Posts filed under ‘Green IT’
יעילות אנרגטית של חדרי שרתים: PUE 2.0
יעילות אנרגטית של חדרי שרתים: PUE & PUE 2.0
המדד הקרוי PUE ( קיצור של Power Utilization Effectiveness ) נוצר על מנת לתת למנהלי מרכזי מחשוב מדד להשוואה של יעילות אנרגטית של מתקני חוות השרתים. אך עם הזמן הובן שמדד זה משאיר מקום לפרשנות ואף למניפולציה של הנתונים. בפוסט זה נסביר מהו PUE, מה חסרונותיו ויתרונותיו, ומהי הגרסה המתקדמת יותר PUE 2.0 .
PUE הוא יחס בין שני מספרים. במונה: צריכת החשמל בקילוואט של כל מתקן חדר השרתים ( IT, מיזוג אוויר ומערכות הספק ותאורה). במכנה: צריכת החשמל רק של ה IT.
(PUE = (Total datacenter power in) /( IT load Power
היחס 1.0 הוא יחס תיאורטי שלא ניתן להשגה אך יש לשאוף להתקרב אליו. כאשר היחס הוא 3.0, המשמעות היא שעל כל וואט שצורכות מערכות ה IT, המתקן צורך עוד 2 וואט של תקורה
(בעיקר, אך לא רק מיזוג אוויר) /
התקורה היא שם נרדף לבזבוז שעולה לארגון כסף רב. לדוגמא, מתקן שבו ה IT צורך מגה-וואט אחד, ישלם לחברת החשמל בישראל 8 מיליון ₪ בשנה ב PUE=1.5 או 16 מיליון ₪ בשנה ב PUE=3.0 . הבדל של 8 מיליון ₪ בשנה. בחדר שרתים קטן שם העומס של ה IT הוא רק 100 קילוואט ההבדל יהיה 800,000 ₪ בשנה. גם זה כסף. תכפילו ב20 שנה של חיי המתקן ותבינו את המשמעות הכלכלית לארגון.
בישראל מרבית חוות השרתים "מצטיינות" ב PUE שבין 2.5-3.5 . בארגונים נאורים שלהם חוות שרתים, כבל החלו לפעול על מנת להבין ולחסוך. במרבית הארגונים בישראל, ההנהלה עדיין לא מודעת לחיסכון העצום שכל כך קל להשיגו.
נחזור ל PUE. היחס כפי שהוא מוגדר ניתן למניפולציה צינית. לדוגמא, מדידה בימי החורף הקרים ובשעה בה מערכות ה IT בשיא העומס יתנו מספר טוב יותר. עוד דרך היא להשמיט מהחישוב את ה NOC ומערכות IT תומכות. או לכבות מערכות יתירות בעת המדידה.
בנוסף, היחס לא נועד להשוואה בין מתקנים ובין חברות. אין להשוות חדר שרתים באיסלנד לזה בתל אביב. כמו כן, אין להשוות מתקן tier3 שלו יתירות רבה (יתירות מביאה לצריכת חשמל גבוהה יותר) לבין מתקן Tier 1 . כמו כן, לחדר שרתים המועמס ב 20% מהקיבולת שלו יהיה PUE פחות טוב ממתקן זהה המועמס ב 80% מהקיבולת שלו.
ולכן, אין להשוות בין PUE של שני מתקנים. הPUE נועד לתת למנהלי חוות השרתים מדד ברור ליעילות האנרגטית של חוות השרתים ע"מ שיוכלו לשפר את אותו מתקן. כמו בגולף, הוא מתחרה בעצמו ומנסה לשפר את התוצאה שלו.
הגרסה המתקדמת ביותר של הגדרת ה PUE מגדירה 4 רמות. PUE0, PUE1, PUE2, PUE3
PUE0 – דומה מאוד ל PUE ה"ישן". הוא מודד את הצריכה בקילוואט במספר נקודות זמן שנלקחו לאורך תקופה של לפחות שנה. צריכת ה IT נמדדת ביציאת האל-פסק.
PUE1 – כאן אנו מדברים על יחס ממדידה שנלקחה לאורך שנה שלמה. סה"כ קילו-וואט-שעה שנצרכו על ידי המתקן כולו חלקי סה"כ קילו-וואט שעה שנצרכו על ידי ה IT כפי שנמדד ב UPS
PUE2 – דומה מאוד ל PUE1 מלבד העובדה שהמדידה של צריכת החשמל נעשית בארונות החשמל שבין ה IT לאל-פסק. אין הבדל משמעותי ואני לא רואה בזה חשיבות.
PUE3 – זה היחס המדויק ביותר והוא מורכב מ סה"כ קילוואט שעה שנצרך על ידי חוות השרתים כולה במשך שנה חלקי קילוואט שעה שנצרך על ידי מערכות ה IT כפי שנמדדו על יד פסי השקעים ( Rack PDU ) המנוטרים ( יש כאלו שקוראים להם מבוקרים או חכמים). זה הדבר האמיתי.
כיצד מודדים? קל מאוד . המדידה והבקרה של צריכת ה IT קלה מאוד עם פסי שקעים מבוקרים כגון אלו של Raritan והמדידה נעשית באמצעות תוכנה שנקראת PowerIQ. אפשרות נוספת היא PDU של חברת Server Technology ותוכנה הנקראת SPM. יש עוד פתרונות נוספים.
RARITAN POWERIQ
7 דרכים למיזוג אוויר יעיל אנרגטית בחדרי שרתים.
