Čím dál více firem nejen v IT průmyslu začíná klást důraz na „zelené technologie“. Pokud je řeč o server housingu, není zatím ještě běžné aby byl jeho provoz spojován s otázkami ekologie. Nicméně ta doba se i v Česku blíží a zvláště pokud si uvědomíme, že kumulovaná spotřeba pro 3000 běžných serverových jednotek představuje zhruba 1 MW, je význam tématu energetické náročnosti evidentní.

Ve světě protkaném informačními sítěmi závislými na spolehlivých a velkokapacitních datových úložištích, je dnes energetická efektivita, přepočítávaná na produkci kysličníku uhličitého na jednotku plochy datacentra, horkým tématem u všech stávajících i budovaných datacenter.

Způsobů řešení je několik. Od tradičních založených na zlepšování účinnosti HW, přes některé vcelku méně tradiční jako přerušovaný chod serveru, až po zcela nekonvenční umístění datacentra pod zem.

Horko, kam se podíváš

Nejprve si řekněme co vlastně tvoří dominantní část spotřeby elektrické energie na provoz datového centra? Není to zdaleka jen přímá spotřeba pro napájení serveru. Tato spotřeba roste se zvyšujícím se taktem procesoru. Do stejného místa se dnes „vejde“ i dvojnásobný příkon nežli pře dvěma, třema lety. Možností úspor při zachování či spíše neustálém růstu výkonu zdánlivě mnoho není – výrobci procesorů ale už naštěstí pociťují potřebu reagovat a nechávají své výrobky „zelenat“. Příkladem mohou být řady procesoru Intel v programu Energy-Efficient Performance pro Dual Core procesory i procesory od AMD v programu Maximize Performance-Per-Watt pro procesory Opteron a vyšší.

Intel chce do roku 2010 v rámci iniciativy „Intel and the Climate Savers Computing Initiative“ snížit produkci CO2 produkovaného v přímé návaznosti na provozu počítačů celosvětově o ekvivalent 54 milionů tun ročně, což je pro srovnání roční emise výfukových plynů 11 milionů aut nebo 15ti běžných uhelných elektráren.

Za zmínku stojí že je již v běhu výzkum na využití odpadního tepla z procesoru počítačů ke zpětné výrobě elektřiny, založené na principu termionického vyzařování – ale to je téma na samostatný článek.

Prakticky stejné množství energie jako na vlastní provoz serveru se spotřebuje na jeho chlazení. A zde už začíná být situace zajímavější. Tato část je zdánlivě plně na bedrech provozovatele telehousu. Ale není tomu tak. I zde může uživatel / zákazník mnohé ovlivnit. Server generuje tepelný výkon a se musí se tedy chladit i v době, kdy třeba vůbec „nic nedělá“, běží naprázdno. To se dá využít celkem jednoduše – k vypínaní serveru (diskových polí, grafických karet a jiných součástí počítače) v době, kdy nejsou potřeba. Je to zdánlivě bláznivý nápad, nicméně při hlubším zamyšlení geniálně prostý, levný a hlavně účinný! Nač např. nechávat b+žet oba frontendové servery v době minimálního provozu? Proč nevypnout servery se záložním diskovým polem v době, kdy nepřicházejí žádné transakce? Tento model se snaží někteří provozovatelé datových center zavádět – zatím máme zprávy z USA a Asie. Do pohodlné a zhýčkané Evropy tento trend v masivnějším měřítku doposud nedorazil..

Obnovitelné zdroje? Jak kde

Pak je zde v rámci „ozelenění“ datových center možnost získávat alespoň část energie na jeho provoz z obnovitelných zdrojů. Možností není mnoho. Využití větru asi nebude v husté městské zástavbě tím optimálním způsobem. Ještě tak umístění solárních článků na střechu telehousu. Ale i to naráží na problém klimatu. Telehousy jsou zpravidla ve městech, kde v důsledku smogového znečištění je účinnost solárních článků nižší než v místech pro to vhodnějších. V našich podmínkách je výkon instalovaného článku na jižní Moravě za rok díky většímu slunečnímu osvitu o více jak 30 % vyšší než v Praze. A to samozřejmě má dramatický dopad na ekonomickou návratnost instalovaného zařízení.

