یا دوره‌ای از بهره‌وری انرژی یا تاثیرات کربنی می‌تواند در تعیین ارزیابی یا شروع یک برنامه‌ی مستمر مدیریت انرژی، اهمیت داشته باشد. مفهوم این هدف آنست که اگر در این مقایسه، مشخص شود عملکرد مرکز داده در حد دیگر مراکز داده‌ی مشابه یا حتی بهتر بوده، در آن صورت احتمالا می‌توان مشکل را نادیده گرفت. به طور برعکس نیز، اگر مشخص شود عملکرد ضعیف‌تری نسبت به سایر مراکز داده داشته، در آن صورت احتمالا بکارگیری برنامه‌ی مستمری در مدیریت انرژی سودمند است.

باید توجه داشت که دستیابی به این هدف، به خودی خود اطلاعات اجرایی فراهم نکرده که در کاهش انرژی مصرف شده یا تاثیرات کربنی موثر باشد. متاسفانه، بسیاری از اپراتورهای مرکز داده با این هدف کار را شروع کرده و با نتایج به دست آمده ناامید می‌شوند. برای دستیابی به مزایای کاهش تاثیرات و مصرف، باید این هدف را با یک یا دو هدف دیگر اجرا کرد.

هدف 2: واگذاری هزینه انرژی یا کربن به مصرف کننده نهایی

بعضی از مراکز داده در نقش خدماتی برای دیگر سازمان‌ها عمل می‌کنند، یعنی خدماتی چون زیرساخت‌های فیزیکی مرکز داده را تامین کرده یا آن که زیرساخت‌های فاوا را بر مبنای هزینه واحد محاسبه یا واحد سرور تامین می‌کند. ممکن است لازم باشد که انرژی یا تاثیر کربنی به مشتریان مرکز داده نیز تخصیص یافته یا هزینه‌ی آن توسط مشتریان پرداخته شود. چنین قانونی می‌تواند از الزامات داخلی سازمان بوده یا در مفاد قرارداد آمده باشد. هدف در اینجا، ایجاد انگیزه‌ای مالی یا انگیزه‌های دیگر در میان مشتریان مرکز داده بوده تا با تغییر رفتار و عملکرد خود، مصرف انرژی یا تولید کربن را با اقداماتی چون خاموش کردن سرورهای بلااستفاده، فعال‌سازی کارکردهای مدیریت برق، مدیریت ذخیره‌سازی‌های غیرضروری، یا بکارگیری سرورهای مجازی، کاهش دهند.

فرصت موجود برای ذخیره‌ی انرژی و کاهش تاثیرات کربنی در یک مرکز داده‌ی معمول از طریق مدیریت فاوا برای بهره‌وری انرژی، فرصتی چشمگیر بوده و بسته به سطح فعلی بلوغ و مجازی‌سازی، تا 10-80% کاهش حاصل می‌شود. از آنجا که بسیاری از بهبودهای احتمالی رایگان بوده یا به طوری مقرون‌به صرفه در دل بروزرسانی‌های فاوا ادغام شده، واگذاری هزینه‌ی انرژی یا تاثیرات کربنی می‌تواند عاملی مهم در یک برنامه‌ی موفق و مقرون‌به صرفه‌ی مدیریت انرژی محسوب شود.

شکل 1: تاثیرات سلسله‌وار تخصیص هزینه‌های انرژی
شکل 1: تاثیرات سلسله‌وار تخصیص هزینه‌های انرژی

هدف 3: بکارگیری اطلاعات جهت کاهش مصرف انرژی زیرساخت‌ها یا تاثیرات کربنی

در هر مرکز داده‌ای، زیرساخت فیزیکی (برق، سرمایش، نورپردازی، کنترل‌ها و غیره) یکی از مصرف‌کنندگان اصلی انرژی و تولید کننده‌ی کربن است. معیاری که در مقایسه‌ی مصرف انرژی در زیرساخت مرکز داده استفاده شده، بهره‌وری مصرف برق یا PUE (معیار مقابل PUE، معیار دیگری به نام DCiE است) است. در بسیاری از مراکز داده، برق مصرف شده توسط زیرساخت فیزیکی بسیار بیشتر از برق مصرفی تجهیزات فاوا است(PUE>2). در نتیجه، درصد کاهش مصرف انرژی زیرساخت‌های فیزیکی، تقریبا به همان اندازه‌ی کاهش مصرف در تجهیزات فاوا، مهم است.

هدف فراهم کردن داده‌های مورد نیازی است که به شناسایی و کمّی‌سازی فرصت‌هایی برای تغییر تجهیزات، پیکربندی و تنظیمات پرداخته تا بدون تاثیر نامطلوب بر مصارف فاوا، مصرف انرژی کاهش یابد.برای صرفه‌جویی در انرژی و کاهش تاثیرات کربنی در یک مرکز داده‌ی معمولی از طریق مدیریت زیرساخت‌های فیزیکی، فرصت بزرگی پیش رو بوده که بسته به شرایط، تنظیمات، پیکربندی و بارگذاری مرکز داده، می‌تواند از 10% تا 40% کاهش به دنبال داشته باشد.

دو هدفی که توضیح داده شده – تخصیص هزینه‌ی انرژی به فاوا و مدیریت مصرف انرژی زیرساخت‌های فیزیک-، هر دو فرصت‌های چشمگیری در کاهش انرژی و تاثیرات کربنی برای مراکز داده‌ی معمول، فراهم می‌کنند. با توجه به هدف کلی کاهش مصرف انرژی و تاثیرات کربنی در یک مرکز داده‌ی مشخص، ابتدا باید تعیین شود کدام هدف (یا هر دو هدف) انتخاب می‌شود.

انتخاب هدف

در مبحث قبلی سه هدف در اندازه‌گیری بهره‌وری انرژی و تاثیرات کربنی مراکز داده مطرح شد و نتایج کلیدی زیر حاصل شد:

  • فرصت‌های قابل توجهی برای کاهش مصرف انرژی در مراکز داده ی معمول وجود داشته که با مدیریت رفتار و عملکرد فاوا در کنار زیرساخت‌های فیزیکی، تقریبا 20-90% در کربن و انرژی صرفه‌جویی می‌شود.
  • مقایسه‌ کردن به خودی خود، هیچ بهبودی ایجاد نکرده و نمی‌تواند جزیی اصلی از برنامه‌ی کاهش کربن و انرژی محسوب شود. کاربرد آن در اصل کمک به تشخیص آنست که چه مقدار از منابع در مدیریت انرژی به کار گرفته خواهد شد.
  • تخصیص انرژی و کربن به کاربران فاوا، ابزاری فراهم کرده تا تصمیمات معقولانه‌ای در زمینه‌ی صرفه‌جویی انرژی در اجراهای فاوا، اتخاذ شود.
  • هر دو هدف الف) تخصیص انرژی و کربن به واحد فاوا و ب) مدیریت مصرف انرژی در زیرساخت‌های فیزیکی، فرصت‌های بزرگی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی فراهم کرده اما، با ترکیب این دو هدف، مزایای حاصل شده از مجموع آن دو نیز فراتر می‌رود.