מאז אוגוסט 2011 עלו מחירי החשמל בישראל ביותר מ30% (נכון לפברואר 2012). למי שמנהל חדרי שרתים, עובדה זו כואבת במיוחד משום שעלויות צריכת החשמל של חדרי המחשב הגיעו ל 20-25% מהוצאות התפעול השוטפות. בשל הדרך בה תוכננו חדרי השרתים או בשל הדרך בה הם מנוהלים, חלק משמעותי מצריכת האנרגיה מקורה בבזבוז בעיקר בשל חוסר יעילות בדרכי מיזוג האוויר.
בארגונים נאורים בהם חשבון החשמל של חדרי השרתים נבחן בדקדקנות, העלייה בצריכת החשמל הביאה לבחינה מחודשת של דרכי התכנון והניהול של מרכזי המחשוב. בארגונים פחות נאורים, חשבון החשמל משולם על ידי גוף תפעול מרכזי שאינו מסוגל לנתח את הנתונים והתוצאה היא בזבוז שעלותו מאות אלפי ואף מיליוני שקלים בשנה, תלוי בגודל המתקן. לדוגמא: במתקן של ארגון בינוני שבו כ 400 שרתים, צריכת החשמל של השרתים תהיה כ 200 קילוואט לערך. צריכת החשמל הכוללת של המתקן תכלול גם את צריכת החשמל למיזוג אוויר ולמערכות תשתית נוספות. בחדר מחשב בגודל זה המופעל היטב ( PUE=1.5 ) חשבון החשמל הכולל יהיה כ מיליון וחצי ₪ בשנה. בחדר מחשב בגודל דומה המנוהל ללא מתן חשיבות לצריכת החשמל ( PUE=3 ) , ויש רבים כאלו בישראל, חשבון החשמל יעלה כ 3 מיליון ₪, בזבוז של מיליון וחצי ש"ח בשנה או 15 מיליון ₪ בעשר שנים. להסבר על PUE
למי שלא בחן את הנושא מקרוב עד כה, אציין רק שעלות החשמל הנדרשת להפעיל ולקרר שרת מתקדם לאורך 3 שנים גבוהה יותר מעלות השרת עצמו.
בארונות INRACK אלו טמפרטורת מיים קרים של 18 מעלות
בפוסט הקודם תיארתי 10 נוהגים מתקדמים של חדרי שרתים ( datacenter Best Practices ) . הפעם אתמקד בנושא מיזוג האוויר בחדרי שרתים.
רבים ממנהלי חדר המחשב יודעים שעליהם ליישם מעברים קרים וחמים ולזווד פנלים עיוורים בארונות שרתים כדי למנוע חזרת אוויר חם אל קדמת הארון. על כן, לא אעסוק בנושאים טריוויאלים מעין אלו. אלא אתמקד בנוהגים מתקדמים אשר לא רבים בישראל נתנו עליהם את הדעת:
ניתן לחסוך בצריכת החשמל למיזוג בן 30% ל 50% על ידי הפרדה מוחלטת של אוויר קר וחם ועל ידי העלאת טמפרטורת העבודה. הפרדה מוחלטת של אוויר קר וחם מתבצעת על ידי הכלה ( Containment ) והעלאת טמפרטורת העבודה מתבצעת על ידי העלאת טמפרטורת המים הקרים למיזוג ( CW ) מ 7 מעלות ל 16 ואף 18 מעלות צלזיוס. נסביר…
1. הפרדה מוחלטת של אוויר קר וחם על ידי הכלה ( Containment ) של האוויר הקר ( Cold Containment ) או הכלה של האוויר החם ( Hot Containment ) . בחדרי שרתים הממוזגים בשיטת קירור החדר ( בדרך כלל על ידי מערכות ליברט ) הכלת האוויר הקר מתבצעת על ידי סגירת המעבר הקר או על ידי הכלת החום באמצעות ארונות ארובה. אגב, בשיטה הראשונה (סגירת מעבר קר) ניתן להגיע ל 15 קילוואט לארון שרתים ועל ידי ארונות ארובה ניתן להגיע ל KW 30 לארון שרתים.
2. שימוש במערכות קירור ממוקד הקרוי בדרך כלל "ארונות קרור מים" . קירור ממוקד זה יכול להיות מפוזר בשורות ( in row cooling ) או בתוך ארון השרתים באופן הקרוי InRack Cooling.
3. בשיטת קירור השורה ניתן לסגור את המעבר הקר או את המעבר החם. שתי השיטות טובות אם כי רבים ממש שונאים לעבוד במעבר חם סגור בשל אי הנוחות שבכך. קיימת שיטה היברידית אשר נקראת שיטת החדר הקר ( cool room concept ) אשר לה אייחד מאמר נפרד בקרוב והיא מיישמת את כל היתרונות של סגירת המעבר החם ללא החסרונות.
4. העלאת טמפרטורת העבודה. עד לאחרונה נהגו המתכננים לעבוד עם צ'ילרים שקררו את המים הקרים ל 7 מעלות צלזיוס. העלאת טמפרטורת המים הקרים ל 16 ואף 18 מעלות מספקת חיסכון בצריכת החשמל של כ 3% לכל מעלה. בחישוב זריז מדובר על חיסכון של כ 30% רק משינוי טמפרטורת העבודה.
אגב, העלאת טמפרטורת העבודה תאפשר גם לקבל כ 25% יותר קיבולת קירור מהצ'ילר אם כי נתון זה משתנה ממודל למודל.
