Datacenters en hun besparingen
De grootste uitdaging waarmee elk datacenter kampt is de energiefactuur zo laag mogelijk houden. Geen evidente opdracht, gezien de steeds stijgende prijzen van vele energiebronnen. Gelukkig zijn er op vele plaatsen in en rond het datacenter besparingen te realiseren. Wij sommen er enkele voor u op.
Datacenters verbruiken nu al meer dan 2% van de wereldwijd beschikbare energie en binnen enkele jaren zou dit volgens diverse analisten en leveranciers stijgen tot een duizelingwekkende 20%.
Volgens Soeren Juul Schroeder, EMEA-manager van Schneider-dochter APC, heeft dit veel te maken met de explosie van sociale media en bijhorende beelden en filmpjes, “maar ook de toename van communicatie tussen machines over het internet (het zogeheten M2M internet) zal gevoelig bijdragen tot het energieverbruik in datacenters. Onze generatie heeft de opportuniteit maar ook de plicht om iets aan dit verbruik te doen.”
Gelukkig is – recht evenredig met het energieverbruik – ook het inzicht in manieren om die energiefactuur in toom te houden gestegen. En het aantal mogelijke energiebesparingen is groter dan u denkt. Een rondvraag bij enkele experts leverde alvast het volgende lijstje op:
1. In de servers
De jongste generatie servers is niet alleen veel energiezuiniger dan de vorige generaties, ze is ook een flink pak hittebestendiger. Dit laatste is wellicht nog interessanter voor datacenter managers. Wanneer zij de gemiddelde temperatuur tot 25 of zelfs 30 graden Celsius mogen laten oplopen in plaats van tot de vroeger algemeen aangenomen norm van 20 graden Celsius, scheelt dit een forse slok op de koele borrel.
Zeker wanneer die nieuwe norm wordt gecombineerd met de volgende besparingsmogelijkheid. Er zijn namelijk nog andere manieren waarop de keuze voor nieuwere servers een impact kan hebben op de energiefactuur, vult Geert Kuijken, business development manager ISS bij Hewlett-Packard, aan: “De huidige servers kunnen machines van vier jaar geleden consolideren tot een twintigste van het serverpark van toen."
"Dit houdt in dat u minder kabels nodig hebt, en dus ook minder switches om onder stroom te houden.” Kuijken raadt ook het gebruik van blade servers aan, “die verbruiken tot 40 procent minder stroom dankzij gecentraliseerde power- en koelingtechnologieën.”
2. In de buitenlucht
Waarom warme lucht koelen als u ook koele lucht kan binnenbrengen? Zo luidt de redenering achter free air cooling of outside air cooling, het principe van koeling door buitenlucht in plaats van door energieverslindende airconditioners.
In het verleden werd vaak afgezien van deze vorm van koeling, omdat de buitenlucht in vele gevallen niet volstond om de temperatuur op een voor de servers aanvaardbaar niveau te houden. Nu deze servers tegen een warmer stootje kunnen, ligt die barrière al een stuk lager en is buitenluchtkoeling niet voorbehouden voor datacenters in Ijsland en andere meer noordelijk gelegen landen.
Servers die voldoen aan de ETSI-norm 3.1 (opgelegd door het European Telecommunications Standards Institute), zijn bestand tegen temperaturen tussen 10 en 35 graden Celcius voor 90 procent van de tijd, en tussen 5 en 40 graden voor 10 procent van de tijd, en zelfs voor 1 procent van de tijd tussen -5 en 45 graden Celsius.
Ook het andere traditionele argument tegen ongefilterde buitenlucht, de introductie van fijne stofdeeltjes, blijkt minder dramatisch dan eerst gedacht. Uit tests van onder meer Intel blijkt dat er inderdaad een grotere uitval van servers is wanneer de buitenlucht ongekoeld en ongefilterd het datacenter wordt binnengehaald, maar deze stijging in onbeschikbaarheid weegt vaak niet op tegen de meerkost van geforceerde koeling door dure airconditioningsystemen.
