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데이터 센터의 에너지 소비 분석

데이터 센터 시장에서 전기 요금은 기업의 이익을 침해하는 엄청난 비용입니다. 예를 들어, 2012의 해에 China Unicom은 40.7 억 달러의 수익을 올렸으며 1.2 억 달러의 수익을 올렸지 만 전기 요금은 1.7 억 달러에 달했습니다.

비용과 이익은 기업가의 영원한 주제이기 때문에 데이터 센터의 에너지 소비량에 대해 거의 알지 못했지만 이제는 더 많은 사람들이 심각하게이 문제를 해결해야합니다.

어떨까요? 현재, 미래 및 대답은 어떻습니까?

2017의 해에는 소형 서버 캐비닛부터 대형 데이터 센터에 이르기까지 전 세계 약 8 백만 개의 데이터 센터가 데이터로드를 처리하고 있습니다. 이 데이터 센터는 전세계 총 전력 소비의 416.2 % kwh에 해당하는 2 Twh의 전기를 소비합니다. 300은 전 세계적으로 2020 조 이상의 장치를 연결할 것으로 예상됩니다. IoT가 생성하여 사용하는 44ZB 데이터는 400 데이터 센터의 4000 백만 서버에서 처리됩니다. 데이터 센터는 세계 전기의 5 % 이상을 사용합니다.

Facebook 데이터 센터

현대 생활에서로드 및 데이터의 대부분은 데이터 센터에 전적으로 의존하고 있음이 분명합니다. 그러나 데이터 흐름이 증가하고 데이터 센터가 구축됨에 따라 사람들은 데이터를 통해 더 나은 세상을 만들고 데이터 센터에 대한 자원 및 전력 수요가 증가 할 것입니다. Microsoft, Facebook, Amazon 및 Baidu와 같은 초대형 또는 고성능 데이터 센터의 업계 선두 기업 외에도 에너지 효율은 데이터 센터 운영 업체의 다른 문제와 비교하여 우선 순위에 대해 관심을 기울이지 않았습니다. 그러나 사람들이 데이터 센터의 에너지 효율성 및 지표에 대해 다시 생각하지 않으면 가까운 장래에 더 많은 비용을 지불해야합니다.

조치 제안

과거에는 사람들이 전력 소비와 비용에 대해 명확하게 이해하지 못했으며 상대적으로 광범위한 경제 발전을 채택했습니다. 많은 교훈을 얻은 후, 데이터 센터 빌더는 불합리한 에너지 소비의 단점을 인식하기 시작하여 이에 대응하는 조치를 취했습니다.

Christian Belady는 PUE의 유명한 개념을 제시했으며, 이는 데이터 센터의 효율성과 친환경 에너지 효율의 측정 기준으로 사용됩니다. PUE 란 무엇입니까? 정의에서 시작하여, PUE = 총 책임 비율 / 요구 사항 비율. PUE의 기본 값은 2이며 칩 레벨 마스터 디바이스의 1W 전력 소비가 2W의 총 전력 소비를 유발한다는 것을 의미합니다. 현재 고급 데이터 센터의 PUE 값은 일반적으로 2 미만이며 중국의 데이터 센터 평균 PUE 값은 2.2와 3.0 사이입니다.

PUE 값을 사용하여 데이터 센터의 전력 소비를 명확하게 파악할 수 있습니다. 예를 들어, 3000 랙의 데이터 센터 구축은 3kw * 3000kw의 9000kw * 3 = 9000kw의 최종로드로 연간 전력 소비는 24kw * 365h * 78840000 days = 78.84kwh입니다. 1 위안 / kwh로 계산 된 800 백만 위안의 연간 전기 요금과 에어컨, 새로운 바람, 조명 및 기타 전력 소비량이 데이터 센터에서 계산됩니다. 연간 전기 요금은 XNUMX 만 위안의 가치가 있습니다. 따라서 PUE 가치를 낮추기위한 조치가 취해지면 재정 지출에있어 작은 감소는 없을 것입니다.

전력 손실 원인 분석

하비 톰슨 (Harvey Thompson)은 유명한 책 "누가 내 고객을 훔쳤습니까?"를 가지고 있는데, 이것은 고객의 손실 이유를 생생하게 묘사하고 하버드 비즈니스 스쿨의 부티크 도서 목록에 선정되었습니다. 데이터 센터 제작자는 "누가 내 능력을 훔쳤습니까?"라는 관련 서적을 제작할 수도 있습니다. 어떻게 해결할 수 있을까요?

1. 작은 조각

칩이 데이터 센터 제품의 핵심 요소, 특히 고속 칩에있어서 의심의 여지가 없습니다. 400G 광 트랜시버의 연구에서 사람들은 종종 DSP 나 CDR이라는 기술적 경로에 주저합니다. DSP의 비판은 전력 소비를 고려한 것입니다.

칩

서버 칩은 어때? 예를 들어 인텔을 예로 들자면 초기 CPU 사용량은 120 와트 였고 현재는 최신 쿠퍼 호수가 240 와트에 도달했습니다. GPU의 경우 NVIDIA의 최신 HGX2 GPU가 400 와트에 도달했습니다. 컴퓨팅 파워의 향상으로 칩의 소비가 앞으로 증가 할 것이라는 것은 말할 필요도 없다. 오늘날 무어의 법칙은 실패했으며, 업계는 장래에 400G 광 네트워크 전송에 도달하기위한 실현 가능한 기술적 경로를 찾아야합니다.