חשוב מאוד: כדי ליישם שיטה מתקדמת זו הלכה למעשה יש לבחור מערכות In Rack או InRow המסוגלות לספק את קיבולת הקירור המקסימאליות בטמפרטורות CW אלו. ישנן מערכות, רחמנא ליצלן, שבטמפרטורות אלו של 16 מעלות מיים קרים קיבולת הקירור שלהן יורדת ב 50% ואך יותר. מיצרנים כאלו מומלץ להישמר.
5. מדידה ובקרה – אי אפשר לנהל ולייעל את מה שאינו נמדד. חיישנים וכלי תוכנה מתקדמים מודדים את יעילות צריכת האנרגיה ( PUE ) ומידת השימוש בתשתיות ומאפשרים קבלת החלטות ניהוליות מושכלות. לדוגמא: חישוב קל של החזר השקעה של IT Refresh .
6. מודולאריות בתכנון – השקעה בציוד תשתית לעומס מקסימאלי כבר בתחילת חיי חדר המחשב היא מתכון לבזבוז ולשיתוק היכולת לאמץ טכנולוגיות חדשות עם הזמן. תכנון מודולארי מאפשר מדרוג ההשקעה לאורך שנים ( pay as you grow ) וחיסכון משמעותי ב TCO. מודולאריות מאפשרת גם שימוש אופטימאלי בטכנולוגיות מתקדמות ובמוצרים חדישים.
7. ניהול בזמן אמת באמצעות כלי תוכנה – קצת עצוב שהתשתיות הפיזיות של חוות השרתים בישראל מנוהלות בדרך כלל בגיליונות אקסל. קיימים כלי תוכנה ( SPM, DC Track, Power IQ ) קלים לשימוש המאפשרים ניצול מיטבי של ההשקעה בתשתית, הצגת לוח מחוונים ( Dashboard ) בזמן אמיתי והעיקר: יכולת תגובה מהירה לשינויים.
ארגון אשר יישם את שבעת הנוהגים המתקדמים הללו ויפנים את העקרונות שעיצבו אותם, ישפר משמעותית את יעילות מיזוג האוויר של חדרי השרתים בכ 30%-50% , ויוכל לחסוך לארגון כספים רבים שישמשו אותו להקצאת משאבים להתעצמות.
תכנון חדרי מחשב וחוות שרתים
זה הסטנדרט המומלץ של אלכסנדר שניידר
למנמ"ר המתכנן את מרכז המחשוב ( datacenter ) החדש של הארגון, יש הזדמנות לנצל נוהגים מתקדמים ( Best Practices ) בתכנון חדרי שרתים, ולשפר את התשתית עליה נשען מערך ה IT תוך חיסכון בעלות כוללת. להלן "עשר הדיברות"
1.TCO – הגדירו את רמת היתירות הנדרשת וחשבו את העלות כוללת ל 10 עד 15 שנים. השקעה ראשונית גדולה במס' אחוזים יכולה לחסוך עשרות אחוזים ב TCO.
2.בחירת השרתים גם על פי צריכת האנרגיה – עלות התפעול (בעיקר אנרגיה חשמלית) של שרת לאורך שלוש שנים גבוהה יותר מעלות השרת עצמו. בחרו בחוכמה שכן השוני בין השרתים הוא משמעותי.
3.וירטואליזציה – שימוש בוירטואליזציה מאפשר חיסכון משמעותי ברכש חומרה ובעלות התפעול של חוות השרתים. עם זאת, צריכת האנרגיה של שרת פיזי שעליו 5-20 שרתים וירטואליים גבוהה משמעותית מבעבר ויש צורך בחשיבה עדכנית בתשתית החשמל ומיזוג האוויר.
4.צפיפות מחשוב גבוהה – העלות הכוללת של חדר שרתים עם צפיפות מחשוב גבוהה ( high density ) נמוכה משמעותית ממרכזי מחשוב המפזרים את המחשוב על שטח רצפה נרחב. עם זאת, נדרשת חשיבה מקצועית וחדשנית להתמודדות עם כבילה צפופה, תשתית חשמל ומיזוג אוויר לצפיפות גבוהה. כדאי להתגבר על הנטייה להיצמד לשיטות עבר – החיסכון הוא משמעותי.
5.מודולאריות בתכנון – השקעה בציוד תשתית לעומס מקסימאלי כבר בתחילת חיי חדר המחשב היא מתכון לבזבוז ולשיתוק היכולת לאמץ טכנולוגיות חדשות עם הזמן. תכנון מודולארי מאפשר מדרוג ההשקעה לאורך שנים ( pay as you grow ) וחיסכון משמעותי ב TCO. מודולאריות מאפשרת גם שימוש אופטימאלי בטכנולוגיות מתקדמות ובמוצרים חדישים.
6. מיזוג אוויר חדשני וממוקד. המיזוג הממוקד מאפשר התמודדות עם כל עומס, חיסכון באנרגיה חשמלית וניצול מיטבי של ההשקעה בתשתית. עם זאת, היזהרו ממוכרנים שממוקדים רק במה שכדאי להם למכור . ישנן מגוון שיטות כגון קירור פנים-ארון, קירור חדר, קירור שורה ולכל אחת מאלו ואריציות שונות. מה נכון? כל פרויקט לגופו על פי הדרישות, הצרכים והאילוצים. טיפ חשוב: בחדרים בהם מיזוג האוויר מבוסס על צ'ילרים: דרשו ממתכנן מיזוג האוויר לתכנן לפי טמפ' מים קרים של לפחות 12 מעלות צלזיוס. רצוי אף יותר. זה יביא לחיסכון עצום בצריכת החשמל ותקבלו הרבה יותר מהמערכות שהתקנתם.