اگر هدف کاهش کلی در مصرف انرژی و تثیرات کربنی باشد، بهترین استراتژی، ترکیبی از اهداف فوق البته با تمرکز کمتر بر مقایسه، است. آیا جهت‌گیری به سمت تمامی این اهداف با هم، کاری بزرگ، پیچیده و هزینه‌بر خوهد بود؟ آیا ROI چنین تلاشی قابل قبول خواهد بود؟ پاسخ آنست که با درک درست مشکل، دستیابی به تمام اهداف بسیار ساده و مقرون به صرفه خواهد بود. علاوه بر آن، اپراتورهای مرکز داده نیز نتیجه‌ی اقدامات خود را سریعا مشاهده می‌کنند. ادامه‌ی این مقاله توضیح داده می‌شود که چگونه این امر، امکان‌پذیر خواهد بود.

اندازه‌گیری در برابر شبیه‌سازی

در بیشتر مطالعات انجام شده در مورد اطلاعات مدیریت انرژی، تمرکز اصلی بر اندازه‌گیری یا سنجش انرژی قرار دارد. با این حال، هر روش منطقی در مدیریت انرژی نیازمند تعبیر و تفسیری از انرژی اندازه‌گیری شده است. برای بهبود یا انجام هر اقدامی، ابتدا باید درک درستی از تغییرات مختلفی به دست آورد که بر مصرف انرژی تاثیر خواهد داشت.

باید مدلی ایجاد کرد که نشان‌دهنده‌ی نحوه‌ی عملکرد مرکز داده بوده تا بتوان درک کرد که چگونه می‌توان از این اندازه‌گیری‌ها و معیارها، در شناسایی و کمی‌سازی فرصت‌های بهبودبخش، استفاده کرد. در یک اندازه‌گیری صورت گرفته در مصرف برق پمپ آب سرد، هیچ اطلاعاتی از کارکرد پمپ در محدوده‌ی پارامترهای عملکردی مورد انتظار، برآورد درست، احتمال کاهش انرژی با استفاده از یک شیر یا تغییرات برنامه‌ریزی شده، یا کارکرد مشابه پمپی دیگر اما با مصرف انرژی کمتر، ارائه نشده است. جهت درک فرصت‌های بهبود مصرف انرژی، یا به مدل‌هایی ضمنی (مبتنی بر دانش تجربی متخصصان) یا به مدل‌هایی صریح (مبتنی بر ابزارهای نرم‌افزاری) نیاز خواهد بود.

حتی در هدف تخصیص هزینه‌های انرژی به کاربران فاوا نیز به مدل نیاز خواهد بود. با آن که می‌توان مصرف برق سرورها را به طور مستقیم و مرتبط با کاربران فاوا اندازه‌گیری کرد، اما عمده‌ی برق مرکز داده در مصارف به غیر از سرور مصرف شده و برای ارتباط دادن این مصارف به کاربران فاوا، نیز به یک مدل نیاز است.

در شکل 2، فرایندی کلی از مدیریت انرژی مرکز داده نمایش داده شده است:

شکل 2: نمودار جریان اطلاعاتی در فرایند مدیریت انرژی مرکز داده، حاکی از آنست که چگونه کارکردهای شبیه‌سازی و تحلیل، در فعالیت‌های فاوا و برنامه‌ریزی زیرساخت‌های آن، یکپارچه شده و به تغییراتی منجر شده که مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
شکل 2: نمودار جریان اطلاعاتی در فرایند مدیریت انرژی مرکز داده، حاکی از آنست که چگونه کارکردهای شبیه‌سازی و تحلیل، در فعالیت‌های فاوا و برنامه‌ریزی زیرساخت‌های آن، یکپارچه شده و به تغییراتی منجر شده که مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.

در فرایند مدیریت انرژی شکل 1، دو مسیر اصلی بهبود مشاهده می‌شود.

در بالای نمودار، تغییرات فاوا در پاسخ به داده‌های انرژی و کربن استخراج شده از مدل مرکز داده، ایجاد می‌شوند. در پایین نمودار، تغییرات زیرساخت‌های فیزیکی در پاسخ به راهنمایی‌های انرژی برگرفته از مدل، ایجاد می‌شود. در هر دو مورد از اندازه‌گیری استفاده شده اما تعابیر و راهنمایی‌ها توسط خود مدل فراهم شده تا بهبودهای مورد نظر حاصل شود.

باید توجه شود که سیستم آمده در نمودار فوق، از تمام سه هدف مدیریت انرژی مرکز داده که در قسمت قبل توضیح داده شد، استفاده کرده است: داده‌هایی برای مقایسه فراهم کرده، انرژی و کربن را به کاربران فاوا تخصیص داده، و راهنمایی‌هایی در ارتباط با بهبود زیرساخت‌های فیزیکی ارائه می‌دهد. بدون مدل و فرایند، اندازه‌گیری‌ها کمی مبهم خواهد بود. از طرف دیگر، مدل‌ها (حتی مدل‌های ساده) ممکن است حتی با اندازه‌گیری‌های ناقص نیز، مقادیر قابل‌توجهی فراهم کنند.

به طور خلاصه، هدف اصلی در اندازه‌گیری بهره‌وری مرکز داده، دستیابی به اطلاعاتی است که به ایجاد مدلی دقیق برای آن مرکز داده، منجر شود. اطلاعات اجرایی در مورد بهره‌وری مرکز داده از مدل استخراج شده و اندازه‌گیری‌ها، در این امر نقشی ندارند.  برای بحثی کامل‌تر در این زمینه، به گزارش “اندازه‌گیری بهره‌وری برق برای مراکز داده”[1] مراجعه شود.

