مراکز داده در دنیای محور فناوری امروز، به‌عنوان مراکز پردازش، ذخیره‌سازی و انتقال داده عمل می‌کنند. بااین‌حال، این تأسیسات به زیرساخت قابل‌توجهی، به‌ویژه مصرف برق اتاق سرور نیاز دارند. بسیاری از مدیران مرکز داده، با آگاهی از تقاضای انرژی و نگرانی‌های زیست‌محیطی مرتبط با وابستگی به سوخت‌های فسیلی، در حال بررسی گزینه‌های انرژی پایدار هستند.

تقاضای روبه‌رشد برای برق سرور

قرن بیست و یکم شاهد افزایش چشمگیر مصرف برق سرور در مراکز داده بوده است. تنها در سال ۲۰۲۰، مراکز داده تخمین زده می‌شود که ۱۹۶ تا ۴۰۰ تروات ساعت (TWh) مصرف کرده‌اند که ۱% تا ۲% از مصرف سالانه انرژی جهان را تشکیل می‌دهد.

مصرف برق اتاق سرور در هر مترمربع به میزان چشمگیری ۱۰۰۰ کیلووات‌ساعت است، تقریباً ده برابر مصرف انرژی یک خانوار معمولی آمریکایی. مقصران اصلی این استفاده بالای انرژی، رک‌های سرور هستند که نه‌تنها برای کارکرد، بلکه برای خنک‌سازی نیز به قدرت عظیمی نیاز دارند.

با نگاهی به آینده تا سال ۲۰۳۰، پیش‌بینی‌ها حتی چشمگیرتر هستند: مصرف انرژی مرکز داده قرار است چهار برابر افزایش یابد و از 200 TWh در سال ۲۰۱۶ به 2967 TWh برسد.

چیزی که پشت این تقاضای شتاب‌زده برای برق سرور است؟

استفاده گسترده از سرور

ظهور ابر منجر به گسترش گسترده وابستگی به فناوری سرور شده است. تعداد بیشتری از شرکت‌ها نسبت به هر زمان دیگری به پلتفرم‌های دیجیتال مهاجرت می‌کنند که نیاز به افزایش تعداد سرورها را دارد.

اگرچه پیشرفت‌ها به معنای آن است که سرورهای فردی در حال انرژی کمتری شدن هستند، افزایش چشمگیر تعداد آن‌ها به این معنی است که مصرف برق کل سرور همچنان در مسیر صعودی است.

اشتهای روبه‌رشد حافظه

این فقط پردازنده‌های سرور نیست که مهم هستند. حتی با بهینه‌سازی مصرف انرژی این پردازنده‌ها، حافظه‌ای که آن‌ها در خود جای می‌دهند، نیاز به برق بیشتری دارد. با افزایش مصرف حافظه، این به‌عنوان یکی از مصرف‌کنندگان اصلی انرژی در معماری یک سرور در حال ظهور است.

معضل منبع تغذیه

واحدهای منبع تغذیه فعلی از نظر کارایی چیزهای زیادی برای ارائه دارند. درحالی‌که آن‌ها نقش مهمی در تغذیه سرورها دارند، شناخته شده است که انرژی را هدر می‌دهند، هم در سوکت دیواری و هم در فرایند تبدیل AC-DC.

باوجوداینکه سرورها خود به سمت کارایی انرژی بهتر پیش می‌روند، این منابع تغذیه با هدردادن بخش قابل‌توجهی از انرژی، این دستاوردها را خنثی می‌کنند.

جاه‌طلبی‌های الکتریکی هوش مصنوعی

آینده محاسبات توسط هوش مصنوعی (AI) در حال تغییر است. محاسبات پیچیده و نیازهای پردازش داده‌های عظیم آن پیش‌بینی می‌شود که نیازهای برق سرور را به طور قابل‌توجهی افزایش دهد.

برای درک بهتر این موضوع، یک مطالعه پیش‌بینی می‌کند که تقاضای برق مراکز داده ایالات متحده بین سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۳۰ تقریباً ۸۰% افزایش خواهد یافت که عمدتاً توسط برنامه‌های AI پیشران خواهد شد.

درک مصرف برق اتاق سرور

مراکز داده که اغلب به‌عنوان مراکز عصبی عصر دیجیتال دیده می‌شوند، تأسیسات پیچیده و پر مصرف انرژی هستند. نقش آن‌ها در پشتیبانی از کسب‌وکارها، دولت‌ها و افراد در دنیای متصل ما غیر قابل دست‌کم گرفتن است.

بااین‌حال، با افزایش وابستگی به فرایندهای دیجیتال و ذخیره‌سازی ابری، تقاضای انرژی این مؤسسات غول‌پیکر نیز افزایش می‌یابد. درک پیچیدگی‌های نحوه تخصیص و استفاده از انرژی توسط مراکز داده برای افزایش کارایی، کاهش هزینه‌ها و کاهش ردپای زیست‌محیطی آن‌ها بسیار مهم است.

کارایی استفاده از برق (PUE)

مفهوم کارایی استفاده از برق (PUE) برای درک مصرف انرژی مرکز داده مرکزی است. این معیار کارایی انرژی یک مرکز داده را با تقسیم کل انرژی وارد شده به مرکز بر انرژی مصرف شده صرفاً توسط تجهیزات فناوری اطلاعات ارزیابی می‌کند.

ایدئال، یک مقدار PUE برابر با ۱.۰ نشان‌دهنده کارایی کامل خواهد بود. در عمل، این تقریباً غیرقابل‌دستیابی است. بااین‌وجود، یک PUE نزدیک‌تر به ۱.۰ نشان‌دهنده کارایی عملیاتی بیشتر است.

تجهیزات فناوری اطلاعات

این بخش به طور مداوم در حال تکامل است. با ظهور محاسبات با عملکرد بالا و وظایف پیچیده سرور، تقاضای برق برای سرورها و تجهیزات مرتبط همچنان در حال افزایش است.

تلاش‌ها برای انرژی کمتری شدن این ماشین‌ها ادامه دارد، با سرمایه‌گذاری بسیاری از شرکت‌ها در تجهیزات که عملکرد بهتری در هر وات ارائه می‌دهند.

سیستم‌های خنک‌کننده

مراکز داده سنتی به‌شدت به سیستم‌های HVAC متکی بودند که اغلب بیش از تجهیزات فناوری اطلاعاتی که خنک می‌کردند، مصرف برق داشتند. امروزه، نوآوری‌هایی مانند مهار گذرگاه گرم/سرد، خنک‌سازی رایگان و خنک‌سازی زمین‌گرمایی پیشرفت می‌کنند و راه‌حل‌های خنک‌کننده کارآمدتری ارائه می‌دهند.

روشنایی

مراکز داده پیشرفته سیستم‌های روشنایی هوشمند را ادغام می‌کنند که بر اساس اشغال و زمان روز تنظیم می‌شوند که مصرف انرژی غیرضروری را کاهش می‌دهند.

سیستم‌های پشتیبان

درحالی‌که آن‌ها برای اطمینان از زمان کار ۲۴/۷ ضروری هستند، همیشه فعال نیستند. بااین‌حال، نگهداری این سیستم‌ها برای آماده‌باش بودن به ردپای کلی انرژی تأسیسات کمک می‌کند. تحقیق در مورد راه‌حل‌های پشتیبان کارآمدتر انرژی، یک جستجوی در حال انجام است.

کارایی و پایداری: حرکت به جلو

توازن کارایی با پایداری نه‌تنها برای پایداری و سلامت محیط‌زیست حیاتی است، بلکه تأثیر زیادی بر خط پایین شما دارد. برای کمک به شما در فکرکردن به نحوه کاهش هزینه‌های انرژی، در اینجا یک بررسی عمیق در مورد برخی از استراتژی‌هایی که مراکز داده را به سمت آینده‌ای سبزتر و کارآمدتر سوق می‌دهند، آورده شده است:

بهره‌برداری از انرژی‌های تجدیدپذیر

منابع سنتی قدرت از مدت‌ها پیش ستون فقرات عملیات مرکز داده بوده‌اند، اما هزینه زیست‌محیطی مرتبط با این منابع قابل‌توجه است.

انتقال به انرژی‌های تجدیدپذیر – چه انرژی خورشیدی، بادی یا آب برق – مزیت دوگانه‌ای را ارائه می‌دهد. نه‌تنها این منابع به طور نامحدود پایدار هستند، بلکه باگذشت زمان، می‌توانند مقرون‌به‌صرفه‌تر نیز باشند.

شرکت‌های پیشرو قبلاً متعهد شده‌اند که انرژی‌های تجدیدپذیر را برای مراکز داده خود گسترش دهند. با انتخاب استراتژیک مراکز در مناطقی غنی از منابع تجدیدپذیر، آن‌ها از منابع قدرت محلی و کاهش تلفات انتقال بهره‌مند می‌شوند.

اتخاذ تجهیزات کارآمد انرژی

سخت‌افزار هسته اصلی هر مرکز داده است و الگوهای مصرف انرژی آن تأثیر قابل‌توجهی بر کارایی کلی مرکز دارد. صنعت فناوری به طور مداوم در حال نوآوری است که منجر به دستگاه‌هایی می‌شود که قدرت پردازش بیشتری را با مصرف انرژی کمتر بسته‌بندی می‌کنند.

سرورهای مدرن مجهز به پردازنده‌های کارآمد انرژی ثابت می‌کنند که افزایش عملکرد لزوماً به معنای مصرف بیشتر برق سرور نیست. هنگامی که در مقیاس کل یک مرکز داده اعمال شود، صرفه‌جویی در انرژی می‌تواند عظیم باشد.

بهینه‌سازی راه‌حل‌های خنک‌کننده

سیستم‌های خنک‌کننده، ضروری برای حفظ طول عمر و عملکرد تجهیزات، به طور سنتی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی در یک مرکز داده هستند.

تکنیک‌هایی مانند خنک‌سازی مایع، خنک‌سازی رایگان و مهار گذرگاه گرم/سرد در حال متحول کردن نحوه مدیریت دما توسط مراکز داده هستند.

با بهره‌برداری از دمای هوای محیط یا استفاده از منابع آب طبیعی برای خنک‌سازی، بسیاری از مراکز داده مصرف برق سرور مرتبط با خنک‌سازی را به طور چشمگیری کاهش داده‌اند.

استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین

مهارت هوش مصنوعی فراتر از برنامه‌های متداول است و مسیرهای بهینه‌سازی برای مراکز داده را ارائه می‌دهد. هوش مصنوعی می‌تواند بار سرور، نیازهای خنک‌کننده و مصرف برق را در زمان واقعی پیش‌بینی و مدیریت کند که مصرف بهینه انرژی را تضمین می‌کند.

مراکز داده ادغام شده با سیستم‌های هوش مصنوعی سطح کارایی بهبودیافته‌ای را نشان داده‌اند، با برخی از آن‌ها که به رتبه‌بندی‌های PUE تقریباً بهینه دست می‌یابند.

استراتژی‌های مدیریت انرژی برای مدیران سرور

در اینجا یک بررسی عمیق‌تر در مورد استراتژی‌های کلیدی که مدیران سرور می‌توانند در شیوه‌های خود ادغام کنند تا مدیریت انرژی را بهینه کنند، آمده است:

مجازی‌سازی سرور مجازی‌سازی که به چندین سرور مجازی اجازه می‌دهد تا روی یک سرور فیزیکی واحد اجرا شوند، به‌عنوان یک محور اصلی در حداکثر استفاده از سخت‌افزار عمل می‌کند. با استفاده از مجازی‌سازی، نیاز صرف به تعداد بی‌شماری سرور فیزیکی کاهش می‌یابد که راه را برای صرفه‌جویی قابل‌توجه در انرژی هم در عملکرد و هم در خنک‌سازی هموار می‌کند.

علاوه بر صرفه‌جویی در انرژی، مجازی‌سازی انعطاف‌پذیری را تقویت می‌کند که امکان مقیاس‌بندی سریع بر اساس تقاضا را بدون تغییرات چشمگیر در زیرساخت فیزیکی فراهم می‌کند.

تجمع سرور تجمع سرور حذف استراتژیک سرورهای کم استفاده است. با ادغام کارها، می‌توان عملیات سرور را ساده‌سازی کرد و استفاده از انرژی را بهینه کرد.

درحالی‌که مزایا واضح است، مدیران باید هوشیار باشند و معیارهای عملکرد را بادقت نظارت کنند. اطمینان از اینکه تلاش‌های تجمع به طور تصادفی عملکرد یا پاسخگویی سیستم را به خطر نمی‌اندازد، ضروری است.

خنک‌سازی کارآمد

هنر بهینه‌سازی جریان هوا در محیط‌های سرور بسیار مهم است. تکنیک‌هایی مانند مهار گذرگاه گرم/سرد به‌عنوان دارایی‌های ارزشمند در افزایش کارایی خنک‌کننده ظاهر شده‌اند.

علاوه بر این، جایگزین‌های خنک‌کننده نوآورانه، مانند سیستم‌های خنک‌کننده مایع، فرصت‌های بیشتری را برای کاهش هزینه‌های انرژی ارائه می‌دهند. چنین روش‌هایی، اگرچه در ابتدا سرمایه‌بر هستند، صرفه‌جویی بلندمدت و پایداری را ارائه می‌دهند.

نگهداری و ارتقای منظم

سخت‌افزار قدیمی اغلب مترادف با ناکارآمدی است. با حفظ یک برنامه به‌روزرسانی منظم و جایگزینی دقیق قطعاتی که از عمر خود گذشته‌اند، می‌توان عملیات سرور را در اوج کارایی نگه داشت.

این نه‌تنها منجر به عملکرد بهتر می‌شود، بلکه با اجزای مدرن طراحی شده با درنظرگرفتن کارایی انرژی، صرفه‌جویی قابل‌توجه در انرژی را می‌توان محقق کرد.

پیاده‌سازی ابزارهای نظارت بر انرژی

بهره‌برداری از قدرت ابزارهای نظارت در زمان واقعی، مانند راه‌حل‌های مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM)، می‌تواند بینش‌های ارزشمندی را در مورد پویایی انرژی سرور ارائه دهد. با داشتن یک دیدگاه واضح از الگوهای مصرف انرژی، مدیران می‌توانند ناکارآمدی‌ها را مشخص کنند و سپس استراتژی‌هایی را برای اصلاح آن‌ها تدوین کنند.

علاوه بر این، داده‌ها از این ابزارهای نظارت می‌توانند برنامه‌ریزی آینده زیرساخت را هدایت کنند که استفاده بهینه از انرژی را تضمین می‌کند.

انتخاب سخت‌افزار کارآمد انرژی

تصمیمات خرید می‌توانند نقش مهمی در مدیریت انرژی داشته باشند. هنگام خرید تجهیزات جدید، اولویت‌بندی مدل‌های کارآمد انرژی می‌تواند تفاوت قابل‌توجهی ایجاد کند.

سرورهای مدرن اغلب با ویژگی‌های صرفه‌جویی در انرژی مجهز هستند که عملکرد بهینه را بدون هدردادن انرژی تضمین می‌کنند.

اتخاذ منابع تغذیه کارآمد

منظر منبع تغذیه مدرن شاهد تحول بوده است. منابع تغذیه معاصر بر کارایی تأکید دارند که حداکثر تبدیل توان ورودی را برای استفاده سرور تضمین می‌کنند درحالی‌که هدردادن را به حداقل می‌رسانند.

ادغام این منابع تغذیه نه‌تنها صرفه‌جویی در انرژی را تضمین می‌کند، بلکه خروجی گرما را نیز کاهش می‌دهد که نیازهای خنک‌کننده را بیشتر بهینه می‌کند.

مدیریت پویای توان

توانایی سرورها برای تعدیل مصرف انرژی خود باتوجه‌به تقاضای کار که مدیریت پویای توان نامیده می‌شود، یک نعمت برای صرفه‌جویی در انرژی است.

با این رویکرد تطبیقی، سرورها می‌توانند در دوره‌های اوج تقاضا، استفاده از انرژی را افزایش دهند و در زمان‌های آرام کاهش دهند که مصرف برق سرور را با نیازهای واقعی مطابقت می‌دهد.

استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر

انتقال الگوی تأمین انرژی به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر مانند خورشید یا باد می‌تواند ردپای کربن یک مرکز داده را به طور چشمگیری کاهش دهد. درحالی‌که راه‌اندازی اولیه ممکن است هزینه‌های بالاتری را شامل شود، مزایای بلندمدت، هم از نظر زیست‌محیطی و هم از نظر اقتصادی، عمیق است.

آموزش کارکنان

عنصر انسانی در مدیریت انرژی اغلب کمتر مورد تأکید قرار می‌گیرد. با ایجاد محیطی که کارکنان ظرافت‌ها و اهمیت کارایی انرژی را درک کنند و در شیوه‌های عملیاتی بهترین آموزش داده شوند، می‌توان مدیریت جامع انرژی را محقق کرد.

یک تیم آگاه که به طور هماهنگ در جهت صرفه‌جویی در انرژی کار می‌کنند، می‌توانند آگاهی از انرژی را در بافت عملیات سازمانی تزریق کنند.

آینده اتاق‌های سرور پیش‌بینی‌ها و روندها

رشد در محاسبات لبه

عصر محاسبات متمرکز در حال تکمیل‌شدن، اگرچه تحت‌الشعاع ظهور محاسبات لبه قرار نگرفته است. همان‌طور که از نام آن پیداست، محاسبات لبه بر پردازش داده‌ها نزدیک‌تر به منبع آن – مانند یک گوشی هوشمند، یک دستگاه IoT یا یک ربات تولیدی – تمرکز دارد.

این تمرکززدایی باهدف کاهش تأخیر، افزایش سرعت و تسهیل پردازش در زمان واقعی است. در اینجا چند مثال آورده شده است:

اتاق‌های سرور غیرمتمرکز: به‌جای مراکز داده بزرگ متمرکز، کسب‌وکارها ممکن است چندین مرکز داده کوچک یا اتاق سرور را در مکان‌های مختلف نگهداری کنند. این نزدیکی به منابع داده‌پردازش سریع داده‌ها را تضمین می‌کند که برای برنامه‌هایی مانند وسایل نقلیه خودمختار یا تجزیه‌وتحلیل در زمان واقعی ضروری است.

چالش‌های زیرساخت: محاسبات لبه چالش‌هایی را از نظر مدیریت زیرساخت ارائه می‌دهد. با پراکندگی تنظیمات سرور در مکان‌های مختلف، نظارت، نگهداری و امنیت پیچیده‌تر می‌شوند.

سخن پایانی

همانطور که در طول این مقاله بررسی شد،مصرف برق اتاق سرور نه تنها بر هزینه‌های عملیاتی تأثیر می‌گذارد، بلکه بر پایداری محیط زیست و عملکرد کلی سیستم‌های اطلاعاتی نیز تأثیرگذار است. با توجه به رشد روزافزون حجم داده‌ها و پیچیدگی زیرساخت‌های فناوری اطلاعات، مدیریت مصرف برق اتاق سرور به یک اولویت اساسی تبدیل شده است.

سوالات متداول

1. چه فناوری‌هایی برای کاهش مصرف برق اتاق سرور وجود دارد؟ تکنولوژی‌هایی مانند سیستم‌های خنک‌کننده مایع، استفاده از منابع تغذیه با راندمان بالا، مدیریت انرژی فعال و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر می‌توانند به کاهش مصرف برق کمک کنند.
2.   چه استانداردهایی برای اندازه‌گیری کارایی انرژی در مراکز داده وجود دارد؟ استانداردهایی مانند PUE (Power Usage Effectiveness) برای اندازه‌گیری کارایی انرژی در مراکز داده استفاده می‌شوند.
3. چه نوع نورپردازی برای اتاق سرور مناسب است؟ برای اتاق سرور بهتر است از نورپردازی LED با مصرف انرژی کم و نور سفید خالص استفاده شود. همچنین، استفاده از سنسورهای نور برای تنظیم خودکار روشنایی می‌تواند به کاهش مصرف برق کمک کند.
4. چه نرم‌افزارهایی برای مدیریت انرژی در اتاق سرور وجود دارد؟ نرم‌افزارهای مختلفی مانند DCIM (Data Center Infrastructure Management) برای مدیریت انرژی در مراکز داده وجود دارند. این نرم‌افزارها به شما امکان می‌دهند مصرف انرژی تجهیزات را نظارت کرده و بهینه‌سازی کنید.

برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید با مشاوران متخصص کاوش پردازان برسا تماس بگیرید.