Որքա՞ն ուժ է պետք տվյալների կենտրոնին:

Ժամանակակից թվային աշխարհում տվյալների կենտրոններն անտեսանելի շարժիչներ են, որոնք առաջնորդում են ամեն ինչ՝ տեսանյութերի հոսքից և ամպային հաշվարկից մինչև առցանց բանկինգ և արհեստական ​​բանականություն: Բայց թեև մենք զգում ենք արագ բեռնվող կայքերի և իրական ժամանակի տվյալների հասանելիության հարմարավետությունը, մարդկանց մեծամասնությունը հազվադեպ է հաշվի առնում հսկայական ենթակառուցվածքը, որն անհրաժեշտ է դա հնարավոր դարձնելու համար: Այդ ենթակառուցվածքի ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկը էլեկտրաէներգիան է:

Տվյալների կենտրոնները էներգիայի ինտենսիվ օբյեկտներ են, որտեղ տեղակայված են հազարավոր սերվերներ, ցանցային սարքավորումներ և հովացման համակարգեր: Բայց որքան էներգիա է պետք տվյալների կենտրոնին: Պատասխանը կախված է մի քանի գործոններից, այդ թվում՝ տվյալների կենտրոնի չափից, օգտագործվող տեխնոլոգիայից, հովացման ենթակառուցվածքից և էլեկտրաէներգիայի արդյունավետ կառավարումից:

Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք, թե ինչն է որոշում ա տվյալների կենտրոնի էներգիայի սպառումը, ինչպես է այն չափվում, ինչու է այն կարևոր, և ինչպես են ժամանակակից տվյալների կենտրոնները ձգտում դառնալ ավելի էներգաարդյունավետ կայունության մասին ավելի ու ավելի մտահոգված աշխարհում:

Հասկանալով հիմունքները. Ի՞նչ է տվյալների կենտրոնը:

Նախքան էներգիայի կարիքների մեջ ընկնելը, կարևոր է հասկանալ, թե ինչ է տվյալների կենտրոնը: Տվյալների կենտրոնը մասնագիտացված հաստատություն է, որը պահում և կառավարում է համակարգչային համակարգերը և հարակից բաղադրիչները, ինչպիսիք են սերվերները, պահեստավորման սարքերը, անջատիչները և անվտանգության համակարգերը: Այս կենտրոնները ծառայում են որպես ողնաշար վեբ կայքերի հոսթինգի, ամպային ծառայությունների կառավարման, տվյալների պահպանման և ընկերությունների կամ անհատների համար հավելվածներ գործարկելու համար:

Տվյալների կենտրոնները տատանվում են փոքր սենյակներից, որոնք պարունակում են սարքավորումների մի քանի դարակ, մինչև հարյուր հազարավոր քառակուսի ոտնաչափ տարածք զբաղեցնող հսկայական օբյեկտներ, որոնք հայտնի են որպես տվյալների հիպերմասշտաբային կենտրոններ, որոնք շահագործվում են տեխնոլոգիական հսկաների կողմից, ինչպիսիք են Amazon-ը, Google-ը, Microsoft-ը և Facebook-ը:

Ինչպես է էներգիան օգտագործվում տվյալների կենտրոնում

Ա տվյալների կենտրոնի էներգիայի սպառումը շատ ավելին է, քան պարզապես աշխատող համակարգիչները: Փաստորեն, սերվերների սնուցումը միայն պատկերի մի մասն է: Հիմնական ոլորտները, որտեղ էներգիան սպառվում է, ներառում են.

• ՏՏ սարքավորումներ . սերվերներ, պահեստավորման համակարգեր և ցանցային սարքեր:

• Սառեցման համակարգեր . օդորակիչներ, սառեցնող սարքեր և օդափոխիչներ գերտաքացումից խուսափելու համար:

• Էլեկտրաէներգիայի բաշխում . տրանսֆորմատորներ, անխափան սնուցման աղբյուրներ (UPS) և պահեստային գեներատորներ:

• Լուսավորություն և անվտանգություն . Լույսեր, տեսախցիկներ և հրդեհաշիջման համակարգեր:

Քանի որ այս ամբողջ սարքավորումը պետք է աշխատի անընդհատ՝ օրը 24 ժամ, տարին 365 օր, էներգիայի սպառումը շարունակական է և նշանակալի:

Տվյալների կենտրոնի միջին էներգիայի սպառումը

Տվյալների կենտրոնի էներգիայի կարիքները կարող են շատ տարբեր լինել, բայց ընդհանուր պատկերացում կազմելու համար եկեք նայենք որոշ ընդհանուր սցենարների:

Փոքր տվյալների կենտրոններ

Փոքր բիզնեսի կամ ձեռնարկության տվյալների կենտրոնը, որը սպասարկում է մեկ ընկերության, կարող է օգտագործել 100 կՎտ (կՎտ) մինչև 500 կՎտ հզորություն: Սա բավական է մի քանի հարյուրից մի քանի հազար սերվերներ սնուցելու համար՝ կախված այն բանից, թե որքան արդյունավետ են դրանք օգտագործվում:

Միջին չափի տվյալների կենտրոններ

Միջին չափի տվյալների կենտրոնները կարող են սպառել 1-ից 5 մեգավատ (ՄՎտ) էներգիա: Մեկ մեգավատը հավասար է 1000 կիլովատտի, ուստի սա արդեն զգալի թռիչք է։ Այս տվյալների կենտրոնները կարող են հյուրընկալել տասնյակ հազարավոր վիրտուալ մեքենաներ կամ կայքեր:

Hyperscale տվյալների կենտրոններ

Ամպային պրովայդերներին կամ խոշոր կորպորացիաներին պատկանող լայնածավալ օբյեկտները կարող են սպառել 10 ՄՎտ-ից մինչև 100 ՄՎտ էներգիա: Որպեսզի պատկերացնենք, որ 100 ՄՎտ-ը մոտավորապես նույնքան էներգիա է, որն օգտագործվում է Միացյալ Նահանգների 100,000 միջին տների կողմից: «Facebook»-ը, «Google»-ը և «Microsoft»-ը գործում են տվյալների հսկայական կենտրոններ, որոնք հաճախ աշխատում են հատուկ կառուցված ենթակառուցվածքով և վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներով:

Էլեկտրաէներգիայի օգտագործման արդյունավետություն (PUE)

Հասկանալու համար, թե որքան արդյունավետ է տվյալների կենտրոնն օգտագործում իր հզորությունը, ոլորտի փորձագետները հաճախ դիմում են չափման, որը կոչվում է էներգիայի օգտագործման արդյունավետություն (PUE): Սա օբյեկտի ընդհանուր հզորության հարաբերակցությունն է միայն ՏՏ սարքավորումների կողմից օգտագործվող հզորությանը:

Բանաձև:

PUE = Հաստատությունների ընդհանուր հզորությունը / ՏՏ սարքավորումների հզորությունը

• իդեալական 1.0 PUE-ն  է և նշանակում է, որ յուրաքանչյուր վտ օգտագործվում է հաշվարկների համար:

• նշանակում 1.5 PUE-ն  է, որ ՏՏ հզորության յուրաքանչյուր Վտ-ի դիմաց ևս 0.5 Վտ օգտագործվում է սառեցման, լուսավորության կամ այլ գործառույթների համար:

Ժամանակակից, էներգաարդյունավետ տվյալների կենտրոնները հաճախ ունեն 1.1 կամ 1.2-ին մոտ PUE-ներ, մինչդեռ հին կամ պակաս արդյունավետ սարքավորումները կարող են ունենալ 2.0-ից բարձր PUE:

Գործոններ, որոնք ազդում են տվյալների կենտրոնի հզորության կարիքների վրա

Եկեք բաժանենք հիմնական տարրերը, որոնք ազդում են տվյալների կենտրոնի սպառման էներգիայի վրա:

1. Սերվերի խտություն

Փոքր տարածքում ավելի շատ սերվերներ մեծացնում են ինչպես հաշվողական հզորության, այնպես էլ հովացման կարիքը: Բարձր խտության դարակաշարը կարող է քաշել 10–20 կՎտ կամ ավելի, մինչդեռ ցածր խտությունը կարող է օգտագործել ընդամենը 2–4 կՎտ:

2. Սառեցման տեխնոլոգիա

Սառեցումը տվյալների կենտրոնի ոչ ՏՏ էներգիայի ամենամեծ մատակարարներից մեկն է: Ավանդական օդորակումը էներգատար է, մինչդեռ ժամանակակից մեթոդները, ինչպիսիք են հեղուկ սառեցումը կամ ազատ օդի սառեցումը (որն օգտագործում է արտաքին օդը), կարող են զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի կարիքները:

3. Վիրտուալացում և արդյունավետություն

Վիրտուալիզացիան թույլ է տալիս մի քանի հավելվածներ աշխատել ավելի քիչ ֆիզիկական մեքենաների վրա՝ նվազեցնելով ընդհանուր սարքաշարը և էներգիայի օգտագործումը: Տվյալների կենտրոնները, որոնք ավելի լավ են օգտագործում վիրտուալացումը, հաճախ ավելի քիչ էներգիա են սպառում յուրաքանչյուր հաշվողական առաջադրանքի համար:

4. Սարքավորումների տարիքը և արդյունավետությունը

Հին սերվերները և ցանցային սարքավորումները հաճախ ավելի շատ էներգիա են սպառում և ավելի շատ ջերմություն են արտադրում, քան ժամանակակից, էներգաարդյունավետ մեքենաները: Ենթակառուցվածքների արդիականացումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի սպառումը:

5. Գտնվելու վայրը և կլիման

Ավելի զով կլիմայական վայրերում տվյալների կենտրոնները կարող են հովացման համար ավելի քիչ էներգիայի կարիք ունենալ: Ահա թե ինչու շատ տվյալների կենտրոններ տեղակայված են այնպիսի վայրերում, ինչպիսիք են Իսլանդիան կամ Սկանդինավիան, որտեղ դրսի օդը կարող է օգտագործվել սերվերների սառեցման համար տարվա մեծ մասը:

Տվյալների կենտրոնի էներգիայի սպառման իրական աշխարհի օրինակներ

Էներգիայի օգտագործման մասշտաբը ավելի լավ հասկանալու համար ստորև բերված են մի քանի իրական օրինակներ.

• Google-ի տվյալների կենտրոններ . Google-ը հաղորդել է, որ մեկ տարվա ընթացքում օգտագործել է մոտ 5,6 տերավատ/ժամ (TWh) էլեկտրաէներգիա՝ ամբողջ աշխարհում իր տվյալների կենտրոնները սնուցելու համար: Դա համեմատելի է միջին չափի երկրի էլեկտրաէներգիայի տարեկան օգտագործման հետ:

• Facebook (Meta) . Facebook-ի տվյալների կենտրոնները սպառում են մոտ 3–4 ՄՎտ յուրաքանչյուր շենքի համար, իսկ մեծ համալսարանները կարող են ունենալ բազմաթիվ շենքեր:

• Hyperscale Data Center Campus . Մեկ հիպերմասշտաբային կամպուսը կարող է ունենալ 50 ՄՎտ կամ ավելի ընդհանուր ծանրաբեռնվածություն, որը բավարար է ամբողջ քաղաքները սնուցելու համար:

Էլեկտրաէներգիայի արժեքը տվյալների կենտրոնում

Էլեկտրաէներգիան տվյալների կենտրոնների համար ամենամեծ գործառնական ծախսերից մեկն է, որը հաճախ զիջում է միայն անձնակազմին: Մեկ ՄՎտ էներգիան արժե մոտավորապես $700,000-ից $1 մլն տարեկան՝ կախված տեղական էներգիայի գներից և օբյեկտի արդյունավետությունից:

10 ՄՎտ տվյալների կենտրոնի համար դա նշանակում է տարեկան 7-10 միլիոն դոլար միայն էլեկտրաէներգիայի ծախսերի համար: Ահա թե ինչու էներգասպառման նվազեցումը նույնիսկ փոքր տոկոսով կարող է հանգեցնել հսկայական խնայողության:

Կայունություն և կանաչ էներգիայի միտումներ

Կլիմայի փոփոխության և ածխածնի արտանետումների հետ կապված աճող մտահոգության պայմաններում տվյալների կենտրոնները ենթարկվում են աճող ճնշման՝ ավելի էկոլոգիապես մաքուր դառնալու համար: Շատ ընկերություններ ներդրումներ են կատարում հետևյալում.

