Veri Merkezi Enerji Maliyetlerinin ve Karbonun BT Kullanıcılarına Paylaştırılması Yazısı 161 Revizyon 1 Yazan Neil Rasmussen Özet BT kullanıcılarına giden enerji maliyetlerini ve karbonu ölçmek ve paylaştırmak için, karmaşık yazılımlar ve araçlar mı gerekiyor? Yoksa, enerji maliyeti ve karbon paylaşımı için, basit ve düşük maliyetli yöntemlerle idare edebilir miyiz? Ne kadar hassas olmamız gerekiyor? Bu doküman, enerji maliyetleri ve karbon paylaşımı stratejileri ve bunların hassaslıkları açısından genel bilgiler salıyor. Dokümanda, büyük ya da küçük, yeni ya da eski, herhangi bir veri merkezinin maliyetleri ve karbonu paylaştırmasının kolay ve ucuz olduunu, ancak hassas olunması istendiinde, harcamaların ve karmaşıklıın arttıını ve yatırımın getirisinin azaldıını gösteriyoruz. İ Bir bölüme geçiş yapmak için, üzerine tıklayın Giriş 2 Amaç nedir? 2 Ölçüme karşı modelleme 4 Kaç noktayı ölçmemiz gerekiyor? Enerjinin BT kullanıcılarına paylaştırılması Enerjinin karbona dönüştürülmesi BT kullanıcılarına rehberlik salanması 6 10 12 13 Sonuç 15 Kaynaklar 16 Ek 17
Giriş Veriler, tipik veri merkezlerinin ihtiyaçları olandan çok daha fazla enerji kullandıklarını gösteriyor. Mevcut veri merkezlerinin enerji kullanımını azaltmak için kısa vadeli maliyet etkin fırsatların ve yeni veri merkezlerinin tasarımlarını etkileyecek temel fırsatların olduu yaygın bir şekilde kabul edilmektedir. Bu, her ikisi de, enerji tüketimini azaltmanın minimum olumsuz toplumsal ve ekonomik maliyetlere sahip fırsatları arayan hükümet düzenleyicileri ve şirket yöneticileri için, veri merkezlerini ilginç bir hedef haline getirmiştir. Tarihsel olarak, veri merkezi tasarımları ve çalışmaları, güvenilirlie ve kapasiteye odaklanmıştır. Bu da, veri merkezlerinin verimlilik için optimize edilmemesi gibi talihsiz bir duruma yol açmıştır. Aslında, bir veri merkezinin verimlilik amacıyla tasarlandıı bir yer tanımlamak zordur, çünkü; ekipman tasarımcılarının, sistem entegratörlerinin, kontrol programcılarının, kurucuların, yüklenicilerin, BT müdürlerinin ve operatörlerinin baımsız kararlarının tümünün, toplam enerji performansı üzerinde önemli katkıları vardır. Son zamanlarda, çalışmalar enerji kullanımının BT operasyonlarının önemli bir maliyet kalemi olduunu ve bazı durumlarda BT donanımının kendisinin maliyetlerini aştıını göstermiştir. Bu maliyet baskısı, veri merkezlerinin enerji kullanımlarında çok daha etkin olabileceklerinin farkına varılmasıyla birleştirildiinde, pek çok veri merkezi operatörünün enerji yönetimini bir öncelik haline getirmelerine neden olmuştur. Altyapı enerji kullanımını başarılı bir şekilde yönetmek ve enerji maliyetlerini ve karbonu BT kullanıcılarına paylaştırmak için gerekli bilgiyi salamak amacıyla, enerji yönetimi süreci ne kadar basit olabilir ve ne kadar ölçüm yapılması gerekir? Yanıtın şu olduunu göstereceiz: Herkesin derhal uygulayabilecei, çok az ölçüme sahip, son derece basit bir süreç, verimli bir enerji yönetimi programı açısından yeterince iyi olan doruluu salayacaktır. Amaç nedir? Bir veri merkezinin enerji verimliliinin veya karbon etkilerinin deerlendirilmesi için, genellikle üç farklı sistem hedefi vardır: Tek seferlik veya periyodik olarak performansın kıyaslanması Enerjinin veya karbonun dierlerine düz geçiş paylaşımı Altyapı enerji kullanımının veya karbonun etkilerini azaltmak için, bilginin kullanılması Belirli bir veri merkezi için, bu hedeflerden (ya da hedef kombinasyonlarından) hangisinin seçildiini bilmek önemlidir,
çünkü; doru bir anlayış, teknik uygulamayı önemli oranda etkiler. Enerji verimliliinin veya karbonun etkisinin tek seferlik veya periyodik olarak kıyaslanması, devam eden bir enerji yönetimi programının soruşturulması veya başlatılması gerekip gerekmediini belirlemek açısından faydalı olabilir. Buradaki konsept şudur; karşılaştırmanın dier benzer veri merkezleriyle karşılaştırılabilir veya onlardan daha iyi bir performansı ortaya çıkarması durumunda, belki de tüm sorun göz ardı edilebilir. Dier yandan, karşılaştırmanın performansın dier karşılaştırılabilir veri merkezlerine göre daha kötü olduunu ortaya çıkarması durumunda, devam eden bir enerji yönetimi programının iyi sonuçlar dourması mümkündür. Tek başına bu hedefin gerçekleştirilmesinin, enerji kullanımının veya karbonun etkilerinde düşüşleri bildiren veya tahrik eden, eyleme geçirilebilir bilgiler salamadıı not edilmelidir. Ne yazık ki; pek çok veri merkezi operatörü, bu hedefle işe başlar ve sonuçlardan düş kırıklıına urar. Etkiyi azaltma faydaları elde etmek için, birazdan tanımlanacak olan bir ya da iki hedefin uygulanması gerekir.. ş Bazı veri merkezleri, hesap bazında veya sunucu bazında fiziksel veri merkezi altyapısı sunarak veya BT altyapısı salayarak, dier kuruluşlara veri merkezi fayda salayıcıları gibi hareket ederler. Veri merkezi müşterilerine, enerji ya da karbon için paylaştırma yapılması ya da hatta fatura çıkarılması bir