A zöld étrend ellenére az adatközpontok még mindig zabálják az energiát

Mint az a szerencsétlen ember, aki folyamatosan diétázik, de csak úgy tűnik, hogy egyre nagyobb súlyt kap, a hataloméhes adatközpontok - annak ellenére, hogy a virtualizációs és energiagazdálkodási technikákat alkalmazzák - csak úgy tűnik, hogy minden eddiginél több energiát fogyasztanak, hogy a tárgyalás néhány Uptime Symposium 2010, amelyet ezen a héten rendeztek New Yorkban.

zöld

"Olyan tehervonat érkezik, amelyet a legtöbb ember nem lát, és ez az, hogy lemerül az áramellátása, és nem fogja tudni elég hűvösen tartani az adatközpontját" - Rob Bernard, a Microsoft fő környezetvédelmi stratégája - mondta a konferencia résztvevőinek.

Az energiafelhasználás természetesen nem új kérdés. 2006-ban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma azt jósolta, hogy az adatközpontok energiafogyasztása 2011-re megduplázódik, több mint 120 milliárd kilowattórára (kWh). Úgy tűnik, hogy ez az előrejelzés kijátszásra kerül: Az Uptime Institute egyik folyamatos felmérése szerint 2005 és 2008 között a tagok adatközpontjainak villamosenergia-felhasználása átlagosan körülbelül 11 százalékkal nőtt évente.

De a zöld számítástechnikában folytatott összes beszélgetés ellenére úgy tűnik, hogy az adatközpontok nem egyre energiatakarékosabbak. Valójában úgy tűnik, hogy egyre rosszabbak.

"Alapvetően nem változtattunk a dolgok módján. Sok nagyszerű dolgot csináltunk infrastruktúra szinten, de nem változtattunk a viselkedésünkön" - mondta Bernard.

A konferencia előadói rámutattak számos különféle erőszívó tettesre, köztük az energia-közömbös alkalmazásprogramozásra, a szervezeti struktúrák elhallgattatására és ironikus módon a jobb hardverre.

A probléma egyik része az alkalmazások fejlesztésének módja. "Az alkalmazásokat a régi paradigmában építik fel" - mondta Bernard. A fejlesztők rendszeresen olyan programokat építenek, amelyek túl sok memóriát osztanak ki, és túl sokáig tartják a processzort. Egyetlen program, amely nincs írva alvó üzemmódba, amikor nincs használatban, növeli az energiafogyasztást a teljes szerveren.

"Az alkalmazás nem energiatakarékos, nem számít, hogy minden más alkalmazás az ügyfél" - mondta. Ez az egyetlen alkalmazás megakadályozza, hogy a számítógép energiatakarékos alvó üzemmódba lépjen.

A processzor fejlesztésének könyörtelen üteme újabb tettes, legalábbis ha az adatközpont-kezelő nem megfelelően kezeli. A Moore-törvény továbbra is lankadhatatlan ütemének köszönhetően, amelyben az új chipeken lévő tranzisztorok száma körülbelül kétévente megduplázódik, a processzorok minden új generációja megduplázhatja elődeinek teljesítményét.

Az energiahatékonyság szempontjából ez problémás, még akkor is, ha az új chipek nem fogyasztanak nagyobb energiát, mint a régiek - mondta Bernard. A régi processzorok cseréje újakra gyorsíthatja az alkalmazás futtatását, de az alkalmazás ennek megfelelően kevesebbet vesz fel a nagyobb teljesítményű CPU erőforrásaiból. Eközben a fel nem használt magok tétlenek, még mindig nagy mennyiségű áramot fogyasztanak. Ez azt jelenti, hogy több kapacitás pazarolódik el, kivéve, ha több alkalmazást kevesebb szerverre hajtanak.

"Amint kicseréli a hardvert valami hatékonyabbra, a CPU-használat értelemszerűen csökken" - mondta Bernard.

A konferencia előadói úgy becsülték, hogy az átlagos CPU-kihasználtság (vagyis az a processzorciklusok száma, amelyeknek valójában valamilyen feladatot adnak) valahol 5-25% között mozog. A virtualizációs erőfeszítések ellenére úgy tűnik, hogy az idő múlásával a százalék csökken.

A szervezetek nem gondolkodnak eleget a munkaterhelés megszilárdításán - vetette fel Bernard. Minden új alkalmazás, amelyet egy szervezet ad hozzá, általában saját silót kap, és az erőforrások megosztása nagyon kevés munkát végez.

Bernard példaként a Microsoftot használta. Megjegyezte, hogy bár a Microsoft online szolgáltatásai, mint például a Hotmail és a Bing, valóban magas CPU-kihasználtsággal rendelkeznek, a vállalatnak számos más, belső és külső projektje is van, amelyek a kiszolgálók rájuk fordított képességeinek csak egy kis részét használják fel. Minden új projekthez egy menedzser túl sok kiszolgálót rendelhet a feladathoz. A hardver frissítésekor pedig még tovább csökken a CPU kihasználtsága.