7. הפרדה מוחלטת של אוויר קר ואוויר חם – אחת הסיבות העיקריות לבזבוז העצום במיזוג אוויר ובחשמל בחוות שרתים הוא חוסר ההפרדה בין אוויר קר לחם. שימוש בפנלים עיוורים הוא חובה בסיסית עם החזר השקעה של יומיים בערך. הפרדה בין המעבר הקר למעבר החם יכולה גם היא להביא לחיסכון משמעותי. גם כאן יש כר נרחב של אפשרויות: סגירת מעבר הקר (עם או בלי מערכות קירור מים), סגירת המעבר החם ( רק בשילוב מערכות קירור מים), שיטה היברידית ועוד.
8.ניהול בזמן אמת באמצעות כלי תוכנה – קצת עצוב שהתשתיות הפיזיות של חוות השרתים בישראל מנוהלות בדרך כלל בגיליונות אקסל. קיימים כלי תוכנה ( SPM, DC Track, Power IQ ) קלים לשימוש המאפשרים ניצול מיטבי של ההשקעה בתשתית, הצגת לוח מחוונים ( Dashboard ) בזמן אמיתי והעיקר: יכולת תגובה מהירה לשינויים.
9. מדידה ובקרה – אי אפשר לנהל ולייעל את מה שאינו נמדד. חיישנים וכלי תוכנה מתקדמים מודדים את יעילות צריכת האנרגיה ( PUE ) ומידת השימוש בתשתיות ומאפשרים קבלת החלטות ניהוליות מושכלות. לדוגמא: חישוב קל של החזר השקעה של IT Refresh .
10. הסמכה מבצעית של חדרי שרתים – טבען של תקלות בתכנון וביצוע של חדרי שרתים חדשים, הוא שהן מתגלות זמן רב לאחר העלייה לאוויר עם הצמיחה הטבעית בעומס. תקלות אלו גורמות לזמן דמימה ( downtime ) של חדרי שרתים קריטיים לארגון. ההסמכה המבצעית של אלכסנדר שניידר בוחנת תחת עומס אמיתי את כל מערכות חדר השרתים: מיזוג אוויר, חשמל , יתירות ויעילות אנרגטית. הבדיקה היא באמצעות אמולטורים של חומרה , חיישנים מתקדמים ותוכנת בקרה ייעודית. ההסמכה המבצעית מורידה דרמטית את ההסתברות לתקלות תשתית ומגלה את כל הבעיות לפני הכנסת מערכות האמת של ה IT לחדר השרתים החדש כאשר כל המערכות עדיין באחריות וכל המתכננים והקבלנים עדיין זמינים.
ארגון אשר יישם את עשרת הנוהגים המתקדמים הללו ויפנים את העקרונות שעיצבו אותם, ישפר משמעותית את יכולת חוות השרתים להגיב לצרכי הארגון, ויוכל לחסוך לארגון כספים רבים שישמשו אותו להקצאת משאבים להתעצמות.
אנו מקיימים ימי עיון לעיתים קרובות בנושא תכנון וניהול חדרי שרתים. למעוניינים כתבו לטלי שרון tali@schneider.co.il
IT Refresh – החיסכון שבקונסולידציה של שרתים
בבואנו לייעל את צריכת החשמל של חדר המחשב, במסגרת התייעלות כוללת, חשוב לטפל גם בצד ה IT וגם בצד התשתיות.
בעוד שבבלוג זה אני נוטה להתמקד בצד התשתיות הפיזיות, פוטנציאל החיסכון בצד ה IT משמעותי מאוד.
אני מניח שאני לא מחדש דבר אם אציין שבצד הIT הצעדים המשמעותיים ביותר הם קונסולידציה ווירטואליזציה. עם זאת, השקף למעלה לקוח מפרסומים של אינטל ומספק נתונים מפתיעים.
עפ"י אינטל, הבצועים של ה XEON5600 מהווים קפיצת מדרגה כה משמעותית עד שהם מאפשרים לבצע קונסולידציה של שרתים ברמה של 500:30 המניבה חיסכון כולל של כ 100,000 $ בחודש (במספרי שרתים כאלו כמובן) . אני מניח שמר מוטי סימנטוב, מנהל הפיתוח העסקי של אינטל בישראל, ישמח לספק נתנוים נוספים.
IDC9 מבנה ירוק מוסמך LEED
להלן נוסח של מייל מעניין שקיבלתי היום:
היום נחנך באופן רשמי מבנה הפיתוח החדש של חברת אינטל בחיפה (IDC9).
הבניין הוסמך כבניין ירוק הן על פי תקן LEED והן קיבל אישור מצטיין לפי תקן ישראלי 5281.
רמת ההסמכה לבניין בהתאם לתקן LEED הינה רמת GOLD (כאשר בפרוגרמה הכוונה הייתה לקבל רמת SILVER)
יעוץ ולווי התהליך של ההסמכה לשני התקנים בוצע על ידי משרד אסא אהרוני מהנדסים יועצים
אלמנטים בולטים שאפשרו קבלת האישור:
- הקטנת צריכת האנרגיה בכ-28%.
- גג ירוק המשמש לבידוד המבנה וכאיזור מנוחה.