Ekologicky výhodné může samozřejmě být i využití odpadního tepla z datového centra. Bohužel vzhledem k tomu, že odpadní teplo je velmi nízkoenergetické, není možností mnoho. Prakticky se redukují jen na částečné vyhřívání objektů nebo zařízení: obytných domů, venkovních bazénů a – což je poměrně zajímavé – zahradnických skleníků. Bohužel opět umístění běžných telehousů tomuto využití právě nenahrává. Datové centra se prakticky výhradně umisťují do nezátopových oblastí, v bezprostřední blízkosti musí být datové uzly nebo na místech dobrého připojení, tedy např. nad různými produktovody a jinými podzemními stavbami, které se využívají pro vedení optických tras.

Dalším způsobem jak mohou datová centra „zelenat“ je nákup tzv. zelené elektřiny. Telehousy v zemích s vysokou mírou citlivosti veřejnosti vůči ekologickým otázkám, jako jsou Německo a Holandsko, se skutečně snaží získat PR body deklarovaným nákupem části spotřeby elektrické energie z obnovitelných zdrojů. U nás je zelená energie o 10 haléřů na kWh dražší. Nicméně její nákup je víceméně pouze účetní operace, nemající s realitou mnoho společného, neboť všechna energie se v přenosové soustavě míchá, a tak odběratel spotřebovává stejně v drtivé míře energii z jádra a hnědouhelných elektráren. Ale ani ten účetní efekt není prakticky žádný, pokud vezmeme v úvahu že ČEZ, při svých ročních ziscích kolem 30 miliard, vybral na zelené energii vloni 5,7 milionů korun, které měly podpořit ekologické energetické projekty.

Data pod zemí

K hodně nekonvenčním řešení určitě patří umístění datového centra pod zem, do vytěženého uhelného dolu. V oblasti Chubu na japonském ostrove Honshu to plánuje společnost SUN s dalšími partnery, kde chtějí využít chlazení podzemní vodou. Vytváří se tak přirozené prostředí s konstantní teplotou 15 °C. Datové centrum tak redukuje svou spotřebu el. energie o cca 50 %. Rozhodně nejde o malý projekt, provozovatelé plánují umístit ekvivalent až 30 000 procesorových jednotek umístěných do tzv blackboxu. To by měly být bez údržbové uzavřené kontejnery obsahující 250 serverů každý, spuštěné do hloubky kolem 100 metrů. Při celkových nákladech 405 milionů USD by se roční úspory měly pohybovat v řádu 9 milionů USD.

A tak v našich podmínkách prozatím stále nejschůdnější a cenově velmi dobře dostupnou zůstává cesta virtualizace. Tedy nákup výpočetního výkonu na sdíleném HW s podporou některého programu úspory energie. Příkladem takového řešení jsou i programy Virtual Private Server nebo Webhotel od společnosti COOLHOUSING.NET, které běží na procesorech Intel s podporou úspory energie Energy-Efficient Performance a kde se díky odladěným jádrům využívají prostředky jen natolik, kolik je právě v daném okamžiku potřeba.

Na závěr ještě zmiňme zdánlivě úplně banální, nicméně nejvíce podceňovaný faktor úspor spotřeby energie, kterým je výběr zdroje s ohledem na jeho účinnost. Vhodným zdrojem dokážeme dosáhnout menší přeměny energie na teplo a tedy i vyšší účinnosti a tudíž i snížení příkonu pro stejný výpočetní výkon. Společnost COOLHOUSING.NET na základě testů vyhodnotila jako dobrou volbu zdroje od firmy Fortron, jez vykazují opravdu výborné výsledky. Ač je bohužel cena hardwaru, jež je z hlediska účinnosti „ekologický“, stále poměrně vysoká, tak současný trend zvyšování cen energie naznačuje, že cestou vyšší energetické efektivity budeme muset jít nakonec všichni.

Ing. Karel Umlauf, COOLHOUSING.NET