2. 서버 및 상호 연결 제품

고성능 및 저소비 전력 서버는 업계에서 개발 한 새로운 제품으로, 특히 중국의 Inspur 및 Huawei와 같이 풍부한 경험과 이점을 갖추고 있습니다. 저장 영역 네트워크 및 서버 간의 상호 연결은 주로 AOC, DAC 및 광 점프 라인이있는 광 모듈의 조합입니다. 높은 속도 (400G) 및 낮은 지연 (ns)은 낮은 수준의 소비 및 비용을 유지하면서 상호 연결 제품의 고성능을 요구하는 데이터 센터의 향후 추세를 나타냅니다.

광 트랜시버에는 삽입 손실, 누화 등과 같은 많은 유형의 손실 요인이 있습니다. 이유가 때때로 복잡해 보입니다. 기술 개발에 따라 현재 주류 인 QSFP28 캡슐화 모듈은 일반적으로 2.5W 이하로 제어 할 수 있습니다. 중국 기업은 또한 다음과 같은 우수한 제품을 보유하고 있습니다. Gigalight. 지난 몇 개월 동안, Gigalight 만든 실리콘 칩 기술에 의한 100G QSFP28 PSM4 송수신기, 이는 소비 감소가 새로운 물질의 적용을 필요로한다는 것을 증명했다.

3. 냉각 시스템

고출력 랙은 큰 냉각 문제를 야기합니다. 미국의 Lawrence Berkeley 국립 연구소는 PUE1.9의 데이터 센터의 에너지 분포를 분석했습니다. 그 중 47 %는 전기 및 냉각 소비에서 비롯된 것으로 밝혀졌습니다. 현재 데이터 센터는 풍력 및 냉기 모드를 사용하며 대부분의 경우 단위당 냉각 전원 8kw를 제공합니다. ASHRAE 조직에 의해 발표 된 통계에 따르면, 단일 랙의 최대 전력 밀도는 40에 의해 랙 당 2020kw에 도달합니다. 차가운 바람은 많은 전력을 소비했으며 그 성능은 미래에 걱정입니다. 그러나 새로운 방식이 등장하고 있습니다. Alibaba의 계획에 사용 된 침지 액체 냉각 기술은 PUE 값을 1.0의 이론적 한계에 가깝게 만듭니다.

냉각 시스템

그럼에도 불구하고 침지 냉각 기술은 충분히 성숙되지 않았습니다. 기본 구성 요소에 관해서는 자재 호환성 및 신호 호환성에주의를 기울여야합니다. 액체 환경, CPU, 스토리지, 하드 드라이브 등에서 오랜 시간 동안 안정적으로 안정적으로 작동 할 수 있는지 여부와 성능에 영향을 미치는지 여부를 확인해야합니다. 또한,이 새로운 기술은 최상의 결과를 얻기 위해 데이터 센터를 재구성해야 할 수도 있습니다. 이 프로젝트의 구현은 의문의 여지가 있어야합니다.

4. 기타

조명, 시스템 아키텍처, 정상적인 크기, 신뢰성 등과 같은 전기 소비에 대한 다른 이유가 있습니다. 물론 그들은 필연적입니다. 또한 자연 냉각 기술은 기상 조건에 크게 의존하며 광동의 아열대 몬순 기후에서 신강의 온화한 대륙성 기후에 이르기까지 중국과 같은 광대 한 국가에서 다른 기후는 다른 건설 환경을 가져옵니다.

예를 들어 일부 데이터 센터는 습기가 많고 뜨거운 중국 남부 지역에 지어야합니다. 이러한 기후 조건은 열 발산에 도움이되지 않습니다. 데이터 센터가 낮은 PUE 값을 얻고 TCO를 최적화하는 방법에 대한 또 다른 도전 과제가 될 것입니다 직면해야한다.

결론

위의 내용은 아직 완전히 체계적이고 과학적이지는 않지만 사람들이 행동하기 시작하면서 전력 손실 및 현재 계획 중 일부에 대한 분석입니다. 데이터 센터 프로젝트를 구축 할 때 더 많은 질문을해야합니다.

  1. 데이터 센터 책임자의 경우 데이터 센터의 에너지 요금은 얼마입니까?
  2. 최고 재무 책임자 : 데이터 센터 구축 비용은 얼마나 듭니까? 기업이 데이터 센터의 장비를 통해 얻을 수있는 실제 소득은 얼마입니까? 예산을 최대한 줄이는 방법은 무엇입니까?
  3. 최고 기술 책임자에게 과학적이고 효과적인 냉각 방법을 사용하는 방법은 무엇입니까? 구조 변형을 만드는 방법? 서버, 광 트랜시버, 광섬유 및 기타 제품을 선택하는 방법은 무엇입니까?
  4. 최고 경영자의 경우 향후 어떻게 더 큰 지속 가능성을 달성 할 수 있습니까?

위 질문에 대한 답변을 잘 활용할 수 있다면 미래의 데이터 센터 구축에 많은 희망이 생길 것입니다. 데이터 센터의 에너지 효율성은 모든 기업 및 운영자가 심각하게 고려해야합니다. 친환경적이고 지속 가능하며 효율적인 데이터 센터를 구축하고 기존의 기술적 단점을 지속적으로 개선하는 것은 모든 고 신기술 기업가의 책임입니다. 인간과 자연의 조화라는 궁극적 인 목표는 모든 사람의 비전입니다.

이것은 쓴 원본 기사입니다 Gigalight. 재현 된 경우 출처를 알려주십시오. https://www.gigalight.com/community/analysis-of-energy-consumption-in-data-center/

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