Problemas de refrigeración y energía: cómo funcionan los centros de datos

Oct 27 2013
La computación en la nube, los servicios de correo electrónico y los medios de transmisión deben ser manejados por computadoras interconectadas. Descubra cómo funcionan los centros de datos.
¿El subproducto de todo ese poder de cómputo? Calor. Piense en qué tan caliente se calienta su computadora portátil y luego piense en cuántos componentes se ejecutan en una sola sala de servidores.

Los centros de datos deben tener controles ambientales estrictos y recibir o generar cantidades masivas de energía para mantener las cosas en funcionamiento. Y estos son costosos.

Dado que los servidores y otros equipos no funcionan muy bien en temperaturas extremas, la mayoría de los centros de datos tienen enormes sistemas de refrigeración y flujo de aire que consumen grandes cantidades de energía y, a veces, agua. Los sensores deben estar en su lugar para monitorear las condiciones ambientales para que se puedan hacer los ajustes.

No es solo la temperatura lo que es un problema. Hay que controlar factores como la humedad. En 2011, Facebook tenía una nube real, no del tipo digital, formada en uno de sus centros de datos, lo que resultó en el reinicio de algunos servidores y cortes en el suministro eléctrico debido a la lluvia dentro del edificio. Como resultado, modificaron su sistema de administración de edificios e hicieron que los servidores fueran un poco más resistentes a la intemperie.

Los racks de servidores a menudo se organizan en filas que crean pasillos donde los servidores están todos uno frente al otro o todos de espaldas entre sí para controlar el flujo de aire y la temperatura de manera más eficiente. El pasillo al que se enfrentan es el pasillo frío, y el aire del pasillo caliente se canaliza en consecuencia.

El consumo de energía es otra preocupación importante. Es absolutamente necesario que estas instalaciones tengan acceso constante a la energía adecuada; algunas incluso tienen sus propias subestaciones eléctricas. Una métrica utilizada para juzgar la eficiencia energética del centro de datos es la eficacia del uso de energía (PUE). Es un cálculo del uso total de energía dividido por el uso de energía únicamente con fines de cálculo. Los puntajes PUE de Yahoo, Google y Facebook están alrededor de 1.1 o 1.2 para algunos de sus grandes centros de datos, aunque 2.0 es más típico de la industria. Eso significa que la mitad de la energía se destina a la computación y la otra mitad a otras tareas o desperdicio [fuentes: Mone, Levy]. La firma consultora McKinsey & Company descubrió que el centro de datos promedio en realidad solo usaba entre el 6 y el 12 por ciento de su energía para hacer trabajo de cómputo y el resto se perdía inactivo mientras esperaba la próxima oleada de tráfico, probablemente debido a un exceso de aprovisionamiento de recursos. del miedo a los retrasos y el tiempo de inactividad [fuente: Glanz ].

Se están haciendo muchas cosas para reducir la energía de los centros de datos y otras necesidades de recursos. Las salas de servidores solían mantenerse a unos 60 grados Fahrenheit (15,6 Celsius), pero la tendencia en los centros de datos más eficientes desde el punto de vista energético es mantenerlos a unos 80 grados Fahrenheit (26,7 Celsius), al menos en el pasillo frío, aunque no todo el mundo ha adoptado esta práctica [fuentes: Mone, Levy ]. Aparentemente, los servidores funcionan bien a esta temperatura y requieren menos energía relacionada con el enfriamiento.

Existe una tendencia creciente a utilizar refrigeración al aire libre , extrayendo aire del exterior en lugar de hacer funcionar muchas unidades de aire acondicionado y enfriadores que consumen mucha energía. Otra tendencia es ubicar los centros de datos cerca de fuentes listas de agua que puedan reciclarse para refrigeración, como el centro de datos de Google en Finlandia, que utiliza agua de mar. Otra es ubicar centros de datos en climas fríos.

Los cambios en el equipo informático real también pueden ayudar. Muchos componentes en los centros de datos pierden energía, lo que significa que parte de la energía que usan nunca llega a hacer el procesamiento real, se desperdicia. Reemplazar los servidores más antiguos por modelos más nuevos y con mayor eficiencia energética obviamente ayuda. Pero el equipo también se puede rediseñar para que requiera menos energía. La mayoría de los centros de datos usan servidores estándar y otros equipos, pero tanto Google como Facebook usan servidores personalizados. Los de Google se diseñaron para eliminar componentes innecesarios, como tarjetas gráficas, y para minimizar la pérdida de energía en la fuente de alimentación y el regulador de voltaje. Los paneles que contienen el logotipo del fabricante se omiten para permitir un mejor flujo de aire hacia y desde los componentes, y la empresa fabrica algunos de sus propios equipos de red.

Además, también se puede hacer que los procesadores y los ventiladores disminuyan la velocidad cuando no se necesitan. Los servidores más eficientes también tienden a emitir menos calor, lo que reduce aún más el consumo de energía necesario para la refrigeración. Los servidores ARM de bajo consumo, creados originalmente para dispositivos móviles pero rediseñados para usos de servidor, también se están abriendo paso en los centros de datos.

El uso de las aplicaciones fluctúa dependiendo de lo que se esté haciendo y en qué momento en varios software y aplicaciones web, cualquiera de las cuales tiene diferentes necesidades de recursos. La gestión de recursos de aplicaciones es importante para aumentar la eficiencia y reducir el consumo. El software se puede escribir a la medida para que funcione de manera más eficiente con la arquitectura del sistema. La virtualización de servidores también puede reducir el consumo de energía al reducir la cantidad de servidores en ejecución.

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