- איכות האוויר הפנימית הן בזמן הבנייה והן לבניין המאוכלס
- תהליכי פיקוח וניהול הבניה מוגברים
- ניהול פסולת בזמן הבניה ושימוש בחומרים ממוחזרים
- טיפול בתופעת איי החום וזיהום תאורה
- חיסכון במים
- הכנת תוכנית חינוכית בנושא הבנייה הירוקה כחלק מהפרוייקט
זהו הבניין השני בישראל המוסמך בתקן LEED והבניין הראשון המשיג הישג כה מכובד (דירוג זהב)
כמו כן זהו הבניין השני המוסמך לתקן ישראלי בדירוג מצטיין (שני הפרוייקטים לוו עלידי משרד אהרוני www.a-aharoni.com)
מזל טוב לאינטל ולמשרד אהרוני
ב 24 ליוני אינטל תקיים יום עיון / מפגש בנושא חדרי מחשב. במסגרת זו אקיים הרצאה בנושא high density cooling
לפרטים והרשמה http://www.intel.com/il/dcconference/index.htm
הצצה לחדר המחשב של אינטל ישראל
אינטל ישראל מספקת הצצה נדירה לחדר המחשב שלה. ניתן להתרשם מהסדר וההקפדה על נוהגים מתקדמים( Datacenter Best Practices ) בסרט אותו מנחה עופר ליאור , מנהל הדאטה סנטר באינטל חיפה.
אישית רוויתי נחת מהצגת ארונות High Density המבוססים על קירור מים שסופקו על ידינו, חברת אלכסנדר שניידר. מדובר בארונות Cooltherm תוצרת קנור (Knurr ) , שבהם מחליף החום נמצא בתחתית הארון ( In-Rack Cooling ) . בשל הקירור הממוקד ניתן לקרר עד KW 35 בארון ו/או לחסוך הרבה מאוד כסף בחשבון החשמל. זו המערכת היעילה ביותר ל high density הקיימת היום בשוק.
בכל ארון כזה עובדים 6 בלייד סנטרים ( 84 שרתים) . עוד חשוב לדעת שיחידות אלו צורכות מים קרים בטמפרטורה של 16 מעלות, דבר המקנה לדטה סנטר חיסכון משמעותי בחשבון החשמל וניצול מקסימאלי של יכולות הצ'ילר.
למען הסר ספק, השורות למטה הן תוספות שלי ואינן מוצגות בסרט:
למי שלא עוקב אחרי נושאים אלו ביומיום, אציין שבדרך כלל, מערכות מיזוג אוויר דורשות מים קרים בטמפרטורה של 6-7 מעלות כדי לספק קירור ברמה המתקרבת לטענות אנשי השיווק שלהם.
מערכת כגון זו שלנו, המאפשרת להגיע לקיבולת קירור מליאה ב 16 מעלות מים קרים מספקת את היתרונות הבאים
1. חיסכון של 30% חשבון החשמל לקירור ( 3% לכל מעלת צלזיוס)
2. אין בזבוז אנרגיה הנגרם מהוצאת והשבת לחות לאוויר
3. הצ'ילרים נותנים יותר קיבולת קירור בטמפרטורות מים גבוהות
תודה לאינטל שמשתפת את השוק בתובנות שפיתחה ומסייעת לתעשייה להתייעל ולחסוך באנרגיה חשמלית.
חשבון החשמל של חדרי המחשב בישראל- 1.25 מיליארד שקל בשנה
כ 2000 באי כנס אילות לאנרגיות מתחדשות שנערך באילת בשבוע שעבר, נחשפו לסדרת הרצאות ויוזמות בתחום האנרגיה. בעוד שנותני הטון היו עדיין חסידי האנרגיה הסולארית, קיים הכנס מסלול מרתק בנושא התייעלות אנרגטית. נושא צריכת החשמל של מרכזי המחשוב (דטה סנטר) עלה השנה בלא פחות מארבע הרצאות שונות.
מהחומר עולה כי חדרי המחשב של 1,000 הארגונים הגדולים בישראל צורכים כ 350 מגה-וואט, שהם כ 3% מיכולת היצור של רשת החשמל בישראל. בחשבון פשוט של 42 אג' לקווט"ש, חשבון החשמל של מרכזי המחשוב בישראל הוא 1.25 מיליארד שקל בשנה!
שתי עובדות מוסיפות עניין למספר מדהים זה. האחת, שצריכת החשמל של מרכזי המחשוב צפויה להכפיל עצמה בעוד 4-5 שנים.
השנייה , שכ 40% מסכום זה הם בזבוז שמקורו בחוסר מודעות ובחוקי תכנון מיושנים. במילים אחרות, הפוטנציאל לחיסכון הוא עצום, מה עוד שמחירי האנרגיה צפויים לעלות בשנים הקרובות.
אם כך מדובר בבעיה שיש לה מימד כלכלי נכבד (חשבון החשמל), מימד טכני (ניהול ושרידות), מימד ציבורי (איכות הסביבה) ומימד לאומי, דהיינו, יכולת תשתית החשמל להמשיך לתמוך בצריכה הגוברת של חדרי המחשב.
למרות הסכום העצום, נושא זה לא נמצא בדרך כלל בראש מעינייהם של מקבלי ההחלטות, אלא אם הארגון הוא נאור במיוחד. הסיבות לכך הן רבות:
1. חשבון החשמל אינו משולם על ידי מנהלי חדר המחשב אלא על ידי תקציב מנהלה כללי.