gereklilik olabilir. Bu, dahili bir kurumsal gereklilik veya bir uyum gereklilii olabilir ya da sözleşmeye balı olarak zorunlu kılınabilir. Burada amaç, enerji kullanımlarını veya karbon etkilerini azaltacak davranışsal deişiklikler yapmak için, veri merkezi müşterilerine finansal veya başka teşvikler salamaktır, örnein; kullanılmayan sunucuların kapatılması, güç yönetimi fonksiyonlarının etkinleştirilmesi, gereksiz depolamanın yönetilmesi veya sunucuların sanallaştırılması. Tipik bir veri merkezinde, enerji verimlilii için, BT'nin yönetilerek, enerji tasarrufu elde etme ve karbon etkilerini azaltma fırsatı son derece büyüktür, veri merkezindeki mevcut olgunluk ve sanallaştırma düzeylerine balı olarak bu oran, %10 - %80 arasında deişir. BT yenilemeleri sırasında, olası iyileştirmelerin pek çou aslında ücretsiz olduu veya ucuz bir şekilde aşamalı olarak gerçekleştirildii için, enerji maliyetlerinin ş
veya karbonun etkilerinin düz geçiş paylaşımı, başarılı ve maliyet etkin bir enerji yönetimi programına temel bir katkıda bulunabilir. Elektrik maliyetini ve karbon etkisini BT planlayıcılarına ve kullanıcılarına bırakın Ş Enerji maliyetlerini paylaştırmanın basamaklı etkisi Gerçek maliyetler ortaya koyan daha akıllı, daha çevreci BT kararları Toplam maliyetleri ve çevre üzerindeki etkileri azaltın Tüm veri merkezlerinde, fiziksel altyapı (güç, soutma, aydınlatma, kontroller, vs.), temel bir enerji tüketici ve karbon etkisi yaratıcı faktördür. Veri merkezi altyapısının enerji kullanımını karşılaştırmak için kullanılan ölçü, Güç Kullanımının Verimlilii ya da PUE'dir (PUE'nin karşıtı DCiE olarak adlandırılır ve o da bir ölçü olarak kullanılır). Pek çok veri merkezinde, fiziksel altyapı tarafından tüketilen güç, BT yükleri tarafından kullanılan güçten fazladır (PUE > 2). Bu nedenle, fiziksel altyapıda enerji kullanımının azaltılması, yüzde bazında, neredeyse BT yükünün azaltılması kadar önemlidir. Burada amaç, BT yükü üzerinde olumsuz bir etki yaratmadan, enerji tüketimini azaltacak olan donanım, konfigürasyon veya ayarlar üzerinde deişiklikler yapma fırsatlarını belirlemek ve nicelemek için gerekli veriyi salamaktır. Tipik bir veri merkezinde, enerji verimlilii açısından fiziksel altyapının yönetilmesiyle enerji ve karbon etkisi alanında tasarruf salama fırsatı büyüktür, veri merkezinin durumuna, ayarlarına, konfigürasyonuna ve yüküne balı olarak bu oran, %10 - %40 arasında deişir. Daha önceki bölümde tanımlanmış olan hedeflerin ikisi de enerji maliyetlerinin BT'ye paylaştırılması ve fiziksel altyapı enerji tüketiminin yönetimi, tipik veri merkezinde önemli oranda enerji ve karbon azaltma fırsatları sunarlar. Belirli bir veri merkezi için, toplam enerji kullanımını ve karbon etkisini azaltma hedefini
dikkate alırken, önce bu hedeflerden hangisinin (veya ikisinin de) seçileceine karar vermek gerekir. Veri merkezlerinin enerji verimliliinin ve karbon etkisinin ölçülmesi ile ilgili üç hedefle ilgili daha önceki tartışma, aşaıdaki anahtar gözlemleri akla getirir: BT davranışları ve fiziksel altyapı birlikte yönetildiinde, enerji ve karbonda %20 - %90 arasındaki tasarruflarla, tipik veri merkezlerinin enerji tüketimini azaltma konusunda çok büyük fırsatlar vardır. Tek başına karşılaştırma, hiçbir şeyi iyileştirmez. Bu, bir enerji ve karbon azaltma planının merkezi bir bölümü olarak kabul edilemez. Kullanımı, temel olarak enerji yönetimi konusunda kullanıma açılacak kaynak miktarının belirlenmesine yardımcı olmaktır. Enerjinin ve karbonun BT kullanıcılarına paylaştırılması, BT yayılımları konusunda akılcı enerji tasarrufu kararları verebilmeleri için gerekli araçları salar. (a) Enerji maliyetlerinin BT'ye paylaştırılması ve (b) fiziksel altyapı enerjisinin kullanımının yönetilmesi, önemli tasarruf fırsatları sunar, ancak iki hedef bir araya getirildiinde, fırsatlar parçaların toplamını aşar. Amaç, enerji kullanımında ve karbonun etkisinde toplam bir azalma elde etmek ise, karşılaştırmaya daha az odaklanarak, yukarıdaki hedeflerin birleştirilmesi, en iyi stratejidir. Bu hedeflerin hepsine birlikte ulaşmaya çalışmak, büyük, karmaşık ve pahalı bir taahhüt müdür? Bu tip bir çabanın kabul edilebilir bir yatırım getirisi olacak mı? Bunun yanıtı şudur; sorun doru şekilde algılanırsa, hedeflerin tümünü gerçekleştirmek oldukça basit ve maliyet etkindir. Yalnızca bu da deil; veri merkezi operatörleri de anında sonuçlar elde etmeye başlayabilirler. Bu dokümanın kalan bölümünde bunun nasıl mümkün olabilecei anlatılmıştır. Ölçüme karşı modelleme Enerji yönetimi konusundaki bilgilerle ilgili çou tartışma, enerjinin ölçümüne odaklanır. Yine de, enerji yönetimi ile ilgili herhangi bir akılcı yaklaşım, ölçülen enerji kullanımının biraz yorumlanmasını ya da anlamlandırılmasını gerektirir. İyileştirmeler yapmak veya herhangi bir eylemde bulunmak için, çeşitli deişikliklerin enerji tüketimi üzerinde ne gibi etkileri olacaını biraz anlamak gerekir.
