اهمیت اثربخشی مصرف انرژی (PUE) در یک مرکز داده

هنگام اجرای یک دیتاسنتر باید زمان تضمین شده، امنیت یا حتی مشتریان آن را در نظر بگیرید. اما معیار دیگری نیز وجود دارد که باید به آن توجه داشته باشید: اثربخشی مصرف انرژی یا (Power usage effectiveness). در این مقاله، توضیح خواهیم داد که (PUE) چیست، چرا  مدیران مرکز داده باید به آن اهمیت دهند و اپراتورهای مرکز داده برای ارتقای بهتر آن چه کاری می‌توانند انجام دهند؟

 

اثربخشی مصرف برق در دیتاسنتر چیست؟

اثربخشی مصرف انرژی (PUE) میزان کارآمدی یک مرکز داده را اندازه گیری می‌کند. به طور خاص، (PUE) میزان کل مصرف برق تجهیزات IT را اندازه گیری می‌کند که آن را “IT power needs” می‌نامیم و شامل انرژی مورد استفاده در:

• ذخیره‌سازی، پردازش، مسیریابی و مدیریت داده‌ها،
• عملکرد سرورها، شبکه‌ها و سایر تجهیزات محاسبات،
• تجهیزات در محل (مانند ایستگاه‌های کاری نظارت و اداری و غیره)،
• سیستم‌های گرمایش، سرمایش و کنترل محیطی‌ست.

 

پیدایش PUE

(PUE) توسط اعضای «گرین گرید»، یک گروه صنعتی با تمرکز بر بهره‌وری انرژی در مرکز داده، ایجاد شد. طبق نظرسنجی سالانه «مرکز داده جهانی موسسه Uptime 2021″ ،«PUE” و مصرف برق از جمله روش‌های پایداری برتر هستند که ردیابی می‌شوند. یک استاندارد مشابه که توسط «گرین گرید» به رسمیت شناخته شده است، بهره‌وری زیرساخت مرکز داده یا “DCiE” است.

 

PUE چگونه محاسبه می‌شود؟

محاسبه اثربخشی مصرف برق طبق فرمول: «کل توان تاسیسات/انرژی تجهیزات فناوری اطلاعات = PUE» است. مجموع توان تاسیسات، میزان برق مورد استفاده تاسیسات است که شامل تمام سخت افزار مرکز داده، اجزای تحویل برق، سیستم‌های خنک کننده و سیستم‌های روشنایی می‌شود. انرژی تجهیزات فناوری اطلاعات به مقدار انرژی اطلاق می‌شود که برای تامین نیروی تجهیزات ذخیره‌سازی در شبکه و همچنین تجهیزات کنترلی مانند مانیتورها و ایستگاه‌های کاری استفاده می‌شود. در حقیقت، نتیجه این فرمول عددی بین 1 تا 3 خواهد بود. هرچه این عدد کمتر باشد، PUE بهتر و بدان معناست که مصرف انرژی مرکز داده بسیار کارآمد است.

چرا این محاسبه اهمیت دارد؟

زیرا دیتاسنترها انرژی زیادی مصرف می‌کنند. سرورها، دستگاه‌ها و تجهیزات جانبی نه تنها به برق، بلکه به شرایط دما و رطوبت خاص و سیستم‌های خنک‌کننده نیز نیاز دارند. که می توان از سیستم کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور کارنو استفاده کرد. اپراتورهای مرکز داده نشان می‌دهند که چگونه ساختمان و تجهیزات خود را مدیریت کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اجرای دیتاسنتر و اتاق سرور و سیستم خنک سازی آن با کارشناسان شرکت فراز شبکه کارنو تماس بگیرید.

 

PUE  خوب چیست؟

آیا استاندارد طلایی برای (PUE) وجود دارد؟ نه واقعا. در حالی که رهبران فناوری مانند گوگل و مایکروسافت می‌توانند اعداد بسیار نزدیک به 1 را برای (اثربخشی مصرف انرژی) مدیریت کنند، اغلب در شرکت‌های کوچک‌تر امکان پذیر نیست.

