نمایش ها: 0 نویسنده: ویرایشگر سایت زمان انتشار: 2025-06-09 مبدا: محل
در دنیای دیجیتال امروز ، مراکز داده موتورهای نامرئی هستند که همه چیز را از جریان ویدیو و محاسبات ابری گرفته تا بانکداری آنلاین و هوش مصنوعی هدایت می کنند. اما در حالی که ما راحتی وب سایت های بارگیری سریع و دسترسی به داده های زمان واقعی را تجربه می کنیم ، بیشتر افراد به ندرت زیرساخت های عظیم مورد نیاز برای این کار را در نظر می گیرند. یکی از مهمترین مؤلفه های آن زیرساخت ها قدرت است.
مراکز داده امکانات فشرده انرژی هستند که هزاران سرور ، تجهیزات شبکه و سیستم های خنک کننده را در خود جای داده اند. اما فقط یک مرکز داده به چقدر قدرت نیاز دارد؟ پاسخ بستگی به عوامل مختلفی از جمله اندازه مرکز داده ، فناوری مورد استفاده ، زیرساخت های خنک کننده و چگونگی مدیریت قدرت دارد.
در این مقاله ، ما بررسی خواهیم کرد که چه چیزی را تعیین می کند مصرف انرژی مرکز داده ، چگونگی اندازه گیری آن ، چرا اهمیت دارد و چگونه مراکز داده مدرن تلاش می کنند تا در جهان به طور فزاینده ای نگران پایداری باشند ، با انرژی بیشتری پیدا کنند.
قبل از غواصی به نیازهای قدرت ، درک این نکته مهم است که یک مرکز داده چیست. یک مرکز داده یک مرکز تخصصی است که سیستم های رایانه ای و اجزای مرتبط با آن مانند سرورها ، دستگاه های ذخیره سازی ، سوئیچ ها و سیستم های امنیتی را ذخیره و مدیریت می کند. این مراکز به عنوان ستون فقرات برای میزبانی وب سایت ها ، مدیریت خدمات ابری ، ذخیره داده ها و اجرای برنامه های کاربردی برای شرکت ها یا افراد خدمت می کنند.
مراکز داده از اتاقهای کوچک حاوی چند قفسه تجهیزات گرفته تا امکانات عظیم پوشش صدها هزار فوت مربع ، معروف به مراکز داده HyperScale ، که توسط غول های فنی مانند آمازون ، گوگل ، مایکروسافت و فیس بوک اداره می شوند ، متغیر است.
بوها مصرف انرژی مرکز داده فقط فراتر از اجرای رایانه ها است. در حقیقت ، نیرو دادن به سرورها تنها بخشی از تصویر است. مناطق اصلی که در آن انرژی مصرف می شود شامل موارد زیر است:
تجهیزات فناوری اطلاعات : سرورها ، سیستم های ذخیره سازی و دستگاه های شبکه.
سیستم های خنک کننده : تهویه مطبوع ، چیلرها و فن ها برای جلوگیری از گرمای بیش از حد.
توزیع برق : ترانسفورماتورها ، منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) و ژنراتورهای پشتیبان.
روشنایی و امنیت : چراغ ها ، دوربین ها و سیستم های سرکوب آتش.
از آنجا که تمام این تجهیزات باید به طور مداوم 24 ساعت در روز ، 365 روز در سال کار کنند - مصرف قدرت مداوم و قابل توجه است.
نیازهای قدرت یک مرکز داده می تواند بسیار متفاوت باشد ، اما بیایید به برخی از سناریوهای مشترک نگاه کنیم تا یک درک کلی داشته باشیم.
یک مرکز داده کوچک یا یک شرکت تجاری که به یک شرکت واحد خدمت می کند ممکن است در هر جایی بین 100 کیلووات (کیلو وات) تا 500 کیلو وات قدرت استفاده کند. این کافی است که بسته به میزان استفاده از آنها ، چند صد تا چند هزار سرور را تأمین کنید.
مراکز داده متوسط می توانند 1 تا 5 مگاوات (مگاوات) قدرت مصرف کنند. یک مگاوات برابر با 1000 کیلووات است ، بنابراین این یک جهش قابل توجه است. این مراکز داده می توانند ده ها هزار دستگاه مجازی یا وب سایت میزبان باشند.