İyileştirme fırsatlarını tanımlamak ve nicelendirmek için ölçümleri nasıl kullanacaımızı anlamadan önce, veri merkezinin nasıl çalıştıına dair bir model olmalıdır. Bir soutulmuş su deposunun çektii elektrik gücünü ölçmek, tek başına pompanın beklenen performans parametreleri dahilinde çalışıp-çalışmadıı, başlangıçta boyutunun doru belirlenip-belirlenmedii, herhangi bir valf ya da programlama deişikliinin enerji kullanımını azaltıpazaltmayacaı veya farklı bir pompanın daha düşük enerji kullanımıyla aynı fonksiyonu yerine getirip getirmeyecei konularında bir kavrayış salamaz. Enerji konusundaki iyileştirme fırsatlarını anlamak için, elimizde dolaylı (deneyimli uzmanların bilgileri) ya da açık (yazılım araçları) modeller bulunmalıdır. Enerji maliyetlerinin BT kullanıcılarına paylaştırılması hedefi bile, modeller gerektirir. Sunucuların güç tüketimleri dorudan ölçülebilse ve muhtemelen BT kullanıcılarıyla ilişkili olsa da, bir veri merkezindeki gücün çou sunucu dışındaki yükler tarafından kullanılır ve bu enerji kullanımlarını BT kullanıcıları ile ilişkilendirmek için, bir modele ihtiyaç vardır. Şekil 2'de, Genel bir veri merkezi enerji yönetimi süreci gösterilmiştir:
IT changes (server retirement, virtualization, device improvements) Ş Bir veri merkezi enerji yönetimi sürecinin, model ve analiz fonksiyonlarının mevcut BT ve altyapı planlama faaliyetlerine nasıl entegre edileceini ve sonuçta enerji tüketiminde nasıl düşüş elde edileceini gösteren bilgi akış şeması IT systems (servers, storage, network) Data center Physical infrastructure systems (power, cooling, lights) Power measurements Configuration Information Device information Operating conditions data Model PUE with supporting data Energy and carbon allocations to IT Analysis IT planning and deployment Recommended changes Infrastructure planning and operations Physical infrastructure changes (configuration, settings, devices) Şekil 1'deki enerji yönetimi sürecinde, iki temel iyileştirme yolu vardır. Şemanın en üstünde, BT deişiklikleri, veri merkezi modelinden gelen enerji ve karbon verilerine karşılık yapılır. Şemanın en altında, fiziksel altyapı deişiklikleri, modelden gelen enerjiyle ilgili yol göstermelere karşılık uygulanır. Her iki durumda da ölçüm kullanılır, ancak iyileştirmeleri elde etmek için yorum ve yıl gösterme salayan, modeldir. Yukarıdaki şemada tanımlanan sistemin, bir önceki bölümde tanımlanmış olan üç veri merkezi enerji yönetimi hedefini de üzerinde topladıını unutmayın: Bu sistem, karşılaştırma için veriler salar, BT'ye enerji ve karbonu paylaştırır ve fiziksel altyapının iyileştirilmesi konusunda kılavuz bilgiler salar. Bir model ve süreç olmadan yapılan ölçümler, çok az deere sahiptir. Bununla birlikte, basit bile olsa modeller, eksik ölçümlerle birlikte, önemli oranda deere sahip olabilir. Elektrik Verimlilii Veri Merkezlerinin Ölçümü Özet olarak, veri merkezi verimliliini ölçmenin temel amaçlarından birisi, o veri merkezi için doru bir modelin oluşturulmasına katkıda bulunacak bilgiler elde etmektir. Veri merkezi verimlilii konusunda eyleme yönelik bilgiler salayan şey ölçüm deil, modeldir. Bu konunun daha eksiksiz bir tartışması, APC Yazısı 154 Veri Merkezleri için Elektrik Verimliliinin Ölçülmesi'nde yer almaktadır. İ lgili kaynak APC Yazısı 154
Eer bir veri merkezinin mükemmel bir modeli yaratılabilseydi, herhangi bir ölçüm yapma gerei de olmazdı. Model, BT yükünün doası, nicelii ve çalışma koşulları hakkında eksiksiz bilgiler içerirdi, modelde tüm altyapı donanımlarının özellikleri ve çalışma koşulları yer alırdı ve model, geçmişe yönelik hava verilerini girdi olarak kabul ederdi. Model, tüm enerji akışlarını hesaplayabilirdi. Pratik dünyada, BT cihaz konfigürasyonları ve çalışma koşulları, altyapı arayüzleri ve çalışma koşulları, ve arızalar, tıkanmış filtreler veya birbirileriyle etkileşim içerisinde olan klimalar gibi beklenmedik çalışma koşulları hakkında tam verileri elde etme güçlüü nedeniyle, bu tip mükemmel bir model elde edilemez. Bir veri merkezinin mükemmel bir modeli çok büyük miktarda özel programlama ve veri bakımı gerektirse de, altyapının ve kullanıma alınan BT cihazlarının yalnızca kaba bir envanteri, bunların konfigürasyonları ile ilgili bilgiler (N+1, 2N, vs.) ve BT ve altyapı cihazlarının elektriksel özellikleri ile ilgili bazı temel bilgiler kullanılarak, şaşırtıcı