2. ההנהלה אינה מודעת לפוטנציאל החיסכון ולכן גם לא מציבה יעדים בתחום זה
3. חשש מוטעה שצעדי חיסכון והתייעלות דורשים השקעה מרובה ו/או השבתות
4. במקרים רבים מי שאחראי על תכנון והקמת החדר מתמקד ב CAPEX ואינו מתוגמל על חיסכון ב OPEX
במחקר שפרסם הפורום הישראלי לאנרגיה ( http://www.energia.org.il) , נמצא שההשקעה הנדרשת לחיסכון של קילו-ואט שעה אחד הוא עשירית מההשקעה הנדרשת ליצור קווט"ש באמצעים של אנרגיה מתחדשת. למרות זאת, עיקר היוזמה הממשלתית עד כה הוא בתחום האנרגיה המתחדשת. אין שום תוכנית או תמריץ ממשלתי להתייעלות אנרגטית. משלם המיסים ישלם 2 ₪ לכל קווט"ש המיוצר באנרגיה סולרית או אנרגית רוח, אך לא קיים שום עידוד ממשלתי לחיסכון באמצעות התייעלות.
כותבי המחקר, ד"ר שחר דולב, יעל כהן-פארן ונועם סגל, ממליצים בשלב ראשון לקיים סקר אנרגיה ארצי אצל הצרכנים הגדולים, להעלות מהסקר מהן אפשרויות ההתייעלות המרכזיות, ולפעול להטמעת החיסכון באמצעות תמריצים ומיסוי.
בקליפורניה למשל הצליח הממשל למנוע צמיחה בשימוש החשמל לנפש שנשאר יציב מאז שנות ה 80. לא אחת פורסם על מענקים בשווי של מאות אלפי דולרים שהעניקה חברת החשמל המקומית PG&E לפרויקטים של התייעלות אנרגטית בחדרי מחשב בקליפורניה. בישראל משרד התשתיות מתמקד כל כולו באנרגיה מתחדשת ומזניח את הפוטנציאל העצום בהתייעלות אנרגטית.
כפי שנאמר בכנס אילות: אנרגיות מתחדשות – פוליטקלי קורקט. התייעלות אנרגטית – פייננשלי קורקט.
נתונים על חדרי מחשב מהעיתונות המקצועית
מאמרים בעיתונות המקצועית בתחום חדרי המחשב ו IT ירוק מביאים נתונים מעניינים בנושא צריכת האנרגיה של תעשיית IT. להלן לקט מעניין:
• מספר השרתים בארה"ב בשנת 2000 היה 5 מיליון. עד 2010 יהיו בארה"ב יותר מ 15 מיליון שרתים
• כדי לספק את הצמיחה בצריכת החשמל של השרתים בלבד, ייבנו בארה"ב 10 תחנות כוח בין השנים 2005-2015 , בעלות של 2 עד 6 מיליארד דולר כל אחת. באופן טבעי תגולגל עלות זאת לחברות דרך חשבון החשמל.
• כ 80% מעלות הקמת חדרי מחשב היום היא בתשתית החשמל והמיזוג. פי 6 מהנהוג לפני 10 שנים
• כדי לבנות חדר מחשב ברמת יתירות של Tier 3 , יש צורך בהשקעה קפיטאלית של 14,000 $ לשרת.
• עלות החשמל הנדרש כדי להפעיל ולקרר שרת הצורך 300 וואט, היא 520$ בשנה, או כ 2,100 ₪ לשנה.
• בהנחה ששרת כזה עולה 2,500$ , עלות החשמל עולה על מחיר השרת תוך 4-5 שנים. אם חדר המחשב אינו יעיל אנרגטית, הנתון הנכון יותר הוא 3 שנים.
• במחירים ישראלים, עלות החשמל הנדרש להפעיל ולקרר ארון שרתים ובו 40 שרתי "פיצה" הוא 84,000 ₪ בשנה. עלות זו בדרך כלל אינה משולמת על ידי מחלקות ה IT אלא על ידי גורם אחר בארגון אשר אינו יכול לנתח הוצאה זו.
• מחקר של מכון אפטיים ( uptime institute ) קובע שבמקרים רבים כ 30% מהשרתים הם מיותרים וכמעט לא עובדים. בארגון שלו 500 שרתים, השבתת 30% מהשרתים תחסוך מעל 70,000 $ בשנה ותחסוך פליטה של כ 600 טון גזי חממה . הבעיה? לא זכיתי להכיר מנהל חדר מחשב אשר קיבל ציון לשבח ממנהלו על כך שהשבית שרת.
• ייצור החשמל הנדרש להפעלת וקירור שרת אחד גורם לפליטת 4 טון גזי חממה בשנה. כמות דומה הנפלטת ממכונית משפחתית הנוסעת כ 24,000 ק"מ בשנה.
מה הסיבה לצמיחה הדרמטית הזו בצריכת החשמל?
ב 1965, קבע גורדון מור, ברבות הימים אחד מהמייסדים האגדיים של אינטל, שמספר הטרנזיסטורים במיקרו מעבדים יוכפל כל 24 חודש. אמרה זו השתרשה בתעשייה כחוק מור ( Moore's Law ). חוק זה עובד עד היום וניתן לעניות דעתי, לקרוא לו 'נבואת מור'. התגשמות נבואה זו הביא להתפתחות הטכנולוגית המדהימה שחווינו מאז אותם ימים. אלא שבהיחבא, מתחת לאפם של קברניטי החברות, התרחשה תופעה נוספת: בעוד שרמת הביצועים לכל דולר עלתה בטור הנדסי, יעילות האנרגיה השתפרה גם היא אך בקצב איטי בהרבה.
