Согласно новому исследованию, большинство крупных центров обработки данных, являющихся глобальной основой Интернета, могут сократить выбросы парниковых газов на 88 процентов за счет перехода на эффективное стандартное оборудование и улучшения управления энергопотреблением.Выбросы углерода, вызванные поиском в Google или публикацией в Facebook, в основном связаны с тремя факторами: вычислительной эффективностью оборудования центра обработки данных (информационных технологий), такого как серверы, хранилища и сетевые коммутаторы; количество электроэнергии, которое здание центра обработки данных использует для других целей, помимо вычислений, в первую очередь для охлаждения; и какая часть электроэнергии в центре поступает из возобновляемых или низкоуглеродных источников.Добавление возобновляемых источников энергии к этому сочетанию может помочь снизить общие выбросы центра обработки данных на 98 процентов в сочетании с другими стратегиями, но возобновляемые источники энергии не являются первым выбором для сокращения выбросов, как показывает анализ.«Из этих трех наиболее важным является повышение эффективности ИТ-устройств», — сказал Джонатан Куми, соавтор исследования «Характеристики низкоуглеродных центров обработки данных», опубликованного 25 июня в журнале Nature Climate Change.
Дело в процессорахПроцессоры в большинстве серверных ферм выполняют вычисления на уровне от 3 до 5 процентов от своей максимальной мощности.
Виртуализация серверов, консолидация и улучшенное программное обеспечение могут повысить коэффициент использования до более чем 30 процентов, а в некоторых случаях и до 80 процентов, сказал Куми, научный сотрудник Центра энергетической политики и финансов Стэнфордского университета им. аккаунт Google.Крупные компании, ориентированные на внешний рынок, чей бизнес в первую очередь связан с облачными вычислениями, решили проблему устойчивости центров обработки данных.
Помимо Google и Facebook, такие компании, как Amazon, eBay и Expedia, внесли большую часть или все изменения, мотивированные стоимостью, публичностью и давлением со стороны экологических организаций. eBay даже публично раскрывает информацию об эффективности своего центра обработки данных на dse.ebay.com.«Эти компании слышали много шума от Гринпис и других. Apple перешла на 100% возобновляемые источники энергии, поэтому им не нужно было слышать об этом, и с их высокой маржой они могли себе это позволить», — сказал Куми. «Электроэнергия является основной статьей расходов для этих компаний, и во многих странах, где они работают, выбросы углерода имеют цену или скоро появятся».
Другие способы избежать траты электроэнергии включают более быстрые компьютеры, которые достаточно быстро окупаются, и использование флэш-памяти на материнской плате вместо жестких дисков.Не следует передовым практикам бесчисленное количество компаний и учреждений, которые не являются в основном субъектами облачных вычислений и более ориентированы на внутреннюю деятельность. Примеры включают крупные медиа-компании, авиакомпании, правительство, университеты и другие, предоставляющие обширные данные, которые используются в Google и Expedias по всему миру.Нигде рядом с тем, что возможно«Практически каждая организация, чья основная работа не связана с вычислениями, плохо справляется с повышением эффективности», — сказал Эрик Масанет из инженерной школы Маккормика Северо-Западного университета и соавтор статьи. «Некоторые достигли прогресса, но далеко не достигли того, что возможно.
Большинство даже не может сказать вам, сколько у них серверов, не говоря уже об их загрузке».Руководители отделов в таких организациях обычно хотят сохранить контроль над своими серверами, а не централизованно, что исключает большую часть потенциальной оптимизации. И менеджеры, которые заказывают и эксплуатируют оборудование, часто не несут ответственности за затраты на электроэнергию или эффективность — серьезный институциональный барьер на пути к устойчивым вычислениям.
«У коммунальных служб и ИТ-отделов есть отдельные бюджеты, и ни один из них не работает с целью общей экономии средств компании», — сказал Куми. «ИТ-специалисты не заботятся о том, чтобы установить эффективный сервер, потому что они не оплачивают счета за электричество. Как только вы устраните институциональные проблемы, компания сможет быстро двигаться, потому что необходимое оборудование есть в наличии и практика энергоменеджмента хорошо изучена ".
Эта проблема принципала-агента применима и в других сферах энергетики. «Кто проектирует и строит вашу кабельную коробку? Кабельная компания. Кто оплачивает счета за электричество? «Итак, у вас на полке появляется грелка для кошек».Куми заметил, что проблема вычислительной эффективности иногда преувеличивается.
Центры обработки данных потребляют около 1,5% мировой электроэнергии и несут около 0,5% выбросов углерода. И Интернет в целом сокращает выбросы парниковых газов, поскольку он распространяет в цифровом виде товары, которые когда-то доставлялись физически, например книги, музыку, публикации и почту.
Легкие скидкиТем не менее, выбросы и потребление энергии растут, и их можно довольно легко сократить.
После ИТ-оборудования вторым основным способом сокращения выбросов парниковых газов, связанных с центрами обработки данных, является повышение эффективности поддерживающих их зданий. Ключевым показателем эффективности является отношение электроэнергии, используемой для выполнения вычислений, к количеству энергии, потребляемой для вторичной поддержки, такой как системы охлаждения и мониторинга.
Обычно это соотношение составляет от 1 киловатт-часа для вычислений до 0,8 кВт-ч для объекта.«Современные центры обработки данных снизили это соотношение примерно до 1: 0,1 кВтч», — сказал соавтор исследования Арман Шехаби из отдела экологических энергетических технологий Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. «Они размещают серверные фермы в прохладных климатических условиях, таких как Северо-Запад США, Швеция и Исландия. Они покупают процессоры, менее чувствительные к теплу. И они используют эффективное охлаждающее оборудование и управление воздушным потоком».
Однако из потенциального сокращения выбросов парниковых газов на 88 процентов эффективность ИТ-устройств составляет около 80 процентов, а управление энергопотреблением предприятия — лишь около 8 процентов. Как только эти две области будут максимально задействованы, использование возобновляемых источников энергии, таких как ветровая и солнечная энергия, а также экологически безопасное обращение с вышедшим из эксплуатации оборудованием могут снизить выбросы типичного центра обработки данных на 98%.
Однако директивные органы и природоохранные организации склонны сосредотачиваться на третьем варианте — возобновляемой энергии, который, по мнению исследования, является неуместным приоритетом.«Для центров обработки данных, как и для всех видов использования энергии, эффективность — это всегда первое, что нужно сделать. Это самый дешевый вариант, позволяющий увеличить пробег вашего оборудования», — сказал Масанет из Northwestern.
«Большинство центров получают электроэнергию от местных коммунальных предприятий, а не вырабатывают ее сами», — сказал он. «Таким образом, высокоэнергетические центры обработки данных, которые платят своим коммунальным предприятиям надбавку за возобновляемую энергию, излишне связывают низкоуглеродные электроны, которые в противном случае могли бы использоваться для сокращения выбросов от других клиентов».