derecede iyi bir model geliştirilebilir. Şekil 3'de, tipik bir veri merkezinin fiziksel altyapısının basitleştirilmiş modelinin yazılım uygulaması örnei gösterilmiştir. Ş Tipik veri merkezi konfigürasyonları için, bir veri merkezi altyapısı modelleme aracı örnei (ücretsiz internet tabanlı araç) Enerji tüketimini yönetmek ve azaltmak için, bir çeşit veri merkezi modeline ihtiyaç olduu açıktır. Bu tip bir model, gerçekten ölçüm ihtiyacını ortadan kaldırabilir ya da ölçüm işlemini basitleştirebilir mi? Altyapı enerji kullanımını başarılı bir şekilde yönetmek ve enerji maliyetlerini ve karbonu BT kullanıcılarına paylaştırmak için gerekli bilgiyi salamak amacıyla, bir model ne kadar basit olabilir ve ne kadar ölçüm yapılması gerekir? Bu sorunun yanıtı, çok az
ölçüme sahip son derece basit bir modelin, bir enerji yönetimi programı için, kabul edilebilir bir doruluk oranı salayabileceidir. Kaç noktayı ölçmemiz gerekiyor? Ş Enerji ölçümü yaklaşımlarının karşılaştırılması Verinin nasıl kullanılacaını anlamadıınız sürece, bir şeyi ölçmeye başlamamanız gerektii, temel bir ölçüm prensibidir. Yanlış bir zamanda veya yetersiz hassaslıkta veya koşullarla ilgili detaylar olmadan yapılan bir ölçümün, daha sonra eksik ya da işe yaramaz olduu ortaya çıkabilir. Dier yandan, son derece hassas aşırı ölçüm ise, son derece maliyetli ve külfetli olabilir, ancak basit bir ölçümle karşılaştırıldıında, çok az ek fayda salayabilir. Veri merkezi operatörleri kendi enerji yönetimi sistemlerini geliştirme girişiminde bulunduunda, bu sorunların tümü ortaya çıkmaktadır. Bir ölçüm sisteminin amacı, yönetim sisteminin hedeflerini karşılayabilecek, en basit ve en ucuz ölçüm protokolünü kullanmaktır. Bir sistemin, veri merkezinin enerji kullanımı hakkında, ne karmaşıklıkta eksiksiz bilgiler salaması gerekir? Bir ölçüm sistemi ne basitlikte olabilir? Sorunu anlamak için, iki uç vakanın yeteneklerini karşılaştırabiliriz: kapsamlı bir enerji ölçümü sistemine karşılık, kabaca bir tahmin sistemi. Kabaca tahmin Tamamen ücretsiz Büyük hatalar Sorunların kaynaı hakkında derinlemesine bilgi yok? Kapsamlı ölçüm ve yazılım araçları Pahalı ve karmaşık Yüksek hassasiyet Yatırım getirisi ve senaryo analizi mümkün Karmaşıklık ve maliyet açısından çok büyük etkileri olabilecek ölçüm hassaslıı ve sıklıı konularını dikkate almadan, bir yönetim sisteminde ölçümden söz etmek eksik olur. Bir referans olarak, bir veri merkezinde, %2'lik bir doruluk koşulu ile, tüm cihazların ve devrelerin enerji kullanımını ölçen ve kaydeden gerçek zamanlı bir enerji ölçüm sistemini dikkate alabiliriz. Tablo 1'de 1MW'lık bir veri merkezinin koşulları ve maliyeti ile ilgili bir tahmin gösterilmiştir. Bu uç gösterge sistemi ile, her bir BT cihazına elektrik kullanımını doru bir şekilde atayabilir ve kullanıcıları uygun şekilde bilgilendirerek faturalandırabiliriz. Dahası, her bir altyapı cihazının
elektrik kullanımını doru şekilde belirleyebilir ve sonra, iyileştirme gereken alanları saptamak için, bunları beklenen deerlerle karşılaştırma girişiminde bulunabiliriz. Ayrıca bu tip bir sistem, büyük bir konfigürasyon ve veri bakım yatırımı isteyen, karmaşık bir yazılım sistemi gerektirir. Ne yazık ki; bu tip bir sistemin maliyeti, veri merkezi altyapısının toplam maliyetinin önemli bir bölümünü oluşturur ve ayrıca veri merkezinin bir yıllık toplam enerji maliyetinin de neredeyse yarısına denk gelir. Bu nedenle, beklenen yatırım getirisi baz alındıında, bu tip bir ölçüm sisteminin maliyeti yaklaşık 10'un katsayısı kadar azalmadıkça, bu tip bir sistem pratik deildir. Bu durumda bile, bu tip bir sistemin kurulumu, oldukça büyük bir sermaye gideri ve karmaşık ve riskli bir kurulum süreci gerektirir, özellikle de mevcut veri merkezinde. Bu nedenle, bir toplam veri toplama sistemi, olası ancak kullanışsız olarak deerlendirilmelidir. ş 1MW deerli bir veri merkezi için yüksek dorulua sahip bir enerji izleme sisteminin maliyeti ş Bundan sonra, hiç ölçüm yapmadıımız, ikinci uç vakayı dikkate alın. Bu tip bir sistem aslında ücretsizdir. Burada kullanacaımız tek girdi, veri merkezindeki sunucu adedidir. Kamu kuruluşundan aylık bir elektrik faturasının gelmesini bile beklemeyiz, çünkü; genellikle veri merkezi için özel bir ölçüm cihazı bile yoktur. 1 Bu normalde tek bir ölçüm cihazı ile yapılamaz bu, birden fazla ölçüm cihazından veri toplanmasını gerektirir.
Yalnızca sunucu adedini dikkate alarak, veri merkezinin sunucu başına enerji kullanımını kabaca tahmin etmeye çalışabiliriz. Sunucu başına veri merkezi enerji kullanımı, sunucuların kendileri tarafından kullanılan enerjiyi içerir, ancak ayrıca a oluşturma, depolama, güç donanımı, soutma donanımı, aydınlatmalar ve yardımcı cihazlar tarafından kullanılan enerjiyi de içerir. Hiçbir ölçüm yapılmadan, genellikle sunucu başına ne kadar soutma gücü, aydınlatma gücü, vs. kullanıldıının kabaca bir tahminini yapmak için, veri merkezlerinin kurulu üssünden gelen istatistiki ortalama verileri kullanabiliriz. Tipik depolama ve a oluşturma donanımlarının bir kombinasyonuna sahip olan, tipik ortalama sunucular salayan bir veri merkezi için kullanılan fiziksel altyapının tipik konfigürasyonunun olacaını varsayabiliriz. Bu bilgiye dayalı tahminler, bir uzman danışman tarafından ya da yukarıdaki Şekil 3'de gösterilen ücretsiz araç gibi bir yazılım aracı tarafından salanabilir. Birleştirilmiş bilgiye dayalı tahminler, veri merkezi için kabaca modelimizi oluşturur. Bu sistemin doruluu, Tablo 2'de özetlenmiştir. Bu ölçümsüz sistem ile, enerji ve karbon maliyetlerini kullanıcılara ortalama sunucu başına bazında bölebiliriz, ancak bu durumda doruluk oranı yalnızca +/- %36 civarında olur. İdeal olmasa da, bunlar yine de davranışsal deişiklikler yapmaları konusunda BT kullanıcıları açısından faydalı kılavuz bilgilerdir ve enerji ve karbon maliyetleri daha fazla dorulukla salanmış olsa, çou BT davranışsal deişiklikleri etkilenmeyecektir. Bununla birlikte, bu tip bir sistem BT kullanıcılarına faydalı bilgiler salasa da, tüm veriler endüstri ortalamalarına göre tahmin edildii için, sistem veri merkezinin güç veya soutma altyapısı iyileştirmeleri açısından yardımcı olacak bilgiler salamaz. Buna ramen, maliyetsiz olarak kayda deer bir fayda elde edilebilir ve bu ölçümsüz sistem, enerji maliyetlerini derhal kontrol etmeye başlamak isteyen, ancak çok az zamanı olan ya da hiç kaynaı olmayan veri merkezi operatörlerince dikkate alınmalıdır. Bu dokümanın sonundaki ekte, bu yaklaşımla işe nasıl başlanması gerektiine dair pratik bir kılavuz yer almaktadır. 1MW deerli bir veri merkezi için düşük maliyetli bir enerji izleme sisteminin doruluu 2 Alt sistemin enerji tahminlerindeki hatalar, matematiksel olarak ortogonaldir, bu nedenle birleştirilmiş hata, alt sistem hatalarının karelerinin toplamının kareköküdür
ş ş Doal olarak, enerji verilerinin toplanma stratejileri ile ilgili önceki iki uç örnek, bizi enerji yönetimi hedeflerine ulaşmamızı salayacak, ancak düşük maliyetli ve yatırım getirisi yüksek, "yeterince iyi" veri doruluu salayan başka ara veri toplama stratejileri olup olmadıı sorusuna yöneltiyor. Bu sorunun yanıtlanmasına yardımcı olması için, Tablo 3'de, bir enerji yönetimi sistemine maliyet ve karmaşıklık eklemenin, doruluu ve maliyeti nasıl artırdıı gösterilmiştir. Tablodaki her bir satır, daha önceki bölümde tartışıldıı gibi, yalnızca sunucu adetlerini baz alan maliyetsiz bir sistemden başlayarak, yönetim sistemine bir modelleme veya ölçüm özelliinin eklenmesini temsil eder. Özellikler eklendikçe, hata azalır ve sistem maliyeti artar. BT paylaştırma hatası, standart bir sunucu gibi tanımlamış bir BT özellii birimine, enerji ve karbon atamada ortaya çıkan hata olarak tanımlanır. Belirli bir sunucuya enerji atama hatası, tabloda tanımlanan hatalara göre çok daha büyük olabilir. Sunucuların sınıflandırılması ve tüm BT cihazlarının ölçülmesi gibi, tabloda listelenen bazı özellikler, belirli sunuculara enerji ve karbon atanmasındaki doruluu önemli oranda artırır. Bu konu, bu dokümanın daha sonraki bölümlerinde detaylı olarak tartışılacaktır. ş ş ş Modelleme ve ölçüm özelliklerinin eklenmesi, 1 MW deerli bir veri merkezinin yönetim sistemi doruluunu ve maliyetini etkiler. 3 BT paylaştırma hatası, PUE hatasından daha küçük olabilir, çünkü; PUE ile balantılı enerji ve karbon kullanımı, toplam enerji kullanımının yalnızca bir bölümüdür. 4 Bu tablodaki BT paylaştırma hatası, belirli bir sunucu için deil, tanımlanmış bir standart ortalama sunucu, için olan paylaştırmadır. Belirli sunucular için olan hatalar daha büyüktür ve "sunucuların
ş ş ş Bir enerji yönetimi sistemine fonksiyonellik eklediimizde, ölçüm doruluu ile maliyet arasındaki takası daha iyi anlayabilmemiz için, Şekil 5'de Tablo 3'den alınmış veriler gösterilmiştir. sınıflandırılması" özellii eklendiinde, bu dokümanın daha sonraki bölümlerinde açıklandıı gibi, önemli oranda azalır. 5 Ham envanter, veri merkezindeki ana güç, soutma ve BT cihazlarının kapasitesinin ve tipinin bir envanteridir, bu cihazlar için olan verilerle birleştirildiinde bu, enerji kullanımı tahminlerinin önemli oranda geliştirilmesini salar. Bu fonksiyon, uzmanlar tarafından enerji deerlendirmesinin bir parçası olarak salanabilir veya gayretli bir veri merkezi operatörü tarafından uygulanabilir. Bu dokümanın sonunda listelenen dier APC tanıtım belgelerinde, bu yöntemle ilgili ek kılavuz bilgiler yer almaktadır.
Measurement Error (%) Measurement Cost ($) Veri Merkezi Enerji Maliyetlerinin ve Karbonun BT Kullanıcılarına Paylaştırılması 60.0% 60% $600 K Ş 50.0% 50% 40.0% 40% PUE error Lowest error achievable at no cost $500 K $400 K Ek modelleme ve ölçüm özellikleri eklendikçe, maliyetler artarken, veri merkezinin enerji ölçüm sisteminin hatası da azalır 30.0% 30% 20.0% 20% 10.0% 10% IT allocation error System cost $300 K $200 K $100 K 0.0% 0% server counts UPS power crude inventory detailed inventory classify servers audit subsystems meter all subsystems meter key subsystems meter all IT devices $0 K Increasing modeling and metering capabilities Şekil 5, bir veri merkezinin enerji ölçüm sisteminin, basit modelleme ve ölçüm özellikleri eklendikçe, doruluunun hızla küçük bir maliyet karşılıında iyileştiini gösterir. Ancak, %10'dan az hatalar elde edilmeye başlandıkça, maliyet önemli oranda yükselir. Bu analiz, bir veri merkezi enerji yönetimi programı için, aşaıdaki önerilen ölçüm ve modelleme stratejisinin uygulanmasını önerir: Sunucu adetlerini, UPS güç deerlerini ve ham envanteri baz alan, maliyetsiz bir enerji modelleme sistemi, BT kullanıcılarına anlamlı enerji paylaşımı salamaya yetecek kadar iyidir. Detaylı envanter ve sunucu sınıflandırmasından model iyileştirmeleri ve enerji denetimlerinin ve anahtar alt sistemlerin ölçümü ile ilgili iyileştirmeler dahil olmak üzere, enerji yönetimi sistemini iyileştirmek için, zaman içerisinde ek düşük maliyet özellikleri eklenebilir. Tüm alt yapı alt sistemlerinin ve BT cihazlarının youn şekilde ölçülmesi, zayıf bir yatırım getirisine sahip bir sistem için, enerji yönetimi sistemine çok az deer katar Enerjinin BT kullanıcılarına paylaştırılması BT kapasitesi, hesaplama döngüleri, sunucular, çekirdekler, terabaytlar, raf dolapları, metrekareler, sanal sunucular, vs. dahil, çeşitli yöntemlerle ölçülebilir ve paylaştırılabilir. İdeal bir BT kullanımı modeli, maliyetlerin, enerjinin veya karbonun atanmasında, tüm bu faktörleri içerebilir. Ancak, çeşitli
sunucularda BT kapasitesini ölçen ve pek çok dier ölçünün gönderimde bulunabilecei, kapasiteyi ölçmek için popüler bir yöntem olan basit bir modelle başlayacaız. Bir BT kullanıcısına çeşitli sunucular verilebilirse, bu durumda bu kullanıcıya enerji ve karbon atamak için tüm yapmamız gereken, bir sunucuya enerji atamak olacaktır, böyle bir durumda bir BT kullanıcısının toplam enerji kullanımı basitçe, atanan sunucu sayısı çarpı sunucu başına atanan enerji kullanımıdır. Bu, veri merkezindeki tüm enerji kullanımlarının tanımlanmasını ve bunların sunucu bazında paylaştırılmasını gerektirir. Bir sunucunun toplam enerji paylaşımı miktarı, sunucunun kendi enerji kullanımı artı depolama, a oluşturma, güç, soutma, aydınlatma ve yardımcı yükler için, enerji kullanımı paylarıdır. Şekil 6'da tipik bir veri merkezi için, bu tip bir paylaşım gösterilmiştir: Auxiliary 15 W Ş 930 W'lık bir enerji payına sahip bir sunucu, sunucuya ayrılan veri merkezi enerji tüketiminin bir daılımı gösteriliyor. Sunucunun kendisinin gerçek gücü yalnızca 340 W. Lighting 15 W The server itself 340 W Cooling 360 W Power 75 W Network 35 W Storage 90 W Bu durumda, tipik sunucu tarafından çekilen gerçek güç 340 W olmasına ramen, sunucuya ayrılan toplam güç, 930 W gibi büyük bir rakamdır. ş Ortalama bir sunucunun "sunucu birimleri" baz alınarak, bir BT kullanıcısına enerji atama yönteminin bir takım yanlışlıkları vardır, çünkü; paylaştırılan kaynakların yeknesak olarak sunucu başına kullanıldıını ve tüm sunucuların aynı olduunu varsayar. Belirli bir sunucuyla balantılı gerçek toplam güç, sunucunun tipine, güç yönetimi özelliklerine ve dier BT kaynaklarını kullanımına balı olarak farklılık gösterir.
Nispeten daha yeknesak sunucu nüfusuna sahip veri merkezleri için, sunucu başına standart bir enerji maliyeti atamak, etkin bir yaklaşımdır. Ancak, farklı tiplerde sunuculara sahip olan veri merkezleri için, enerji paylaştırma amacıyla standart bir sunucu biriminin kullanılması etkin olmaz. Örnein; bir BT kullanıcısının basit uygulama sunucuları olarak sekiz adet sunucu yapraına, dier bir BT kullanıcısının ise çok terabaytlı çevrimiçi depolamalı sekiz ana bilgisayar sistemine sahip olduu bir durumu düşünün. Şüphesiz, ana bilgisayar kullanıcısı daha fazla güç tüketiyordur, buna ramen, standart bir sunucuyu baz alan bir enerji paylaşımı, her iki kullanıcıya da aynı enerji ve karbon miktarını paylaştıracaktır. Bu yöntemle paylaştırılan toplam enerji miktarı doru olsa da, ana bilgisayarın BT kullanıcılarının kullandıı bir miktar enerji, adil olmayan bir şekilde yaprak sunucu kullanıcısına atanmış olacaktır. Prensipte bu sorun, tüm BT cihazlarının ölçülmesi ve enerjinin BT kullanıcılarına bu ölçümler kullanılarak paylaştırılmasıyla düzeltilebilir. Daha önce bunun pratik olmadıını göstermiştir, çünkü: Enerji kullanımının çou, güç donanımından, soutma donanımından, a cihazlarından ve her zaman dorudan bir BT kullanıcısıyla ilişkilendirilemeyen dier yüklerden gelir Tüm BT cihazlarını ölçmek için kullanılan sistemin maliyeti ve yazılım sisteminin maliyeti ve karmaşıklıı, son derece büyüktür Bu sorunu basit ve maliyet etkin bir şekilde çözmek için, sunucular, her biri ayrı enerji kullanımı profiline sahip, standart tip listelerine göre sınıflandırılabilir. Tüm sunuculara standart bir "sunucu ünitesi" olarak davranmak yerine, Tablo 4'de gösterildii gibi, bir sunucu sınıflandırmaları listesi oluşturulabilir:
ş ş Bir sunucu sınıflandırma tablosu örnei İ Yukarıdaki liste olduu gibi kullanılabilir (uygun güç deerleriyle) veya liste, belirli bir veri merkezindeki kullanıcıların profillerine daha iyi uyacak şekilde genişletilebilir veya geliştirilebilir. Her bir sunucunun a oluşturma ve depolama ile balantılı baz gücün bir dilimini temsil eden paylaştırmalarla birlikte, atanmış baz bir standart güç düzeyi vardır. Güç, soutma ve aydınlatma maliyetleri, eşit olarak BT Watt bazında paylaştırılır ve sunucu sınıfına göre farklılık göstermez. Sınıflandırma sistemini kullanma yöntemi şöyledir: Tüm sunucuları bir sınıfa atayın Her bir BT kullanıcısına, her bir sınıftan bir miktar standart sunucu atayın Tüm sunucu sınıflarındaki hesaplanan gücü toplayın, sonra gerçek BT yükü gücünü (modelden veya ölçümden belirlenir) karşılamak için normalleştirin Her bir sunucu sınıfına PUE verilerini uygulayın Bu şekilde, bir veri merkezinin toplam enerji kullanımı, daha sonra BT kullanıcılarına atanabilecek bir dizi sunucu sınıfı arasında paylaştırılabilir. Bu süreç, gibi satıcılar tarafından salanan bir yazılım aracında veya bir hesap çizelgesinde yürütülebilir. 6 Eer sanal sunucular bir sınıfsa, bu durumda paylaştırma yapılan sunucu adedi, fiziksel sunucu adedini aşacaktır. Bu durumda, sanal sunucuları üzerinde barındıran fiziksel sunucular, bir BT kullanıcısına atanmazlar.
Enerjinin karbona dönüştürülmesi Veri merkezindeki BT yüklerinin veya altyapı sistemlerinin enerji kullanımını belirledikten sonra, bunlara karbon atayabiliriz. Veri merkezlerinin karbon etkileri dolaylıdır ve bunlar üç temel kaynaktan gelirler: Veri merkezinin ve onun BT ve altyapı donanımının fabrikasyonu sırasında oluşturulan karbon emisyonları ( gömülü karbon olarak adlandırılır) Isıtma sistemlerinden, acil durum jeneratörlerinden veya kojenerasyon sistemlerinden kaynaklanan yerel karbon emisyonları Veri merkezine güç salamak için gerekli olan elektrik gücünün yaratılması sırasında ortaya çıkan karbon emisyonları Genel olarak, karbonla ilgili çou tartışma, karşılaştırma veya raporlamalar, operasyonların neden olduu emisyonlar nedeniyle bunlarla sınırlıdır. Gömülü karbon, toplam karbon etkisine önemli bir katkıdır, ancak gömülü karbonun etkilerinin deerlendirilmesi için gerekli olan yöntem ve standartların geliştirilmesi hala sürmektedir. Veri merkezleri, dorudan büyük miktarlarda karbondioksit veya CO2 eşdeeri dier gazlar üretmezler. Acil durum jeneratörlerinin çalışması, genellikle toplam karbon etkisinin %.01'inden azını temsil eder ve göz ardı edilebilir. Veri merkezleri, yüksek bir güç younluunda çalışırlar ve neredeyse hiçbir zaman ek ısı gerektirmezler, bu nedenle ısıdan kaynaklanan karbon da göz ardı edilebilir. Çok az veri merkezinin eş konumlu elektrik üretim santrali vardır, bu nedenle bu da, çou durumda bir faktör deildir. Bu dokümanda, karbon ölçümlerini operasyonlarla ilgili karbon etkisinin %99'undan fazlasını temsil eden, elektrik enerjisinin tedarikiyle ilgili olanlarla sınırlayacaız. ş Veri merkezinde kullanılan elektrik enerjisi dikkate alındıında, bu enerji kullanımının yarattıı karbon emisyonlarını tahmin etmek olasıdır. Bir kamu hizmeti tedarikçisi, enerji kaynaı karışımlarını baz alarak, üretilen kilowatt saatlik enerji başına karbon emisyonları bilgisini salayabilir. (Not: Kaçınılan karbon emisyonlarının alternatif bir analizi, en son daıtılan enerji kaynaı baz alınarak, genellikle daha yüksek karbon emisyonları oluşturacaktır. Bunun nedeni, mevcut bir kamu hizmetinde saklanan artımlı enerjinin, tüm jeneratörlerde yükü eşit şekilde
düşürmemesidir - bunun yerine, düşüşler doal gaz gibi daha yüksek maliyetli alanlara yöneltilir.) Bu bilgi kamu hizmeti tedarikçisinde yoksa, bu konuda yaygın bölgesel veri mevcuttur. Bu veriler kw-sa başına CO2 tonu olarak ifade edilir ve jeneratörde genellikle kw-sa başına 0.1-1 ton aralıına düşer. Veri merkezinin jeneratörde yarattıı yükü belirlemek için, jeneratör ve veri merkezi arasındaki daıtım kayıpları (genellikle %10 civarındadır), veri merkezinin güç kullanımına eklenir. Aşaıdaki formül, bir tesis yükünün neden olduu yıllık karbon emisyonlarını verir: Carbon 8760 hr 1 AnnualCO2 ( tons ) Load ( kw) kwhr year ( 1 DistLoss ) BT kullanıcılarına rehberlik salanması Bir BT kullanıcısının, enerjiyi BT planlaması ve daıtımı kararlarına entegre edebilmesi için, bu dokümanda tanımlanan prensipleri ve teknikleri anlaması gerekmez. BT kullanıcısının tüm ihtiyacı olan şey, kullandıı BT kaynaklarının enerji kullanımları ve karbon etkileri konusunda basit bir özettir. Tablo 5'de, bir BT kullanıcısına bu tip bir rapor salanmıştır:
ş ş Bir BT kullanıcısına salanan yıllık enerji ve karbon atamaları örnei İ
Sonuç Bu dokümanda, veri merkezinin enerji ve karbon kullanımının BT kullanıcılarına daıtımı için mantıklı bir strateji tanımlanmıştır. Standart bir "sunucu ünitesi" gibi, standart ve ortalama BT kapasitesi üniteleri baz alınarak enerjiyi ve karbonu paylaştırmak için, basit, maliyetsiz enerji kullanımı modelleri kullanılabilir. Bu modeller hassas deildirler, ancak bir veri merkezinin enerji yönetimi sistemi açısından faydalı olacak yeterli dorulua sahiptirler. Basit bir sistem, zaman içerisinde, enerji kullanımına ek hassaslık ve kavrayış getiren, ek ölçüm ve modelleme özellikleri eklenerek genişletilebilir. Bu doküman, bu özellikleri uygulamayla ilgili rasyonel bir sıralamanın ana hatlarını çizer. Özel bir veri merkezi enerji denetimi ve basit bir yazılımla birleştirilen yalnızca az sayıda enerji ölçüm cihazı ile, şaşırtıcı derecede etkin ve düşük maliyetli bir sistem uygulanabilir. Veri merkezi operatörleri, etkin bir enerji yönetimi sisteminin uygulanabilmesi veya BT kullanıcılarına enerji ve karbon atanabilmesi için, karmaşık ve kapsamlı ölçüm sistemlerine gerek olduunu varsaymamalıdırlar. Aslında, uç noktadaki gösterge sistemlerinin yatırım getirileri zayıf olur. Bu doküman, veri merkezi operatörünün, küçük ya da büyük olsun, maliyetsiz olarak uygulayabilecei bir başlangıç yaklaşımının ana hatlarını çizer. Bir veri merkezi tarafından çekilen her bir gereksiz watt'lık güç, telafi edilemez bir kaybı temsil eder. Bugün uygulanan kabaca, ancak basit bir enerji yönetimi sistemi daha sonra uygulanacak olan ideal bir sistemden çok daha verimlidir, çünkü; bir enerji sistemi ne kadar verimli olursa olsun, halihazırda kaybedilmiş enerjiyi telafi edemez.
Yazar hakkında Neil Rasmussen, Schneider Electric'in BT İş Birimi olan, APC'nin Yeniliklerden Sorumlu Kıdemli Başkan Yardımcısıdır. Neil, kritik alar için güce, soutmaya ve raf altyapısına ayrılmış dünyanın en büyük AR&GE bütçesinin teknoloji yönünü belirlemektedir. Neil, 14 adet yüksek verimlilikli ve yüksek younluklu veri merkezi güç ve soutma altyapısı patentine sahiptir ve güç ve soutma sistemleri ile ilgili, son zamanlarda enerji verimliliinin artırılması konusuna odaklanmış, çou 10'dan fazla dilde basılmış olan, 50'den fazla tanıtım belgesi yayınlamıştır. Kendisi, yüksek verimlilikli veri merkezleri konusunda, uluslararası olarak tanınmış bir açılış konuşmacısıdır. Neil, şu anda yüksek verimlilik, yüksek younluk, ölçeklenebilir veri merkezi altyapısı çözümleri becerilerini geliştirme konusunda çalışmaktadır ve APC InfraStruXure sisteminin baş mimarıdır. 1981 yılında APC'nin kuruluşundan önce, Neil MIT'den elektrik mühendislii konusunda lisans ve master derecelerini almış ve burada bir tokamak nükleer füzyon reaktörünün 200 MW'lık güç kaynaının analizi konusundaki tezini vermiştir. Neil, 1979-1981 yılları arasında, MIT Lincoln Laboratuarlarında volan enerji depolama sistemleri ve solar elektrik güç sistemleri konusunda çalışmıştır.
Kaynaklar Kaynaa gitmek için, ikonun üzerine tıklayın Bizimle iletişim kurun Bu tanıtım yazısının içerii konusundaki geri bildirimler ve yorumlar için: Veri Merkezi Bilim Merkezi, Bir müşteri iseniz ve veri merkezi projenize özel sorularınız varsa: temsilcinizle balantıya geçin
Ek: Bir veri merkezi için, enerji ve karbon paylaşımının basit saptaması Bu dokümanda, artan maliyetlerde daha fazla doruluk salaması için kullanılabilecek bir dizi ölçüm ve modelleme özellikleri dahil olmak üzere, veri merkezlerinde enerji maliyetlerinin ve karbon etkilerinin BT yüklerine paylaştırılması konusunda basit bir yaklaşım tanımlanmıştır. En basit yöntemlerin maliyeti neredeyse sıfırdır, ancak bunlar yine de şaşırtıcı derecede iyi doruluk düzeyleri salayabilirler ve enerji yönetimi programının desteklenmesi konusunda etkindirler. Bu ek, herhangi bir veri merkezinin BT yüklerine bir enerji ve karbon paylaştırma sistemini, +/- %20 doruluk oranıyla, nasıl derhal uygulayabileceini göstermektedir. Burada tanımlanan yöntem, dokümanda referans verilen "ham envanter" özellii düzeyine karşılık gelmektedir. Bu, uzman destei olmadan, tipik bir veri merkezi operatörünün ulaşabilecei maksimum düzeydir. Bu yöntem, APC tarafından geliştirilmiş ücretsiz yazılım araçlarını kullanmaktadır, ancak aynı fonksiyonu yerine getirebilecek başka araçlar da geliştirilebilir. Sürecin akışı, aşaıdaki Şekil A1'de tanımlanmıştır: Ş Veri merkezinin enerji karbon etkilerinin BT yüklerine paylaştırılması için kullanılan sürece genel bir bakış UPS power out Basic system configuration information Server count Data Center Efficiency Calculator PUE IT Carbon & Energy Allocation Calculator Energy and carbon allocations to IT Kullanıcı, UPS'den alınan güç ihtiyacı ile ilgili o andaki deerlerle birlikte (bu, tüm veri merkezlerinde bulunan az sayıda güç deerinden birisidir), veri merkezinin konfigürasyonu ve sunucu adedi konusunda temel bilgiler salar. Yazılım araçları, herhangi bir veri merkezinin veya BT profesyonelinin elde edebilmesi gereken veya kolayca belirleyebilecei bilgileri isterler. İlk araç, veri merkezi için PUE'yi tahmin eder. İkinci araç, ilk araç tarafından belirlenen PUE'yi kabul eder ve "ortalama" sunucuyu baz alarak, sunucu başına BT'ye yapılacak enerji ve karbon paylaşımlarını hesaplar. Daha sonra, bu "ortalama" sunucu birimleri", iş modeline balı olarak, istenen bir yöntem seçilerek, BT kullanıcılarına daıtılır. Yazılım araçlarında yardım dokümanı da salanır.
Şekil A2'de paylaştırma aracından bir ekran gösterilmiştir. Bu örnekte, her bir sunucu birimine yılda 1,482$'lık elektrik ve 15,4 tonluk CO2 atanmıştır. 100 sunucuya sahip bir BT kullanıcısı için bu, yılda 148.200$'lık ve 1.540 tonluk paylaştırma anlamına gelecektir. Ş BT Karbon ve Enerji Paylaştırma Hesaplayıcısında Örnek bir Çıktı Bu örnek, uygulama kolaylıına sahip olduu için verilmiştir. Oldukça kullanışlıdır ve BT davranışlarıyla ilgili olarak farkındalık