• Վերականգնվող էներգիա . Google-ը, Amazon-ը և Microsoft-ը պարտավորվել են սնուցել իրենց տվյալների կենտրոնները 100% վերականգնվող էներգիայով քամու, արևի և հիդրոէներգիայի միջոցով:

• Ածխածնի փոխհատուցում . որոշ ընկերություններ գնում են ածխածնի վարկեր՝ իրենց արտանետումները փոխհատուցելու համար:

• Էներգաարդյունավետ ձևավորում . Նոր տվյալների կենտրոններ են կառուցվում ցածր PUE դիզայնով, բարելավված օդի հոսքի համակարգերով և ավելի արդյունավետ հովացման տեխնոլոգիաներով:

Տվյալների կենտրոնները նաև փորձարկում են AI-ի վրա հիմնված էներգիայի կառավարումը՝ օգտագործելով մեքենայական ուսուցման ալգորիթմներ՝ օպտիմալացնելու էներգիայի բաշխումը և հովացումը՝ հիմնված աշխատանքային ծանրաբեռնվածության պահանջների վրա:

Տվյալների կենտրոնների ապագա հզորության կարիքները

Տվյալների պահպանման, ամպային հաշվարկների և արհեստական ​​ինտելեկտի համաշխարհային պահանջարկը արագորեն աճում է: Արդյունքում տվյալների կենտրոնները կշարունակեն ընդլայնվել և ավելի շատ էներգիա սպառել:

Ըստ Էներգետիկայի միջազգային գործակալության (IEA), տվյալների կենտրոններն ամբողջ աշխարհում օգտագործել են մոտավորապես 200 TWh էլեկտրաէներգիա 2022 թվականին, և ակնկալվում է, որ այս թիվը զգալիորեն կաճի, հատկապես AI-ի և բարձր արդյունավետության հաշվարկների (HPC) աճով:

Նոր տեխնոլոգիաները և ավելի խելացի ձևավորումները կարևոր նշանակություն կունենան էներգիայի աճող պահանջարկը կայունության նպատակների հետ հավասարակշռելու համար:

Եզրակացություն

Այսպիսով, որքան էներգիա է անհրաժեշտ տվյալների կենտրոնին: Պատասխանը կախված է օբյեկտի չափից և նպատակից, սակայն այն կարող է տատանվել հարյուրավոր կիլովատներից փոքր տեղակայման դեպքում մինչև ավելի քան 100 մեգավատ հզորություն հիպերմասշտաբային համալսարանում: Էլեկտրաէներգիան կապված չէ միայն սերվերների աշխատանքի վրա, այն նաև անհրաժեշտ է հովացման, էլեկտրաէներգիայի բաշխման և սարքավորումների շահագործման համար:

Թվային ծառայությունների աճող պահանջարկի պայմաններում տվյալների կենտրոններն ապագայում միայն ավելի էներգատար կդառնան: Այնուամենայնիվ, էներգաարդյունավետության, վերականգնվող էներգիայի ինտեգրման և ենթակառուցվածքի ավելի խելացի կառավարման առաջընթացը օգնում է ժամանակակից տվյալների կենտրոններին նվազեցնել իրենց շրջակա միջավայրի հետքը՝ միաժամանակ բավարարելով հաշվողական գլոբալ կարիքները:

Տվյալների կենտրոնների էներգիայի դինամիկան հասկանալը կարևոր է տեխնոլոգիական մասնագետների, բիզնես առաջնորդների և բնապահպանական քաղաքականություն մշակողների համար: Անկախ նրանից, թե դուք սերվերային ֆերմա եք կառուցում, թե օգտվում եք ամպային ծառայություններից, չտեսնված էլեկտրաէներգիան, որը սնուցում է մեր թվային աշխարհը, գլոբալ էներգետիկ լանդշաֆտի կարևոր մասն է: