Принципы энергоэффективного оборудования

Раздел посвящён концепциям и методам повышения энергоэффективности ИТ-оборудования (ITE) в центрах обработки данных. Рассматриваются исторические предпосылки, принципы проектирования и практические эффекты внедрения энергоэффективных решений.

История энергоэффективного ИТ-оборудования

Программа ENERGY STAR®, запущенная в 1992 г. Агентством по охране окружающей среды США (EPA), стала первым системным подходом к стимулированию энергоэффективного дизайна ИТ-оборудования. Она устанавливает критерии понижения энергопотребления для серверов, мониторов, сетевых устройств и другой электроники.

* ENERGY STAR обеспечивает независимую сертификацию эффективности и экономии. * Серверы, прошедшие сертификацию, используют функции управления питанием (например, Intel Speed Step), позволяющие снижать частоту и напряжение процессора при низких нагрузках. * При достаточном охлаждении процессор может работать в режиме Turbo, временно повышая частоту при сохранении общей энергоэффективности.

Программы сертификации, подобные ENERGY STAR, формируют единые требования для производителей оборудования и закладывают основу для «энергетически осознанного» дизайна дата-центров.

Преимущества энергоэффективного оборудования

Энергоэффективное ИТ-оборудование снижает эксплуатационные расходы и тепловыделение, продлевает срок службы оборудования и увеличивает плотность размещения серверов.

Основные эффекты:

Снижение затрат на охлаждение — меньшее выделение тепла уменьшает потребность в холодопроизводительности.
Повышение надёжности — стабильный тепловой режим продлевает срок службы компонентов.
Рост плотности — возможность установки большего количества серверов при прежней инфраструктуре охлаждения.
Сокращение выбросов — уменьшение общего потребления электроэнергии снижает углеродный след.

$$ P_{DC} = P_{ITE} + P_{cool} + P_{aux} $$

где: - $P_{ITE}$ — мощность, потребляемая ИТ-оборудованием; - $P_{cool}$ — мощность систем охлаждения; - $P_{aux}$ — мощность вспомогательных систем.

Энергоэффективное оборудование в ЦОД

Создание энергоэффективных решений в ЦОД осложнено разнообразием приложений и режимов работы. Оптимизация может идти сверху вниз (от проектирования ЦОД под оборудование) или снизу вверх (адаптация оборудования под инфраструктуру).

Не существует универсального дизайна энергоэффективного ИТ-оборудования. Эффективность достигается сочетанием инженерных решений в серверных системах, рабочих станциях, системах хранения, системах охлаждения и эксплуатации.

flowchart LR classDef big font-size:22px,stroke-width:1.2px,padding:10px; A["Элементная база"]:::big --> B["Оптимизированные процессоры и память"]:::big B:::big --> C["Серверные платформы"]:::big C:::big --> D["Кластеры и датацентры"]:::big D:::big --> E["Системный дизайн и управление энергией"]:::big

Ключевой принцип — «больше с меньшими затратами» (more with less): компьютерные системы должны обеспечивать ту же или большую вычислительную мощность при меньшем энергопотреблении, снижая суммарное использование энергии и выбросы углерода.

Ключевые идеи

Энергоэффективность стала ключевым направлением развития ИТ-инфраструктуры.
Программа ENERGY STAR задала мировые стандарты для снижения энергопотребления оборудования.
Оптимизация достигается сочетанием аппаратных и программных средств управления питанием.
Снижение тепловыделения напрямую уменьшает эксплуатационные расходы ЦОД.
Повышение плотности размещения серверов повышает функциональную эффективность инфраструктуры.
Принцип «more with less» — фундаментальная идея энергоэффективного дизайна современных ЦОД.