مهم‌تر از آن، (اندازه) تنها عامل در (PUE) نیست. برخی از موارد، به طور کامل خارج از کنترل مرکز داده هستند. نمونه بارز آب و هواست. دیتاسنترها باید گرما و رطوبت ساختمان خود را به دقت کنترل کنند. در غیر این صورت، تجهیزات ممکن است بیش از حد گرم شود، خراب شود یا حتی از کار بیفتد. بنابراین یک مرکز داده در آب و هوای سردتر و خشک‌تر می‌تواند (PUE) کمتری نسبت به مرکز داده در آب و هوای گرم و مرطوب داشته باشد.

برای تعیین نوع اثربخشی مصرف انرژی که می‌توانید از یک مرکز داده محلی انتظار داشته باشید، خوب است بدانید که سایر مراکز داده یا شرکت‌های هم‌محل در منطقه می‌توانند (PUE) را برای شما مدیریت کنند.

 

چرا باید به PUE اهمیت دهید؟

بنابراین، چرا باید اثربخشی مصرف انرژی دیتاسنتر را اندازه‌گیری کنید؟

دلیل اول این است که، در واقع، یک مرکز داده با امتیاز (PUE) بالا و (در نتیجه کارایی کمتر)، منابع انرژی را هدر می‌دهد، اجرای آن گران‌تر است و این هزینه‌ها به شما منتقل می‌شود.

دلیل دوم این است که کاهش (PUE) از نظر زیست محیطی اهمیت دارد. سازندگان تجهیزات کامپیوتری سخت کار کرده‌اند تا ماشین‌ها و قطعات کارآمدتری طراحی کنند که مصرف انرژی را کاهش دهند. مدیران برتر جهان نیز در تمام صنایع علاقه خود را به حمایت از شیوه‌های سازگار با محیط زیست نشان داده‌اند.

مراکز داده برای بهبود PUE چه کاری می‌توانند انجام دهند؟

بهبود بهره وری مصرف انرژی مرکز داده آنقدرها که فکر می‌کنید، بدون مانع نیست. تعداد سرورها و پیکربندی آنها – حتی نوع کابینت سرور انتخاب شده – می‌تواند به شدت بر مصرف انرژی تأثیر بگذارد. کاهش مصرف برق سرور با استفاده از تجهیزات کارآمد انرژی، کابل‌کشی مناسب و پیکربندی‌های شبکه و استفاده از مجازی‌سازی در صورت امکان می‌تواند تقاضای انرژی را کاهش دهد. اما این تنها بخشی از واقعیت امر است.

حفظ دما، سطح رطوبت و جریان هوا صحیح نیز می‌تواند بر امتیازات PUE تأثیر بگذارد. دیتاسنترها باید دریابند که چگونه هوای سرد را به سرورها برسانند و هوای گرم تولید شده را حذف کنند. این بدان معناست که نه تنها به نحوه مدیریت جریان هوا، بلکه به محل فیزیکی و مکان سرورها نیز توجه کنید.

با استفاده از تکنیکی به نام «خنک کردن هوای رایگان» (حرکت هوای گرم به بیرون از ساختمان و جایگزینی آن با هوای خنک‌تر)، دیتاسنترها می‌توانند بار کاری سیستم خنک کننده را کاهش دهند و میزان قابل توجهی در مصرف انرژی و (پول) صرفه جویی کنند.

آیا کاری وجود دارد که می‌توانید برای ارتقای اثربخشی مصرف برق انجام دهید؟ به طور مستقیم خیر؛ اما می‌توانید استفاده خود را از خدمات مرکز داده بهینه کنید تا بیش از آنچه واقعاً نیاز دارید مصرف نکنید. این کار نه تنها به مرکز داده کمک می‌کند تا کارایی خود را حفظ کند، بلکه می‌تواند به بودجه شما نیز کمک کند.

PUE (Power Usage Effectiveness) یکی از معیارهای اصلی برای سنجش بهره‌وری انرژی در مراکز داده است. این شاخص با تقسیم کل توان مصرفی مرکز داده بر توان مصرفی تجهیزات IT محاسبه می‌شود. عدد PUE هرچه به 1 نزدیک‌تر باشد، نشان‌دهنده بهره‌وری بالاتر و مصرف کمتر انرژی در بخش‌های غیراصولی است. برای بهبود PUE، مراکز داده می‌توانند اقدامات زیر را انجام دهند:

1. استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده کارآمد
بهینه‌سازی جریان هوا:
استفاده از کف کاذب برای هدایت دقیق هوای سرد به رک‌ها.
نصب کاورهای سرد و گرم (Cold Aisle/Hot Aisle Containment) برای جداسازی جریان هوای سرد و گرم.
جلوگیری از نشت هوا و بهینه‌سازی فشار هوا.
خنک‌کننده‌های هوشمند:
استفاده از چیلرهای با راندمان بالا.
استفاده از فناوری‌های خنک‌کننده مایع یا خنک‌کننده غوطه‌وری (Immersion Cooling).
استفاده از خنک‌کننده طبیعی (Free Cooling):
در مناطقی با آب‌وهوای سرد، می‌توان از دمای محیط بیرونی برای کاهش دمای مرکز داده استفاده کرد.

2. بهبود طراحی و مدیریت انرژی
طراحی مدرن:
استفاده از تجهیزات با کارایی بالا (مانند رک‌های ماژولار و سرورهای بهینه).
طراحی معماری مناسب برای کاهش مصرف انرژی.
نظارت مستمر بر مصرف انرژی:
نصب سیستم‌های مانیتورینگ برای شناسایی بخش‌های پرمصرف.
مدیریت و بهینه‌سازی مصرف برق بر اساس داده‌های مانیتورینگ.

3. استفاده از تجهیزات IT کم‌مصرف
سرورها و تجهیزات مدرن:
جایگزینی سرورهای قدیمی با مدل‌های کم‌مصرف و پربازده.
استفاده از تجهیزات ذخیره‌سازی SSD که برق کمتری مصرف می‌کنند.
مجازی‌سازی (Virtualization):
کاهش تعداد سرورها و استفاده از فناوری‌های مجازی‌سازی برای بهره‌وری بالاتر.
سیستم‌های توزیع برق کارآمد:
استفاده از PDU (Power Distribution Unit) هوشمند برای کاهش تلفات برق.

4. تولید انرژی پایدار و کاهش اتکا به منابع سنتی
استفاده از منابع تجدیدپذیر:
نصب پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی برای تأمین بخشی از انرژی مرکز داده.
بازیافت حرارت:
استفاده از گرمای تولیدشده توسط تجهیزات IT برای گرمایش ساختمان یا تأمین انرژی سایر بخش‌ها.

5. بهره‌گیری از نرم‌افزارهای مدیریت و هوش مصنوعی
نرم‌افزارهای مدیریت مصرف انرژی:
ابزارهایی که الگوهای مصرف انرژی را تحلیل و راهکارهای بهینه ارائه می‌دهند.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین:
پیش‌بینی نیازهای انرژی و تنظیم خودکار سیستم‌ها برای مصرف بهینه.

6. بهینه‌سازی UPS و سیستم‌های برق اضطراری
استفاده از UPS با بهره‌وری بالا:
کاهش تلفات انرژی در انتقال و ذخیره برق.
باتری‌های مدرن:
جایگزینی باتری‌های قدیمی با مدل‌های جدید و کارآمدتر.

7. استفاده از کف کاذب و Raised Floor
توزیع بهینه جریان هوا:
کف‌های کاذب می‌توانند جریان هوای سرد را مستقیماً به تجهیزات حساس هدایت کنند.
کاهش نقاط داغ:
با طراحی مناسب کف کاذب، از تجمع گرما جلوگیری می‌شود که نیاز به خنک‌کننده را کاهش می‌دهد.

زیرساخت مرکز داده و قدرت پردازش درون آن به انرژی زیادی نیاز دارد و مراکز داده ای که به طور موثر کار نمی کنند، انرژی بیشتری مصرف خواهند کرد. نظارت بر معیارهایی مانند PUE برای ارزیابی عملکرد دیتاسنتر شما مفید است. سازمان‌ها و مدیران مراکز داده می‌توانند از این معیار یک بار برای اندازه گیری کارایی مرکز داده خود و سپس برای اندازه گیری تأثیر هرگونه تغییر ایجاد شده در مرکز داده استفاده کنند. این کار به کاهش مصرف برق و هزینه‌های انرژی کمک می‌کند.

شما می‌توانید با کمک و راهنمایی کارشناسان شرکت فراز شبکه کارنو زیرساخت مرکز داده‌ خود را کامل کنید. امیدواریم که از این مقاله استفاده کرده باشید.