מה ניתן לעשות?
די הרבה. ובמקרים רבים די בקלות. מרבית חדרי המחשב היום אינם מנוהלים לפי Best Practices אך ניתן לשדרג אותם בקלות יחסית. סגירת המעבר הקר היא אחת הדרכים הנבונות. כדאי להתחיל בסקר טרמי ומשם להמשיך.
10 דרכים לשיפור היעילות בחדר המחשב בזמן המיתון ב-2009
המיתון הקרב (הוא כבר כאן?), הפאניקה בשווקים הפיננסיים, מחנק האשראי , כל אלו ישפיעו בוודאי על ההתנהלות העסקית ותקציבי ה IT. עם זאת, המצב בשוק חדרי המחשב שונה לחלוטין מהמיתון הקודם בתחילת העשור.
בשנת 2001, בעת מפולת הבורסות, היה עודף גדול של קיבולת בחדרי המחשב. בעת ימי הבועה נבנו חדרי מחשב רבים ורובם עמדו ריקים. שטח רצפה, מערכות מיזוג אוויר, מערכות הספק, כל אלו עמדו לרשותנו בשפע.
המצב היום הוא שרוב חדרי המחשב נמצאים במצוקה. ריבוי השרתים, צריכת האנרגיה הגוברת , צפיפות השרתים, כל אלו גורמים למצוקה של חום, שטח רצפה וחוסר הספק, כמו גם לצמיחה מהירה בהוצאות התפעול , בעיקר בסעיף האנרגיה.
כיצד אם כן, להתמודד עם מצוקות אלו בזמן שתקציבי ה IT מתהדקים? להלן 10 הצעות:
1. בחירה במערכות בצפיפות גבוהה כגון שרתי להב מאפשרת תשתית יעילה יותר בצריכת החשמל ואת הצורך בהשקעות בחדר מחשב חדש. גם אם יש צורך בשדרוג כלשהו של החדר, מדובר בהוצאה שהיא זניחה כמעט יחסית להשקעה בחדר מחשב חדש.
2. ערוך סקר מוקדם לקביעת סדרי עדיפויות – ההשקעה נמוכה מאוד ודרכה ניתן ללמוד מה חולשות התשתית ברמת יתירות, זמינות ויעילות אנרגטית. ניתן באמצעות הסקר להסביר גם להנהלה לא טכנית את המצב לאשורו וחלופות פעולה.
3. בעקבות הסקר, ערוך תוכנית מסודרת שתאפשר הכפלת העומס במינימום השקעה התחלתית ובאופן מודולארי. האויב הגדול של חדרי המחשב היא גישת אד-הוק הנפוצה. ולראייה, שלל האלתורים ו"פתרונות" זמניים שהביאו את חדר המחשב להיראות כפי שהוא נראה.
4. בדוק את היעילות האנרגטית של חדר המחשב. מדוד את ה PUE (ראו מאמר קודם) . יתכן שתגלה שעל כל שקל שאתה משקיע בחשמל ל IT, אתה משקיע עוד 2 שקלים בתפעול התשתית. פרויקט של SVLG ( Silicon Valley Leadership group ) , ארגון המונה 300 חברות מעמק הסיליקון מצא שניתן להגיע לאותן תוצאות ברמת צריכת האנרגיה ותפעול מקצועי בחדרים ישנים ששודרגו כמו בחדרי מחשב חדשים. גם אם חשבון החשמל אינו משולם מתקציב הIT , התייעלות תאפשר לך להפיק הרבה יותר מן התשתית הקיימת.
5. סגור את המעבר הקר (ראו תמונה) . הפרדת אוויר חם מהאוויר הקר היא היסוד של קירור אפקטיבי ויעיל באנרגיה. אם החדר אינו מאורגן לפי מעברים קרים וחמים, בצע זאת ללא דיחוי. לאחר מכן, סגור את המעבר הקר. צריכת האנרגיה תרד, מערכות הקירור יעבדו בניצולת גבוהה. זוהי דרך מעולה להפיק את המקסימום מהשקעות שכבר בוצעו. זו שיטה הרבה יותר אפקטיבית מסגירת המעבר החם ומאפשרת סביבת עבודה הרבה יותר נעימה.
![clip_image002[9]](https://igal.files.wordpress.com/2008/11/clip-image0029.jpg)
6. חפש הזדמנויות להוריד את העומס ממערכת החשמל שלך. לדוגמה, בדוק אם ניתן לשדרג את יחידות הקירור של החדר ל VFD ( Variable Frequency Drive ) שדרוג זה מאפשר למערכות להגיב ליניארית לצורכי החדר וחוסכת צריכת חשמל רבה.
7. האם כל השרתים בחדר באמת נחוצים? השבתה ופינוי של שרתים לא פעילים חוסכת אנרגיה. ישנם חדרי מחשב בהם 10% מהשרתים אינם מביאים תועלת כלל. פנה את השרתים המיותרים (ותרום אותם למוסדות חינוך).
8. בקרה – בקרה – בקרה . דע בכל זמן מה קורה בחדר המחשב שלך. מה הטמפרטורה בנקודות קריטיות ומה צריכת האנרגיה של כל ארון שרתים בכל זמן. פסי שקעים מתקדמים מאפשרים ניטור צריכת האנרגיה באופן מדויק ושוטף וההוצאה זעומה. כך תכיר צרכיך בדיוק נקודתי ותדע היכן התיקון יהיה אפקטיבי יותר.