شبیه‌سازی با کمک اندازه‌گیری

 اگر ایجاد مدلی بی نقص از مرکز داده امکان‌پذیر بود، دیگر نیازی به هیچ اندازه‌گیری نبود. مدل اطلاعات کامل را در مورد ماهیت، کمیت و شرایط عملیاتی مصارف فاوا در اختیار داشته، علاوه بر آن دربرگیرنده‌ی تمام ویژگی‌ها و شرایط عملیاتی در تجهیزات زیرساختی بوده و داده‌های پیشینه‌ی آب و هوایی نیز به عنوان ورودی در اختیار آن قرار می‌گرفت. در نهایت، تمام جریان انرژی را به سادگی محاسبه می‌کرد. اما در عمل، دستیابی به چنین مدل بی نقصی امکان‌پذیر نبوده زیرا دسترسی به داده‌های دقیق در موردپیکربندی و شرایط عملیاتی دستگاه‌های فاوا مانند اشتباه در عملکرد، فیلترهای مسدود شده یا دستگاه‌های تهویه مطبوع با عملکرد تداخل‌گرایانه، دشوار است.

در حالی که یک مدل سازی بی‌نقص از مرکز داده، به حجم بالایی از برنامه‌نویسی اختصاصی و جمع آوری داده نیاز داشته، اما برای ایجاد یک مدل بسیار خوب، تنها به فهرستی تقریبی از زیرساخت‌ها و دستگاه‌های فاوای اجرا شده، اطلاعاتی در مورد پیکربندی (N+1، 2N و غیره) بعضی معلومات پایه از ویژگی‌های الکتریکی فاوا و دستگاه‌های زیرساختی، نیاز خواهد بود. در شکل 3، مثالی از اجرای نرم‌افزاری یک مدل ساده برای زیرساخت‌های فیزیکی مرکز داده‌ای معمولی، نمایش داده شده است.

شکل 3: مثالی از ابزار شبیه‌سازی زیرساخت‌های مرکز داده در پیکربندی معمولی مرکز داده (free web based tool)
شکل 3: مثالی از ابزار شبیه‌سازی زیرساخت‌های مرکز داده در پیکربندی معمولی مرکز داده (free web based tool)

 

مشخص است که برای مدیریت و کاهش مصرف انرژی، به نوعی مدل از مرکز داده نیاز است. آیا در واقع چنین مدلی می‌تواند نیاز به اندازه‌گیری را  برطرف ساخته یا اقدامات آن را تسهیل سازد یک مدل چقدر می‌تواند ساده باشد و برای تامین اطلاعات مورد نیاز برای مدیریت موفق انرژی زیرساخت‌ها و همچنین تخصیص هزینه‌های انرژی و کربن به کاربران فاوا، به چند بار اندازه‌گیری نیاز است؟ پاسخ آنست که با مدلی بسیار ساده و اندازه‌گیری‌های معدود، می‌توان به دقت قابل قبولی در برنامه‌ی مدیریت انرژی دست یافت.

اندازه‌گیری و جمع آوری داده باید در چه تعداد نقطه صورت گیرد؟

 یکی از اصول مهم اندازه گیری آنست که نباید بدون درک کاربرد اصلی داده‌های به دست آمده، شروع به اندازه‌گیری کرد. با انتخاب زمان نادرست یا دقت ناکافی برای اندازه‌گیری، یا بدون جزییات کافی از شرایط، اندازه‌گیری صورت گرفته می‌تواند غیردقیق یا بی‌فایده باشد. بر عکس آن، اندازه‌گیری‌های زیاد با دقت بیش از حد بالا نیز می‌تواند شدیدا هزینه‌بر و دشوار باشد و در ازای چنین بهایی، مزیت اضافی ناچیزی نسبت به روش ساده و معمول اندازه‌گیری به دست آید. وقتی اپراتورهای مرکز داده تلاش بر توسعه ی سیستم‌های مدیریت انرژی خود دارند، با تمامی این مشکلات مواجه خواهند شد. اهداف سیستم اندازه‌گیری، استفاده از ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین پروتکل اندازه‌گیری بوده که دستیابی ب اهداف سیستم مدیریت را نیز امکان‌پذیر سازد.

برای دستیابی به اطلاعات کامل در مورد مصرف انرژی مرکز داده، سیستم باید تا چه اندازه پیچیده باشد؟ یک سیستم اندازه‌گیری تا چه حد می‌تواند ساده باشد؟ برای درک مشکل، می‌توان توانایی‌های دو مورد بررسی شده را با هم مقایسه کرد: یک سیستم جامع مدیریت انرژی در برابر یک سیستم تخمین‌زنی ناقص.

شکل 4: مقایسه‌ی روش‌های اندازه‌گیری انرژی
شکل 4: مقایسه‌ی روش‌های اندازه‌گیری انرژی

حالت اول: سیستم کامل جمع‌آوری داده

بدون توجه به دقت و فراوانی دفعات اندازه‌گیری، که تاثیرگذارترین عامل‌ها در پیچیدگی و هزینه به شمار می‌روند، نمی‌توان بحث کاملی در مورد اندازه‌گیری در سیستم مدیریت ارائه داد. یک سیستم اندازه‌گیری در سنجش و ثبت مصرف انرژی در دستگاه‌ها و مدارهای مرکز داده (با دقت 2%) را می‌توان به عنوان مرجع در نظر گرفت. در جدول 1، تخمینی از الزامات و هزینه‌های مرکز داده ای 1MW نشان داده شده است.

با چنین سیستمی از ابزار اندازه‌گیری، می‌توان میزان مصرف برق را به طور دقیقی به هر دستگاه فاوا نسبت داده و قبض‌های هزینه‌ی برق را به اطلاع کاربران رساند. علاوه بر آن، می‌توان مصرف برق هر یک از دستگاه‌های زیرساخت‌ها را به دقت تعیین کرده و سپس مقایر به دست آمده را با مقادیر مورد انتظار مقایسه کرد تا نواحی نیازمند بهبود و ارتقا شناسایی شود. چنین سیستمی به سیستم پیچیده‌ی نرم‌افزاری با پیکربندی پیچیده‌ و سرمایه‌گذاری بر نگهداری داده‌ها، نیز نیاز دارد.

متاسفانه، هزینه‌ی این سیستم بخش عمده‌ای از هزینه‌ی کلی زیرساخت‌های مرکز داده را تشکیل داده و همچنین، تقریبا معادل نیمی از هزینه‌های کلی انرژی مرکز داده در یک سال است. در نتیجه، به دلیل نرخ مورد انتظار بازگشت سرمایه، چنین سیستمی غیرعملی بوده مگر آن که هزینه‌ی این سیستم سنجش تا حدود 1/10 کاهش یابد. حتی در آن صورت نیز، نصب چنین سیستمی (به خصوص در مرکز داده‌ی موجود) به معنای هزینه‌ی سرمایه‌ی توسعه‌پذیر و فرایند نصبی پیچیده و پرریسک است.

