Prezentacje projektów - "Zielone" chmury obliczeniowe Wraz z postępującą cyfryzacją rośnie zarówno zapotrzebowanie na nowe centra przetwarzania danych, jak i ilość zużywanej przez nie energii elektrycznej. Zlokalizowane na całym świecie centra przetwarzania danych, z których większość oferuje różnoraką funkcjonalność, w tym magazynowanie danych i inne usługi określane jako "chmury obliczeniowe", odpowiedzialne są za emisję zanieczyszczeń stanowiącą połowę emisji przypisywanej branży lotniczej oraz przekraczającą emisję, za którą odpowiedzialna jest cała Holandia. Dlatego finansowani przez UE naukowcy opracowują metody ograniczenia wpływu centrów przetwarzania danych na środowisko naturalne. Gospodarka cyfrowa Ze względu na tysiące procesorów i dysków wymagających chłodzenia, centra przetwarzania danych zużywają porównywalną ilość energii do chłodzenia urządzeń, co do ich zasilania. Dlatego infrastruktura obsługująca chmury obliczeniowe jest dobrym celem potencjalnej poprawy energooszczędności. "Na każdy kilowat energii elektrycznej, zużywany przez centrum przetwarzania danych, przypada dodatkowy kilowat energii, uwalniany w postaci ciepła", tłumaczy dr Massimo Bertoncini, pracownik firmy Engineering Ingegneria Informatica in Italy. "Wraz z powstawaniem na całym świecie nowych centrów przetwarzania danych, które mają na celu sprostanie zapotrzebowaniu na usługi cyfrowe, zasilanie i chłodzenie powyższych centrów stają się coraz większym wyzwaniem ekologicznym". Dr Bertoncini był koordynatorem zespołu naukowców, którzy podczas 30 miesięcy zmagali się z powyższym wyzwaniem. Wyniki prac z zakresu energooszczędności, zrealizowanych przez powyższych naukowców w ramach projektu o nazwie "Proekologiczne, aktywne zarządzanie zużyciem energii w informatycznych centrach usługowych" ('Green active management of energy in IT service centres' - GAMES), który uzyskał wsparcie finansowe w kwocie 3 milionów euro ze strony Komisji Europejskiej, wkrótce znajdą zastosowanie komercyjne. Dowiedziono, że rozwiązania opracowane przez uczestników inicjatywy GAMES pozwalają ograniczyć zużycie energii w centrach przetwarzania danych o 20 %. Członkowie konsorcjum GAMES badali skuteczne metodologie oraz technologie, które pozwalają zwiększać energooszczędność urządzeń informatycznych, wychodząc z założenia, że zwiększenie energooszczędności infrastruktury pozwoli jednocześnie w równym stopniu ograniczyć zużycie energii podsystemu chłodzenia i zasilania. "By zwiększyć energooszczędność centrów przetwarzania danych niezbędne jest zrozumienie sposobu wykorzystania energii przez urządzenia. Dlatego skupiliśmy się na opracowaniu skutecznych rozwiązań z zakresu monitorowania, pozwalających w czasie rzeczywistym dostosowywać wydajność i sposób pracy centrum przetwarzania danych", tłumaczy koordynator projektu GAMES. Członkowie zespołu projektowego opracowali metodologie, narzędzia i usługi informatyczne, a także innowacyjne metryki, skupiając się na nowej generacji centrów przetwarzania danych. Kluczowym elementem obranego przez nich podejścia było zbadanie i wdrożenie technologii oraz metodologii pozwalających mierzyć ilość energii zużywanej przez infrastrukturę informatyczną w bardziej dokładny sposób i na wielu poziomach (w tym na poziomie pojedynczego serwera). Powyższe rozwiązanie oparte jest na mieszanym podejściu, łączącym monitorowanie w czasie rzeczywistym z inteligentnym przetwarzaniem danych, umożliwiającym tworzenie predykcyjnych modeli zużycia energii. W podejściu tym uwzględniono zachowanie równowagi pomiędzy energooszczędnością a potrzebami przedsiębiorstw, w oparciu o gwarancje zachowania poziomu świadczonych usług ('Service Level Agreements' - SLA oraz 'Quality of Service' - QoS). Chociaż współczesne centra przetwarzania danych są bardziej energooszczędne, niż ich poprzednicy, jedynie 60 % zużywanej przez nie energii służy do zasilania serwerów, procesorów itd. Reszta energii elektrycznej zasila urządzenia chłodzące oraz systemy gwarantujące ciągłość pracy. Na drodze do optymalnego wykorzystania energii Zużycie energii w centrach przetwarzania danych mierzy się stosując tzw. "współczynnik wydajności energetycznej" ('power-usage effectiveness" - PUE), który oblicza się dzieląc całkowitą ilość energii dostarczoną do centrum przetwarzania danych przez ilość energii dostarczoną do urządzeń informatycznych. Idealne PUE przyjmuje wartość 1, natomiast zwykle, w warunkach rzeczywistych, obserwuje się wartości od 1,83 do 1,92. Uczestnicy inicjatywy GAMES wdrożyli i przetestowali opracowaną przez siebie technologię monitorowania i adaptacji w czasie rzeczywistym w obrębie dwóch dużych i stosunkowo energooszczędnych centrów przetwarzania danych o zróżnicowanych profilach, zlokalizowanych w Pont Saint Martin (Włochy) oraz w Stuttgarcie (Niemcy). W przypadku centrum należącego do firmy Engineering, zlokalizowanego w Pont Saint Martin, służącego głównie do świadczenia usług z zakresu hostingu aplikacji, udało się zoptymalizować współczynnik PUE z 1,35 do 1,25, co oznacza dużą oszczędność energii. Natomiast w Stuttgarcie, w obrębie centrum wysokowydajnego przetwarzania danych, należącego do tamtejszego Uniwersytetu, system GAMES pozwolił osiągnąć podobny stopień optymalizacji, pomimo odmiennych technologii i zastosowań tego centrum. "Udowodniliśmy, że powyższe podejście sprawdza się niezależnie od technologii i od funkcji realizowanej przez poszczególne centra przetwarzania danych", tłumaczy dr Bertoncini. "Stworzone przez nas rozwiązanie umożliwia operatorom centrów przetwarzania danych zidentyfikowanie najlepszych praktyk, umożliwiających zwiększenie energooszczędności centrum bez ograniczania jego wydajności". Przykładowo, w jednym centrum przetwarzania danych opłacalne może się okazać zmniejszenie częstotliwości pracy procesorów, podczas gdy w przypadku innego centrum optymalne podejście może polegać na przeniesieniu obciążenia obliczeniowego z jednego serwera na drugi, lub też wykorzystanie wszystkich serwerów w 80 %, zamiast wykorzystywać kilka w 100 %". Natomiast dzięki technice adaptacji niewykorzystywane w danej chwili serwery mogą być wyłączane. "Zawsze niezbędne jest osiągnięcie kompromisu pomiędzy energooszczędnością, a wydajnością: większa wydajność oznacza większe zużycie energii. Kluczem jest znalezienie odpowiedniej równowagi, w celu oferowania usług o optymalnej jakości, przy możliwie najniższych kosztach energetycznych", zauważa dr Bertoncini. Kolejnym elementem prac projektowych było zbadanie i skatalogowanie różnorakich zastosowań centrów przetwarzania danych, w przypadku których mamy do czynienia z podobnymi wzorcami zużycia energii. Powyższe prace umożliwiły członkom zespołu projektowego stworzenie zestawu najlepszych praktyk oraz zoptymalizowanie sprzętowych i aplikacyjnych funkcji adaptacyjnych, w celu osiągnięcia odpowiedniego kompromisu pomiędzy SLA, wydajnością oraz zużyciem energii. W ramach projektu udostępniono także internetową bazę powyższych dobrych praktyk. Poprawa wydajności energetycznej centrów przetwarzania danych pozwoli nie tylko chronić środowisko naturalne, ale także przyniesie korzyści finansowe operatorom tych centrów. Prąd niezbędny do zasilania dużego centrum przetwarzania danych może kosztować nawet 10 milionów euro rocznie. Nie dziwi zatem, że operatorzy centrów przetwarzania danych są bardzo zainteresowani pracami zrealizowanymi przez uczestników inicjatywy GAMES. "Spotkaliśmy się z dużym zainteresowaniem ze strony przedstawicieli środowiska przemysłowego", twierdzi dr Bertoncini. "Obecnie wdrażamy opracowane przez nas rozwiązanie w obrębie posiadanych przez nas centrów przetwarzania danych, a następnie zaoferujemy je klientom". Uczestnicy projektu GAMES pragną ponadto rozpocząć prace nad nową inicjatywą, której celem będzie dalsze rozwijanie powyższych technologii oraz dodatkowe zwiększenie wydajności energetycznej. Wraz z postępującą cyfryzacją wielu branż, począwszy od sektora bankowego, aż po opiekę zdrowotną i władze państwowe oraz upowszechnianiem się chmur obliczeniowych, szacuje się, że w ciągu najbliższych pięciu lat ilość danych przetwarzanych w obrębie chmur obliczeniowych wzrośnie sześciokrotnie, natomiast centra przetwarzania danych będą rozbudowywane w tempie bliskim 20 % rocznie. W celu uniknięcia podobnego wzrostu kosztów środowiskowych i energetycznych niezbędne będzie projektowanie centrów przetwarzania danych oraz zarządzanie nimi w sposób uwzględniający wydajność energetyczną. Projekt GAMES uzyskał wsparcie finansowe w ramach Siódmego Programu Ramowego UE (7PR). Odnośnik do projektu na stronie CORDIS: - informacje na temat 7PR w bazie danych CORDIS - informacje na temat projektu GAMES w bazie danych CORDIS Odnośnik do strony internetowej projektu: - strona internetowa projektu "Proekologiczne, aktywne zarządzanie zużyciem energii w informatycznych centrach usługowych" - 'Green active management of energy in IT service centres' Pozostałe odnośniki: - stona internetowa Agendy Cyfrowej Komisji Europejskiej