9. במקום לשדרג את כל חדר המחשב, בנה אזור High density בחדר. אם בעבר היה נהוג לפזר את העומס בחדר, היום מומלץ לרכז את העומס הכבד ביותר באזור אחד ולטפל בו נקודתית. זה יותר יעיל, יותר אפקטיבי תקציבית ומקל על פעולת שאר החדר.
10. ברמה הפילוסופית – דע להתנתק מרעיונות ישנים. חוקי התכנון של חדרי המחשב השתנו ללא הכר. צפיפות הספק, ארונות מקוררי מים, אל פסק מודולארי, תצורת אל פסק בשיטת IEC ) Intelligent Eco Mode -במאמר הבא) . אלו הם פתרונות טכנולוגיים מתקדמים שחלקם לפחות יכול לחסוך הרבה צרות והרבה כסף.
ואם בזמן שחסכנו כסף לארגון ושיפרנו את תשתית מערך ה IT גם מנענו פגיעה באיכות הסביבה, גם זה בסדר.
גוגל ויעילות צריכת החשמל בחדרי המחשב
בימים שבהם עלות האנרגיה מתקרבת ל 40% מהוצאות התפעול השוטפות ( OPEX ) של חדרי המחשב, צעדי ייעול שיביאו לחיסכון באנרגיה יביאו גם לחיסכון משמעותי. עם זאת, כדי שנוכל להשתפר, עלינו לדעת בראש וראשונה מהו המצב היום.
ארגון הגריד הירוק טבע את המושג PUE, יחס יעילות האנרגיה. יחס זה מחלק את סה"כ צריכת האנרגיה של חדר המחשב בצריכת האנרגיה של ציוד ה IT בלבד.
החשמל המסופק לחדר המחשב כולל את האנרגיה המסופקת למערכות החשמל, המיזוג ו IT. אם היחס הוא 2.0 הרי שעל כל וואט שמסופק ל IT, מושקע עוד וואט בתקורה של מערכות חשמל ומיזוג.
בסקר של ה EPA בארה"ב ב 2007 נקבע שהממוצע בארה"ב הוא בסביבות 2.0. בסקר בלתי רשמי שערכה חברתנו, חברת אלכסנדר שניידר ב 14 חדרי מחשב, מצאנו שהיחס בישראל נע בין 2.3 ל 2.8 .
כלומר, על כל שקל של חשמל שמושקע ב IT מבוזבז עוד כ 1.5 ₪ על תקורה של תשתית פיזית. כלומר, בחדר מחשב בינוני שצריכתו הכוללת היא כ 500 קילו-וואט שעה ( חשבון חשמל של 2,200,000 ש"ח בשנה ) , 60% מהצריכה היא לתקורה. עלות התקורה הזו היא אם כך 1,314,000 ש"ח בשנה.
שאלה מעניינת היא מהו היחס האידיאלי אליו אנו יכולים לשאוף. סוכנות הגנת הסביבה ( EPA ) בארה"ב קבעה את היעדים הבאים לשנת 2011:
חדר מחשב ממוצע 1.9
חדר מחשב מתקדם 1.7
נוהגים מתקדמים 1.3
חדר מחשב ירוק 1.2
בימים האחרונים חברת גוגל פרסמה לראשונה את מדדי יעילות האנרגיה של שישה חדרי המחשב שלה. מדד ה PUE הממוצע של גוגל הוא 1.21 ! .
בגרף המצורף מפרסמת גוגל את מדד יעילות האנרגיה של חדרי המחשב שלה לאורך 6 חודשים. מעניין לראות שגוגל השיגה כבר את יעדי ה EPA לשנת 2011, יעד שרבים בתעשייה (וביניהם עבדכם הנאמן) פקפקו שהוא בר השגה.
ניתן לראות גם שחדר מחשב אחד משיג תוצאות טובות יותר. חדר זה על פי הרכילות בבלוגים שונים מורכב מקונטיינרים והוא מצטיין ביחס יעילות אנרגיה PUE של 1.13.
קונטיינרים ( data center containers ) הם מכולות שבהם מורכב כל ציוד מיזוג האוויר והחשמל והן מסופקות מוכנות לקליטת שרתים. ניתן להציבם בשטח פתוח, במגרש החנייה או על הגג והם מאפשרים צמיחה של חדר המחשב בן רגע וכן גם ניודו בעת הצורך. גם מיקרוסופט פרסמה שהיא עומדת להקים דר מחשב מורכב מ 150 מכולות בשיקגו. בין החברות שמשווקות פתרונות מעין אלו הם IBM, Sun, Rackable Systems, AST . גילוי נאות: כותב שורות אלו משווק, בין השאר, גם קונטיינרים מזוודים כחדרי מחשב.
אגב, גוגל אינה מפרסמת את מס' השרתים שלה. השמועות מדברות על בין חצי מיליון למיליון שרתים. אך אין ספק שבצעדי התייעלות אלו חסכה גוגל עשרות מיליוני דולרים בהוצאות התפעול , וחסכה פליטות של עשרות אלפי טונות של גזי חממה ומיליוני גלונים של מים. מה שטוב לגוגל טוב גם לארגונים קטנים.
The Data Center Blog - חדרי מחשב, הקמת אולמות מחשב, חדרי שרתים, חוות שרתים, KVM, ניהול כבילה, UPS, green IT 