بنابراین یک سیستم کامل جمع‌آوری داده با آن که امکان‌پذیر است اما غیر عملی است.

جدول 1: هزینه‌ی سیستم نظارت بر انرژی با دقت بالا برای مرکز داده‌ی 1 مگا واتی

مدارهای اندازه‌گیری شده

تعداد

هزینه‌ی واحد (نصب شده)

هزینه‌ی این مورد

اندازه‌گیری برق ورودی مرکز داده[2]

1

9.000$

9.000$

اندازه‌گیری مدارهای زیرسیستم‌های زیرساخت‌ها

80

1.500$

120.000$

اندازه‌گیری شاخه‌مدار فاوا

1000

100$

100.000$

اندازه‌گیری جریان پریزهای فاوا

4000

40$

160.000$

تعمیر و نگهداری(10 ساله)

 

100.000$

100.000$

نرم‌افزار (با مجوز 10 ساله)

 

50.000$

50.000$

پیکربندی، تحویل موقت و نگهداری نرم‌افزار

 

60.000$

60.000$

هزینه‌ی کل

600.000$

 

حالت دوم: سیستم بی‌هزینه‌ی جمع آوری داده

حال مورد دیگری را در نظر بگیرید که هیچ اندازه‌گیری انجام نمی‌شود. چنین سیستمی اساسا رایگان بوده و هیچ هزینه‌ای در بر ندارد. تنها ورودی آن، تعداد سرورهایی است که در مرکز داده بکار رفته است. در این مورد حتی قبض‌های ماهیانه‌ی برق شهری نیز در نظر گرفته نشده زیرا معمولا ابزار سنجش مناسبی برای تعیین میزان برق مختص مرکز داده وجود ندارد.

تنها با در نظر گرفتن تعداد سرور، می‌توان به روشی سرانگشتی مصرف انرژی هر سرور در مرکز داده، تخمین زده می‌شود. مصرف انرژی هر سرور، شامل انرژی هر یک از سرورها شده و علاوه بر آن، مقدار انرژی مصرف شده در شبکه، ذخیره‌ساز، تجهیزات برق، تجهیزات سرمایش، نورپردازی و دستگاه‌های جانبی نیز در نظر گرفته می‌شود. در روش فاقد اندازه‌گیری، می‌توان از میانگین‌های آماری برگرفته از تجهیزات نصب شده‌ی مرکز داده استفاده کرد تا تخمینی سرانگشتی از توان سرمایش، توان روشنایی و غیره در هر سرور ارائه داد.

می‌توان پیکربندی معمول در زیرساخت‌های فیزیکی را در اینجا نیز فرض کرد که در تامین توان سرورهای متوسط با ترکیبی متداول از تجهیزات ذخیره‌سازی و شبکه، به کار می‌رود. ممکن است در حدس‌های هوشمندانه از مشاوران خبره یا ابزارهای نرم‌افزاری مانند ابزارهای رایگان شکل 3، استفاده شود. با ترکیب این حدس‌های هوشمندانه، به مدلی غیردقیق برای مرکز داده دست خواهیم یافت. دقت این سیستم در جدول 2 خلاصه شده است.

با این سیستم فاقد اندازه‌گیری، بر اساس مقدار متوسط هر سرور، می‌توان هزینه‌ی انرژی و کربن را به کاربران تخصیص داده اما دقت این سیستم، تنها در حدود ±36% خواهد بود. در حالی که این سیستم مشخصا ایده‌آل نبوده، اما هنوز هم راهنمای بسیار مفیدی در تغییرات رفتاری کاربران فاوا محسوب شده و با افزایش دقت سیستم، تاثیر چندانی بر بیشتر این تغییرات رفتاری فاوا مشاهده نخواهد شد.

هرچند که چنین سیستمی اطلاعات مفیدی در اختیار کاربران می‌گذارد، اما از طرفی هیچ اطلاعاتی برای راهنمایی ارتقای زیرساخت‌های برق و سرمایش مرکز داده ارائه نداده زیرا تمامی داده‌ها، از مقادیر میانگین پیشین صنعت، گرفته شده است. با این حال، رایگان بودن این سیستم، مزیت چشمگیری به شمار رفته و هر اپراتور مرکز داده‌ای که خواستار کنترل فوری هزینه‌های انرژی با زمان و منابع محدود بوده، می‌تواند از این سیستم فاقد اندازه‌گیری استفاده کند. راهنمایی‌های عملی در مورد آغاز به کار با این روش، در پیوست پایانی این مطلب، ارائه شده است.

جدول 2: دقت یک سیستم کم‌هزینه‌ی نظارت بر انرژی برای مرکز داده‌ای 1 مگاواتی

مصرف انرژی

درصد از کل مقدار مصرف شده

دقت تخمین

تاثیر بر دقت کلی[3]

سرور

36%

50%±

18%±

ذخیره‌ساز

10%

±70%

±7%

شبکه

4%

±50%

±2%

برق

8%

±50%

±4%

سرمایش

38%

±80%

±30%

نورپردازی

2%

±60%

±1%

لوازم جانبی

2%

±80%

±2%

تجمیع اثربخشی کل انرژی

±36%

 

یک سیستم مناسب جمع‌آوری داده‌های انرژی

به طور طبیعی دو استراتژی مطرح شده‌ی فوق در جمع‌آوری داده‌های انرژی، به این سوال منجر می‌شود که آیا استراتژی‌های میانه‌روی دیگری در دسترس بوده که دقت مناسبی از داده‌ها ارائه داده تا بتوان در عین دستیابی به اهداف مدیریت انرژی، هزینه‌ای کم و نرخ بازگشت سرمایه‌ای بالا داشت؟ برای پاسخگویی به این سوال، در جدول 3 نشان داده شده که چگونه با افزودن هزینه و پیچیدگی به سیستم مدیریت انرژی، دقت و هزینه افزایش می‌یابد.

هر خط از این جدول، بیانگر توانایی اضافه‌ای در اندازه‌گیری یا شبیه‌سازی در سیستم مدیریت بوده که با سیستم فاقد هزینه مبتنی بر صرفا تعداد سرورها(که در قسمت قبل توضیح داده شد) آغاز می‌شود. با افزودن بر توانایی‌های سیستم، خطاها کاهش یافته و هزینه‌ی سیستم افزایش می‌یابد.

خطای تخصیص فاوا به عنوان خطا در تخصیص انرژی و کربن بر دستگاهی مشخص از ظرفیت فاوا (مانند یک سرور استاندارد)، تعریف می‌شود. خطا در تخصیص انرژی به یک سرور مشخص، می‌تواند بسیار بزرگ‌تر از خطاهای آمده در این جدول باشد. بعضی از توانایی‌های مطرح شده در جدول 3، مانند دسته‌بندی سرور و اندازه‌گیری تمام دستگاه‌های فاوا، به طور قابل توجهی دقت در تخصیص انرژی و کربن به سرورهای خاص را بهبود می‌بخشد. این موضوع در ادامه، به تفصیل بررسی خواهد شد.

جدول 3: افزودن توانایی‌هایی در سنجش و شبیه‌سازی، بر دقت و هزینه‌ی سیستم مدیریت یک مرکز داده‌ی 1 مگاواتی تاثیر می‌گذارد.

شبیه‌سازی و سنجش توانایی‌های افزوده شده

خطای PUE

خطا در تخصیص فاوا[4][5]

هزینه‌ی سیستم (در هر MW)

تعداد سرورها

61%

39%

0

+ برق

55%

33%

0

+ فهرست خام دارایی [6]

23%

20%

0

+ فهرست دقیق دارایی

14%

12%

2.000$

+ دسته‌بندی سرورها

14%

12%

4.000$

+ ممیزی زیرسیستم‌ها

8%

7%

10.000$

+ سنجش زیرسیستم‌های کلیدی

6%

4%

50.000$

+ سنجش تمام زیرسیستم‌ها

3%

2%

130.000$

+ سنجش تمام دستگاه‌های فاوا

2%

2%

600.000$

 

به منظور درکی بهتر از مصالحه‌ی میان دقت و هزینه‌ی اندازه‌گیری، عامل عملکرد را نیز به سیستم مدیریت انرژی اضافه می‌کنیم. داده‌های جدول 3، در شکل 5 نمایش داده شده است.

شکل 5: با افزایش هزینه و افزودن بر توانایی سنجش و اندازه‌گیری، خطای سیستم اندازه‌گیری انرژی مرکز داده کاهش می‌یابد.
شکل 5: با افزایش هزینه و افزودن بر توانایی سنجش و اندازه‌گیری، خطای سیستم اندازه‌گیری انرژی مرکز داده کاهش می‌یابد.

در شکل 5 نشان داده شده که دقت سیستم اندازه‌گیری انرژی مرکز داده، از ابتدا با افزودن توانایی‌های ساده‌ای از اندازه‌گیری و شبیه‌سازی و تنها کمی افزایش هزینه، به سرعت افزایش می‌یابد. اگرچه، با دستیابی به هزینه‌ی کمتر از 10%، هزینه‌ها به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.

این تحلیل‌ها، استراتژی‌های توصیه‌شده‌ی زیر را در شبیه‌سازی و اندازه‌گیری برنامه‌ی مدیریت انرژی مرکز داده، ارائه می‌دهد:

  • یک سیستم بدون هزینه در شبیه‌سازی انرژی مبتنی بر تعداد سرورها، گزارشات برق UPS و فهرست خام موجودی، برای تخصیص دقیق انرژی به کاربران فاوا، کافی و مناسب است.
  • با افزودن توانایی‌های کم‌هزینه در طول زمان، می‌توان سیستم مدیریت انرژی را ارتقا داده که شامل بهبود مدل­سازی و تکمیل فهرست دقیق دارایی و دسته‌بندی سرورها، و همچنین بهبود اندازه‌گیری از ممیزی انرژی و سنجش زیرسیستم‌های کلیدی، است.
  • با اندازه‌گیری بیش از حد زیرسیستم‌ها و دستگاه‌های فاوای زیرساخت ها، تنها کمی بر کارایی سیستم مدیریت انرژی افزودن شده و ROI ضعیفی حاصل می‌شود.

تخصیص انرژی به کاربران فاوا

ظرفیت فاوا را می‌توان به روش‌های مختلفی مانند چرخه‌های محاسبه، سرورها، هسته‌ها، ترابایت‌ها، رک‌ها، فوت مربع(متر مربع)، سرورهای مجازی و غیره، اندازه‌گیری کرده و به کاربران تخصیص داد. یک مدل ایده‌آل مصرف فاوا، ممکن است تمام این فاکتورها را در تخصیص هزینه‌ها، انرژی یا کربن به کار گیرد. هرچند، ما با مدلی ساده مبنی بر اندازه‌گیری ظرفیت فاوا در تعداد سرورها، کار را آغاز کردیم که یکی از متداول‌ترین روش‌ها در اندازه‌گیری ظرفیت محسوب شده و بسیاری از دیگر روش‌های اندازه‌گیری را می‌توان به آن ارجاع داد.

اگر یک کاربر فاوا را بتوان به تعدادی سرور نسبت داد، در نتیجه برای تخصیص انرژی و کربن به آن کاربر، تنها کافی است مقدار انرژی سرور مشخص شود که در این حالت، به سادگی می‌توان از حاصل ضرب تعدد سرورها در مقدار انرژی مصرفی هر سرور، تمام انرژی مصرف شده توسط آن کاربر را محاسبه کرد. برای چنین محاسبه‌ای باید تمام انرژی مصرف شده در مرکز داده مشخص شده و تمامی آن به یکی از سرورها نسبت داده شود. تخصیص کلی انرژی یک سرور همان حاصل‌جمع انرژی مصرف شده توسط خود سرور با انرژی لازم برای مصارف ذخیره‌سازی، شبکه، برق، سرمایش، نورپردازی و لوازم جانبی است. در شکل 6، چنین روش تخصیصی برای یک مرکز داده‌ی معمولی نشان داده شده است:

شکل 6: یک سرور با تخصیص 930W انرژی، نمایش جزییات مصرف انرژی مرکز داده که به سرور نسبت داده شده است. مصرف برق خود سرور، تنها 360W است.
شکل 6: یک سرور با تخصیص 930W انرژی، نمایش جزییات مصرف انرژی مرکز داده که به سرور نسبت داده شده است. مصرف برق خود سرور، تنها 360W است.

در این مورد، با وجودی که مقدار واقعی برق مصرف شده در سرورهای معمولی 340W است، اما کل برق نسبت داده شده به سرور بسیار بیشتر از این مقدار و معادل 930W است.

متوسط دستگاه فاوا در مقایسه با دستگاه فاوایی مشخص

 در روش تخصیص انرژی به کاربر فاوا بر اساس “دستگاه‌های سرور” از سرورهای متوسط، با تعدادی خطای دقت کم روبرو بوده زیرا استفاده‌ی هر سرور از منابع تخصیص یافته را همسان فرض کرده و تمام سرورها را نیز یکسان در نظر می‌گیرد. بسته به نوع سرور، ویژگی‌های مدیریت برق و میزن استفاده‌ی دیگر منابع فاوا، مصرف برق واقعی و کلی مرتبط با یک سرور مشخص متغیر خواهد بود.

برای مراکز داده‌ای که با سرورهای همسانی تجهیز شده، تخصیص هزینه‌ی انرژی استاندارد در هر سرور روش تقریبی مناسبی است. اگرچه در مراکز داده‌ای که انواع مختلفی سرور در آن اجرا شده، فرض یک دستگاه سرور استاندارد در تخصیص انرژی، روش موثری نیست. به عنوان مثال، موردی را در نظر بگیرید که یک کاربر فاوا با هشت سرور تیغه‌ای به عنوان سرورهای معمولی وب کار کرده در حالی که کاربری دیگر، هشت سیستم mainframe با چندین ترابایت از ذخیره‌سازی آنلاین دارد. واضح است که کاربر mainframe برق بسیار بیشتری مصرف کرده اما در تخصیص انرژی بر اساس سرور استاندارد، مقدار یکسانی انرژی و کربن به هر دو کاربر نسبت داده می‌شود. در عین حال که کل انرژی تخصیص یافته در چنین روشی دقیق بوده، اما مقداری از انرژی مصرف شده توسط کاربر دوم، به طور ناعادلانه‌ای به کاربر سرور تیغه‌ای تخصیص می‌یابد.

در واقع می‌توان با اندازه‌گیری تمام دستگاه‌های فاوا و تخصیص انرژی بر اساس این اندازه‌گیری‌ها به کاربران، چنین مشکلی را برطرف کرد. غیر عملی بودن چنین روشی پیشتر توضیح داده شد. دلایل آن عبارتست از:

  • عمده‌ی مصرف انرژی در تجهیزات برق، تجهیزات سرمایش، دستگاه‌های شبکه و دیگر مصارفی صورت گرفته که مستقیما قابل تخصیص به یکی از کاربران فاوا نیستند.
  • هزینه‌ی سیستم اندازه‌گیری برای سنجش تمام دستگاه‌های فاوا، در کنار هزینه و پیچیدگی سیستم نرم‌فزاری، بسیار بالاست.

برای حل این مشکل به روشی ساده و مقرون به صرفه، می‌توان سرورها را به لیستی کوتاه از انواع استاندارد دسته‌بندی کرد که هر نوع، شاخص‌های مصرف انرژی مخصوص خود را داشته باشند. به جای آن که تمام سرورها را به عنوان یک دستگاه استاندارد در نظر بگیریم، می‌توان از لیست دسته‌بندی سرورها آمده در جدول 4 استفاده کرد:

جدول 4: نمونه‌ای از جدول دسته‌بندی سرور

دسته سرور

توان سرور

مقدار تخصیص یافته به شبکه

مقدار تخصیص یافته به ذخیره‌ساز

سرور app 1U

250W

0.2

0.1

سرور مجازی[7]

90W

0.4

0.2

سرور تیغه‌ای وب

200W

0.3

0.1

سرور تیغه‌ای EPR

200W

0.1

0.4

mainframe

4000W

0.1

0.5

سرورهای 3U-10U

2000W

0.1

0.1

 

می‌توان از همین لیست فوق استفاده کرد (با مقادیر مناسب توان)، یا آن را توسعه یا ارتقا داد تا به لیست بهتری مطابق مشخصات کاربران مرکز داده ی مورد نظر، دست یافت.

هر سرور دارای یک تراز پایه استاندارد انرژی بوده، که با محاسبه مصرف برق کل قطعات داخل آن از جمله کارت شبکه و ذخیره‌ساز  به دست می آید. از طرفی هزینه‌های برق، سرمایش و نورپردازی به طور مساوی و بر مبنای هر وات فاوا، نسبت داده شده و در دسته‌های مختلف سرور، تغییر نکرده و ثابت می‌ماند.

روش استفاده از سیستم دسته بندی سرورها، به ترتیب زیر است:

  • تمامی سرورها به دسته‌های مختلف تقسیم کنید.
  • به هر یک از کاربران فاوا، تعدادی از سرورهای استاندارد هر دسته را نسبت دهید.
  • برای هر کاربر، مقادیر برق مصرفی از دسته‌های مختلف سرور را جمع کرده، سپس اعداد را نرمال‌سازی کنید تا با مصرف برق واقعی فاوا، مطابق داشته باشد(که در مدل یا اندازه‌گیری‌ها مشخص شده است).
  • داده‌های PUE را به هر دسته‌ی سرور اعمال کنید.

در این روش، کل مصرف انرژی مرکز داده را می‌توان به تعدادی از دسته‌بندی‌های سرورها و سپس به کاربران فاوا تخصیص داد. در انجام این فرایند می‌توان از ابزارهای نرم‌افزاری نیز استفاده کرد که از سوی سازندگان APC در شرکت اشنایدر الکتریک فراهم شده یا از صفحات گسترده استفاده کرد.

معنای انرژی در قالب کربن

وقتی مقدار انرژی در مصارف فاوا یا سیستم‌های زیرساختی مرکز داده مشخص شد، می‌توان مقدار کربن تولید شده را به این مصارف نسبت داد. تاثیرات کربنی مرکز داده غیرمستقیم بوده و سه منبع اصلی در تولید آن نقش دارند:

  • انتشار کربن در طول ساخت مرکز داده و تجهیزات زیرساخت‌ها و فاوا (اصطلاحا با نام کربن تجمیعی شناخته شده)
  • انتشار کربن از سیستم‌های گرمایش، ژنراتورهای اضطراری یا سیستم‌های تولید همزمان (گرما و برق) در سایت.
  • انتشار کربن در حین تولید برق مورد نیاز مرکز داده

در کل، بیشتر مباحث، مقایسه‌ها یا گزارشات در مورد کربن، به کربن منتشر شده در عملیات محدود می‌شوند. کربن تجمیعی یکی از عوامل اصلی در تاثیرات کربنی محسوب شده اما روش‌ها و استانداردهای بکار رفته در ارزیابی تاثیرات آن، هنوز کامل نشده و همچنان در حال توسعه و ارتقاست.