Bernard szerint a Microsoftnak, mint sok nagy szervezetnek, "száz és száz olyan kicsi alkalmazás van, amelyek nem kritikusak a küldetés szempontjából, de szervizelni kell őket, és mindegyikük túlellátott és hatalmas a hely."

A szervergyártók és más alkatrészgyártók nagy utat tettek meg az energiamegtakarítás felé a berendezésükben. Az alacsony CPU-kihasználtságnak és a beépített szervezeti szokásoknak köszönhetően azonban az energia-megtakarítás minimálisnak bizonyult.

John Stanley, a The 451 Group elemzője, amely tavaly megvásárolta az Uptime Institute-ot, felmérte az Uptime iparági tagjai közötti energiafelhasználást. Egy panelbeszélgetés során megtekintette néhány korai megállapítását.

Megállapította, hogy a szerverforgalom ingadozása nem felel meg annak az energiamennyiségnek az ingadozásának, amelyet a szerverek csoportként az áramellátásból merítenek. "Annak ellenére, hogy nagy eltérései lehetnek a [különböző] mezőkkel, az átlag eltérései összességében nagyon kicsiek" - mondta. Stanley azt tervezi, hogy eredményeit egy kutatási jegyzetben teszi közzé a hónap végén.

Lehet, hogy a szerverek rendelkeznek energiatakarékos funkciókkal, de mivel a munkaterhelés eloszlik a szerverek között, úgy tűnik, hogy ezek a szolgáltatások nem sok jót tesznek az összes elfogyasztott energia mennyiségének csökkentésében.

Még akkor is, amikor alapjáraton jár, a szerver több száz wattot képes használni, bár kevés felhasználó akarja kikapcsolni a szervereket, tekintettel arra az időre, amelyre szükségük lenne, hogy újra elinduljanak - mondta Andrew Fanara ugyanabban a panelbeszélgetésben. Fanara az adatközpont-specifikációk korábbi Energy Star-kezelője, jelenleg az OSISoft infrastruktúra-kezelő szoftver szolgáltatónál van.

Szükség van egy dinamikusabb módra arra, hogy az adatközpont méretezze az energiafelhasználást az elvégzendő munka mennyiségével - mondták az előadók. "Mint iparág, azt szeretnénk látni, hogy valóban lineáris méretezés, ahol nulla wattot használna, amikor nulla munkát végez, hogy sok energiát merítsen [csak], ha több munkát végez" - mondta Stanley.

Ezt az elképzelést az eBay adatközpontjának vezetője, Dean Nelson is visszhangozta beszélgetése során.

"Azt hiszem, hogy el fognak jönni, azok az alkalmazások, amelyek hangolják a szerver CPU frekvenciáját, [így az alkalmazás] dinamikusan túlhúzhatja vagy igény szerint csökkentheti a [CPU] frekvenciáját. A fizikai infrastruktúra dinamikusan illeszkedik a terheléshez" - mondta Nelson. Ezenkívül az alkalmazási követelmények szabályozhatják a szükséges hűtés mennyiségét is. "Ez egy igazán dinamikus adatközpont, és oda szeretnék eljutni" - mondta.

Amint előfordul, ezt a fajta skálázható számítástechnikát próbálja elérni az Intel a processzorok egymást követő generációival.

"A számítógépek ritkán működnek teljes terhelés mellett" - ismerte el Winston Saunders, az Intel energiaügyi kezdeményezéseinek igazgatója egy további előadásában.

Az Intel célja azon chipek kifejlesztése, amelyek "csak a terheléshez skálázáshoz szükséges energiamennyiséget használják fel" - mondta Saunders. A vállalat processzoraiba már beépítettek néhány energiatakarékos technológiát. Például az Xeon 5600 széles energiatakarékossági technológiákkal rendelkezik, például képes magok kikapcsolására és a gyorsítótár ürítésére, ha a processzort csak kevéssé használják.

Saunders azt ígérte, hogy a processzorok minden új generációja növelni fogja az energiahatékonyságot, és hogy a vállalat az "energia-arányos számítástechnika" felé törekszik, amelyben az energiafelhasználás simán skálázódik a munkaterheléssel.

A CPU azonban csak a szerver által felhasznált energia körülbelül felét adja. Ahhoz, hogy a dinamikus teljesítmény-méretezés valóban működjön, a kiszolgáló összes elemének - ventilátoroknak, memóriának, lemezmeghajtóknak és más alkatrészeknek - méreteznie kell az alkalmazás terhelésével - mondta Stanley.

Az ilyen koordinációnak túl kell lépnie a szerverkomponens-gyártókon, és ki kell terjednie az adatközpont-műveletek minden aspektusára - mondta Bernard. "Ha bármelyik szeletet megnézi, amelyre az emberek hajlamosak gondolni, akkor csak annyit tesz, hogy a problémát felfelé vagy lefelé tolja" - mondta Bernard. Az alkalmazáskezelőknek szorosabban kell együttműködniük az adatközpont-üzemeltetőkkel, sőt a létesítménykezelőkkel is, hogy összességében a leghatékonyabb műveleteket végezzék el.

"Az ötlet az, hogy ne több tranzakcióra gondoljunk wattonként, hanem kevesebb wattra gondoljunk tranzakciónként" - mondta Bernard.