امکانات در مقیاس بزرگ متعلق به ارائه دهندگان ابر یا شرکت های بزرگ می تواند 10 مگاوات تا بیش از 100 مگاوات انرژی مصرف کند. برای چشم انداز این ، 100 مگاوات تقریباً همان مقدار قدرت استفاده شده توسط 100000 خانه متوسط در ایالات متحده است. فیس بوک ، گوگل و مایکروسافت همگی چنین مراکز داده گسترده ای را اداره می کنند ، که اغلب توسط زیرساخت های سفارشی و منابع انرژی تجدید پذیر تأمین می شوند.
برای درک اینکه چگونه یک مرکز داده از قدرت خود استفاده می کند ، کارشناسان صنعت اغلب به یک متریک به نام اثربخشی استفاده از قدرت (PUE) مراجعه می کنند. این نسبت قدرت کل تسهیلات به نیرویی است که به تنهایی توسط تجهیزات IT استفاده می شود.
PUE = قدرت تسهیلات کل / قدرت تجهیزات IT
یک PUE 1.0 ایده آل است و به معنای استفاده از هر وات برای محاسبات است.
یک PUE 1.5 به این معنی است که برای هر وات از آن قدرت ، 0.5 وات دیگر برای خنک کننده ، روشنایی یا سایر کارکردها استفاده می شود.
مراکز داده مدرن و کارآمد با انرژی اغلب دارای PUE های نزدیک به 1.1 یا 1.2 هستند ، در حالی که امکانات قدیمی تر یا کمتر کارآمد ممکن است دارای PUE های بالاتر از 2.0 باشد.
بیایید عناصر اصلی را که بر میزان قدرت یک مرکز داده مصرف می کند ، تجزیه کنیم.
سرورهای بیشتر در یک فضای کوچک ، نیاز به قدرت محاسبات و خنک کننده را افزایش می دهند. یک قفسه با چگالی بالا ممکن است 10-20 کیلو وات یا بیشتر جلب کند ، در حالی که یک چگالی کم ممکن است فقط 2-4 کیلو وات استفاده کند.
خنک کننده یکی از بزرگترین قرعه کشی انرژی غیر IT در یک مرکز داده است. تهویه مطبوع سنتی پر انرژی است ، در حالی که تکنیک های مدرن مانند خنک کننده مایع یا خنک کننده هوا آزاد (که از هوای خارج استفاده می کند) می تواند نیازهای انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
مجازی سازی به چندین برنامه اجازه می دهد تا در دستگاه های فیزیکی کمتری اجرا شوند و باعث کاهش سخت افزار و مصرف برق می شوند. مراکز داده ای که از مجازی سازی بهتر استفاده می کنند ، اغلب در هر کار محاسباتی قدرت کمتری مصرف می کنند.
سرورهای قدیمی و تجهیزات شبکه اغلب از قدرت بیشتری استفاده می کنند و گرمای بیشتری نسبت به ماشین های مدرن و با انرژی تولید می کنند. به روزرسانی زیرساخت ها می تواند مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
مراکز داده در آب و هوای خنک تر ممکن است برای خنک کننده به انرژی کمتری نیاز داشته باشند. به همین دلیل بسیاری از مراکز داده در مکانهایی مانند ایسلند یا اسکاندیناوی واقع شده اند ، جایی که می توان از هوای خارج برای خنک کردن سرورها در بیشتر سال استفاده کرد.
برای درک بهتر مقیاس مصرف انرژی ، در اینجا چند نمونه در دنیای واقعی آورده شده است:
مراکز داده Google : Google گزارش داد که از حدود 5.6 ساعت Terawatt-Hours (TWH) برق در یک سال واحد استفاده می کند تا مراکز داده خود را در سطح جهان تأمین کند. این قابل مقایسه با مصرف سالانه برق یک کشور متوسط است.
فیس بوک (متا) : مراکز داده فیس بوک در هر ساختمان حدود 3-4 مگاوات مصرف می کنند و دانشگاه های بزرگ ممکن است دارای چندین ساختمان باشند.
یک پردیس مرکز داده HyperScale : یک پردیس واحد Hyperscale می تواند بار کل 50 مگاوات یا بیشتر داشته باشد ، به اندازه کافی برای قدرت کل شهرها.
قدرت یکی از بزرگترین هزینه های عملیاتی برای مراکز داده است ، که اغلب فقط برای کارکنان دوم است. بسته به قیمت انرژی محلی و کارآیی تسهیلات ، یک مگاوات قدرت تقریباً 700000 تا 1 میلیون دلار در سال هزینه می کند.
برای یک مرکز داده 10 مگاواتی ، این به تنهایی به 7 میلیون دلار تا 10 میلیون دلار در سالانه در هزینه های برق ترجمه می شود. به همین دلیل کاهش مصرف برق حتی با درصد کمی می تواند منجر به پس انداز گسترده شود.
با افزایش نگرانی در مورد تغییرات آب و هوا و انتشار کربن ، مراکز داده تحت فشار فزاینده ای قرار می گیرند تا سازگار با محیط زیست باشند. بسیاری از شرکت ها در حال سرمایه گذاری در:
انرژی تجدید پذیر : گوگل ، آمازون و مایکروسافت متعهد شده اند که مراکز داده خود را با 100 ٪ انرژی تجدید پذیر از طریق باد ، خورشیدی و هیدرو تأمین کنند.
جبران کربن : برخی از شرکت ها اعتبار کربن را برای جبران انتشار گازهای گلخانه ای خود خریداری می کنند.
طراحی کارآمد با انرژی : مراکز داده جدید با طرح های کم فشار ، سیستم های جریان هوا بهبود یافته و فن آوری های خنک کننده کارآمدتر ساخته می شوند.
مراکز داده همچنین با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین برای بهینه سازی توزیع برق و خنک کننده بر اساس تقاضای بار کار ، در حال آزمایش با مدیریت انرژی مبتنی بر هوش مصنوعی هستند.
تقاضای جهانی برای ذخیره سازی داده ها ، محاسبات ابری و هوش مصنوعی به سرعت در حال رشد است. در نتیجه ، مراکز داده همچنان به گسترش و مصرف قدرت بیشتری ادامه خواهند داد.
براساس آژانس بین المللی انرژی (IEA) ، مراکز داده در سراسر جهان تقریباً 200 TWH برق را در سال 2022 استفاده می کنند و انتظار می رود این تعداد به ویژه با افزایش AI و محاسبات با کارایی بالا (HPC) رشد چشمگیری داشته باشد.
فن آوری های جدید و طرح های باهوش تر در تعادل افزایش تقاضای برق با اهداف پایداری بسیار مهم خواهند بود.
بنابراین ، یک مرکز داده به چه مقدار قدرت نیاز دارد؟ پاسخ به اندازه و هدف تسهیلات بستگی دارد ، اما می تواند از صدها کیلووات در یک مجموعه کوچک تا بیش از 100 مگاوات در یک پردیس HyperScale متغیر باشد. قدرت فقط مربوط به نگه داشتن سرورها نیست بلکه برای خنک کننده ، توزیع برق و عملیات تسهیلات نیز لازم است.
با افزایش تقاضا برای خدمات دیجیتال ، مراکز داده فقط در آینده انرژی بیشتری پیدا می کنند. با این حال ، پیشرفت در بهره وری انرژی ، ادغام انرژی تجدید پذیر و مدیریت زیرساخت هوشمندتر به مراکز داده مدرن کمک می کند تا ضمن پاسخگویی به نیازهای محاسباتی جهانی ، ردپای محیط زیست خود را کاهش دهند.
درک پویایی قدرت مراکز داده برای متخصصان فناوری ، رهبران تجارت و سیاست گذاران محیط زیست به طور یکسان ضروری است. این که آیا شما در حال ساختن یک مزرعه سرور هستید یا از خدمات ابری استفاده می کنید ، برق غیب که به دنیای دیجیتال ما قدرت می دهد ، بخش مهمی از چشم انداز جهانی انرژی است.