مراکز داده مستقیما مقدار زیادی کربن دی ‌اکسید یا دیگر گازهای معادل CO2 تولید نمی‌کنند. به طور معمول عملکرد ژنراتورهای اضطراری مسئول کمتر از 0.01% از کل تاثیرات کربنی بوده و می‌تواند نادیده گرفته شود. مراکز داده با ظرفیت برق بالایی کار کرده و تقریبا هرگز به گرمایش اضافی نیاز نداشته در نتیجه کربن مرتبط با گرمایش نیز می‌تواند از بررسی‌ها حذف شود مراکز داده‌ی معدودی دارای دستگاه‌های تولید همزمان برق هستند در نتیجه، در بیشتر موارد، این دستگاه‌ها عامل موثری محسوب نمی‌شوند.

در این مقاله، معیارهای اندازه‌گیری کربن به معیارهای مرتبط با تامین برق محدود شده که بیانگر بیش از 90% تاثیرات کربنی ناشی از عملیات است.

معادل کربنیِ انرژی

با توجه به انرژی الکتریکی مصرف شده در مرکز داده، می‌توان انتشار کربن را متناسب با مقدار انرژی تخمین زد. شرکت برق می‌تواند بر اساس منابع مصرفی خود، اطلاعاتی در مورد مقدار کربن منتشر شده برای هر کیلو وات ساعت تولید انرژی ارائه کند. اگر چنین اطلاعاتی از سوی شرکت‌ برق فراهم نشده، در آن صورت باید از داده‌های منطقه‌ای استفاده کرد. این داده‌ها در قالب مقدار CO2 در هر کیلو‌وات ساعت (در واحد تن) بیان شده و معمولا در بازه‌ی 0.1 تا 1 تن در هر کیلو وات ساعت ژنراتور قرار می‌گیرد. برای تعیین مقدار مصرف مرکز داده که با ژنراتور تغذیه شده، مقدار هدررفت (که معمولا حدود 10% است) در توزیع برق بین ژنراتور و مرکز داده، نیز به این مقدار مصرف مرکز داده افزوده می‌شود. انتشار سالیانه‌ی کربن ناشی از مصرف تاسیسات، از فرمول زیر به دست می‌آید:

formula

راهنمایی‌هایی برای کاربران فاوا

یک کاربر فاوا لازم نیست اصول و تکنیک‌های مطرح شده در این مقاله را درک کند تا بتواند در تصمیمات مرتبط با اجرا و برنامه‌ریزی فاوا، عوامل مرتبط با مصرف انرژی را لحاظ کند.  تمام آنچه کاربران فاوا بدان نیاز دارند، خلاصه‌ای ساده از انرژی مصرف شده و تاثیرات کربنی ناشی از منابع IT است. چنین اطلاعاتی در جدول 5، گزارش داده شده است:

جدول 5: نمونه‌ای از تخصیص‌های سالیانه‌ی انرژی و کربن به کاربر فاوا

دسته سرور

کل تعداد نصب شده

انرژی هر دستگاه

کربن هر دستگاه

سرور با app 1U

50

6,000

2.7

سرور مجازی[8]

30

2,650

1.2

سرور تیغه‌ای وب

15

5,200

2.3

سرور تیغه‌ای EPR

10

5,500

2.5

mainframe

2

117,000

53.0

سرورهای 3U-10U

15

44,000

20.0

کل انرژی و کربن سالیانه

1,409,000kWhr

634 تن

هزینه‌ی سالیانه‌ی انرژی

169,000$

 

نتیجه‌گیری

در این مقاله، یک استراتژی منطقی برای تخصیص انرژی و کربن مرکز داده به کاربران فاوا، توضیح داده شده است.

می‌توان از مدل‌های ساده و فاقد هزینه‌ی مصرف انرژی استفاده کرد تا بر اساس واحدهای میانگین و استاندارد از ظرفیت فاوا، همچون “دستگاه سرور” استاندارد، مقدار انرژی و کربن را به کاربران تخصیص داد. چنین مدل‌هایی دقیق نبوده اما دقت کافی برای استفاده در سیستم مدیریت انرژی مرکز داده را دارد.

در طول زمان، با افزودن توانایی‌های اضافی در اندازه‌گیری و شبیه‌سازی، می‌توان یک سیستم ساده را توسعه بخشید به طوری که دقتی بالاتر و بینشی عمیق‌تر در تخصیص مصرف انرژی داشته باشد. در این مقاله، توالی منطقی از افزودن این توانایی‌ها ارائه شده است. با اجرای اندازه‌گیری‌های معدود و کم و همچنین ممیزی‌های تخصصی انرژی مرکز داده و نرم‌افزاری ساده، می‌توان سیستمی کم‌هزینه و به شدت موثری را پیاده سازی کرد.

اپراتورهای مرکز داده نباید فرض کنند که برای اجرای یک سیستم موثر مدیریت انرژی یا تخصیص انرژی و کربن به کاربران، به سیستم اندازه‌گیری پیچیده و پیشرفته‌ای نیاز است. در واقع، سیستم‌های پیشرفته ی اندازه‌گیری نرخ بازگشت سرمایه‌ی ضعیفی دارند.

این مقاله روش ابتدایی معرفی شده که هر یک از اپراتورهای مرکز داده‌ی کوچک و بزرگ می‌توانند بدون هزینه و به طور آنی، اجرا کنند. هر وات غیرضروری برق که در مرکز داده مصرف شده، به معنای هدررفتی غیر قابل جبران است. سیستم مدیریت انرژی ساده اما غیردقیقی که امروز اجرا می­شود، بسیار موثرتر از سیستم ایده‌آلی است که بعدها اجرا شود زیرا فارغ از اثربخشی سیستم، وقتی مقداری از انرژی هدر رفت، دیگر قابل بازیابی نیست.

 

پیوست:

روشی ساده در تخصیص انرژی و کربن در مرکز داده

در این مقاله، روشی ساده برای تخصیص هزینه‌ی انرژی و تاثیرات کربن به مصارف فاوا در مراکز داده معرفی شده  که شامل توانایی‌هایی در اندازه‌گیری و شبیه‌سازی بوده که در کنار افزایش هزینه، دقت را نیز افزایش می‌دهند. ساده‌ترین روش تقریبا هیچ هزینه‌ای نداشته اما در عین حال، دقت بسیار مناسبی نیز فراهم کرده و می‌تواند در برنامه‌ی مدیریت انرژی و پشتیبانی موثر واقع شود.

در این جا نحوه‌ی پیاده‌سازی سریع یک سیستم تخصیص انرژی و کربن به مصارف فاوا نشان داده شده که در هر مرکز داده‌ای قابل اجرا بوده و دقتی در حدود ±20% دارد. روش مطرح شده در این مقاله، با توانایی “فهرست خام دارایی” نیز تطابق دارد. نتایج به دست آمده، بالاترین سطحی است که اپراتورهای یک مرکز داده‌ی معمولی می‌توانند بدون کمک و حمایت کارشناسان، بدان دست یابند. در این روش، از ابزارهای نرم‌افزاری رایگانی استفاده شده که توسط شرکت APC فراهم شده اما دیگر ابزارها را نیز می‌توان برای دستیابی به کارکردی مشابه، توسعه و ارتقا داد. در شکل A1، روند این فرایند توضیح داده شده است:

شکل A1: خلاصه‌ای از فرایند بکار رفته در تعیین مقادیر تخصیص یافته تاثیرات کربنی مرکز داده به مصارف فاوا
شکل A1: خلاصه‌ای از فرایند بکار رفته در تعیین مقادیر تخصیص یافته تاثیرات کربنی مرکز داده به مصارف فاوا

کاربر باید اطلاعات پایه را در مورد پیکربندی مرکز داده و تعداد سرور، و همچنین گزارشات مرتبط با مقدار برق تامین شده توسط UPS (این مورد تنها گزارش مصرف برقی است که تقریبا در تمامی مراکز داده، در دسترس است) را فراهم کند. سایر اطلاعات مرتبط که باید در هر مرکز داده‌ای در دسترس بوده یا در اختیار هر اپراتوری قرار داشته نیز با ابزارهای نرم‌افزاری فراهم شده یا آن که نهایتا، به سادگی و تنها با قدم زدن در مرکز داده، مشخص خواهد شد.

اولین ابزار، PUE را برای مرکز داده، تخمین می‌زند. ابزار دوم مقدار PUE مشخص شده توسط ابزار اول را گرفته و مقادیر انرژی و کربن تخصیص یافته به فاوا را بر اساس مقدار متوسط هر سرور، محاسبه می‌کند. سپس با روش انتخابی بر اساس مدل کسب و کار، این واحدهای مشخص شده از متوسط مصرف سرور، به کاربران فاوا، نسبت داده می‌شوند. در ابزارهای نرم‌افزاری، راهنمایی‌های مکتوبی نیز ارائه شده است.

در شکل A2، صفحه‌ای از ابزارهای تخصیص انرژی نشان داده شده است. در این مثال، به هر دستگاه سرور، 1.482$ هزینه‌ی برق و 15.4 تن CO2 در سال تخصیص یافته است. برای یک کاربر فاوا با 100 سرور، این محاسبات به معنای تخصیص 148,200$ و 1,540 تن در سال است.

شکل A2: نمونه‌ای از صفحه‌ی خروجی محاسبه‌گر تخصیص کربن و انرژی به فاوا
شکل A2: نمونه‌ای از صفحه‌ی خروجی محاسبه‌گر تخصیص کربن و انرژی به فاوا

این مثال از جهت سادگی اجرا در اینجا بررسی شده است و در اطلاع رسانی به کاربران فاوا و بهبود رفتار و تصمیماتشان بسیار سودمند است. با این وجود، محدودیت‌های مهمی نیز در بر دارد:

  • دقت این روش تنها ±20% بوده و در نتیجه نباید در قبض‌های واقعی مشتریان به کار گرفته شود. برای این منظور استفاده از بعضی توانایی‌های توضیح داده شده در این مقاله، توصیه می‌شود.
  • در این روش، هزینه و کربن به عنوان سرورهایی متوسط تخصیص یافته در حالی که برخی کاربران فاوا از سرورهای تیغه‌ای و برخی دیگر، از mainframe استفاده می‌کنند. برای پاسخگویی به این نیاز، قابلیت دسته‌بندی سرورها ارائه شده است.
  • در این روش، هیچ جزییات دقیقی از هدررفت‌های سیستم زیرساخت فراهم نشده و در نتیجه، راهنمایی محدودی نیز در مورد بهبود زیرساخت فیزیکی ارائه شده است. جهت تامین چنین قابلیتی، به ممیزی زیرساخت‌ها و سنجش سیستم‌های کلیدی زیرساختی که در این مقاله نیز توضیح داده شد، نیاز خواهد بود.

 

[1] – White Paper 154, Electrical Efficiency Measurement for Data Centers

[2] – این کار به طور معمول، تنها با یک اندازه‌گیری امکان‌پذیر نیست بلکه باید تمام داده‌های چند اندازه‌گیری با هم جمع شوند.

[3] – خطاهای این تخمین انرژی زیرسیستم‌ها به لحاظ ریاضی متعامد بوده در نتیجه خطای ترکیبی برابر ریشه‌ی دوم از حاصل‌جمع مجذور خطاهای زیرسیستم است.

[4] – خطای تخصیص فاوا می‌تواند بسیار کوچک‌تر از خطای PUE باشد زیرا انرژی و کربن مرتبط با PUE تنها قسمتی از کل انرژی مصرف شده را تشکیل می‌دهد.

[5] – خطای تخصیص فاوا در این جدول، همان تخصیص انرژی به ” متوسط سرور استاندارد” است و برای “سرور مشخص” در نظر گرفته نشده است. خطاهای سرورهای مشخص بزرگ‌تر از این مقدار بوده و با افزودن توانایی “دسته‌بندی سرورها”، به طور محسوسی کاهش می‌یابد که در ادامه مطرح خواهد شد.

[6] – فهرست خام دارایی همان فهرستی است که ظرفیت و نوع دستگاه‌های برق شهری، سرمایش و فاوا در مرکز داده را در بر گرفته و در صورت ادغام با داده‌های این دستگاه‌ها، می‌تواند بهبود چشمگیری در تخمین‌های مصرف انرژی ایجاد کند. این کارکرد به عنوان بخشی از ارزیابی انرژی توسط کارشناسان صورت گرفته، یا توسط اپراتورهای صنعتی مرکز داده انجام خواهد شد. در گزارش‌های آمده در انتهای این مطلب، توضیحات کامل‌تری در این زمینه ارائه شده است.

[7] – اگر سرورهای مجازی را یک دسته در نظر بگیریم، در آن صورت تعداد سرورهای تخصیص یافته از تعداد سرورهای فیزیکی فراتر می‌رود. در این حالت، سروهای فیزیکی که میزبان سرورهای مجازی هستند دیگر به هیچ یک از کاربران فاوا نسبت داده نمی‌شوند.

[8] – اگر سرورهای مجازی را یک دسته در نظر بگیریم، در آن صورت تعداد سرورهای تخصیص یافته از تعداد سرورهای فیزیکی فراتر می‌رود. در این حالت، سروهای فیزیکی که میزبان سرورهای مجازی هستند دیگر به هیچ یک از کاربران فاوا نسبت داده نمی‌شوند.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

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

سوال امنیتی *