Mogelijk is de beschikbaarheid van elke server zo belangrijk dat u de meerkost van geforceerde koeling te verantwoorden vindt. Maar het loont de moeite om deze afweging toch heel ernstig te berekenen. Getronics gebruikt voor een datacenter in Haarlem een tussenvorm van koeling door buitenlucht, air-to-air free cooling genaamd.
Hierbij wordt de buitenlucht wel gebruikt om de lucht in het datacenter te koelen, maar met een minimale invoer van buitenlucht in dat datacenter. Hiervoor wordt een soort temperatuuroverdragend wiel gebruikt dat de warme uitgestoten lucht van het datacenter deels afkoelt voor die lucht weer het datacenter wordt ingestuurd.
Dit zorgt uiteraard voor een minder drastische koeling dan bij rechtstreeks ingevoerde lucht maar het datacenter heeft wel meer controle over de luchtvochtigheid en de hoeveelheid vervuilende stofpartikels wordt zo herleid tot vrijwel nul. Microsoft heeft iets dergelijks toegepast in zijn datacenters in Dublin, alleen heet het verwerkingsmechanisme daar een air handling unit.
Het kind kan dus verschillende namen krijgen, maar is onder elke naam minstens het bekijken waard. Cegeka heeft bijvoorbeeld berekend dat deze vorm van koeling voor hen een groot verschil maakt in het energieverbruik, aldus Jochem Hansen, manager Facilities & Datacenter bij Cegeka.
“Voor elke 100 kilowatt die we verbruikten in het datacenter, hadden we een bijkomende 60 tot 70 kilowatt nodig om te koelen. Voortaan hebben we nog slechts 10 kilowatt nodig.”
3. In de kerk
Recent nog heeft de Roosendaalse architect Gerard van der Aa een prijs gewonnen voor het duurzaam verwarmen van de Sint Bavo kathedraal in Haarlem door er een datacenter onder te stoppen. De warmte van het datacenter zorgt voor gratis opwarming van het gebouw, en de koelte van de kathedraal kan dan weer voor afkoeling van het datacenter zorgen.
Welke energiebesparing deze wisselwerking – door van der Aa Church on a cloud gedoopt – zal opleveren, is nog niet gekend aangezien het idee nog moet worden gerealiseerd. Maar eenieder die op een winterse dag in een kerk heeft zitten bibberen, begrijpt de logica achter dit verhaal.
In diezelfde logica van complementariteit hebben we eerder al het initiatief besproken van datacenters naast een tuinbouwkas. In het Wieringermeer in de buurt van Den Helder zorgt de warmteuitstoot van een datacenter voor de verwarming van een kas waarin paprika’s en tomaten worden gekweekt.
De door de kas opgewekte elektriciteit wordt door datacenters weer deels gebruikt voor hun energievoorziening. Helaas zullen dergelijke initiatieven niet snel geadopteerd worden in België, onder meer wegens de strenge reglementering rond bebouwing in land- en tuinbouwgebied.
Wel in België, in het universitair ziekenhuis van Leuven, wordt de warme lucht van het datacenter gerecupereerd om andere gebouwen van het ziekenhuiscomplex mee te verwarmen. De energiefactuur van het datacenter zelf gaat er niet mee omlaag maar er is onmiskenbaar sprake van efficiënter energiegebruik.
4. In de zaalindeling
Naast de locatie van het datacenter kan ook de indeling van het datacenter een rol spelen. “Het is belangrijk dat u alleen maar die delen koelt die nodig zijn en niet de ruimten waarvoor het niet nodig is”, zo vertelt Henk Heylen, business development manager Cloud & Datacenter bij Getronics Belux.
“Daarvoor wordt de koude lucht die aangevoerd wordt, zo goed mogelijk gescheiden van de warme lucht die afgevoerd wordt. Het beste resultaat bereikt men door zogenaamde cold corridors aan te brengen. De koude lucht wordt in goed afgesloten koude gangen aangevoerd en wordt goed gescheiden gehouden van de warme lucht die afgevoerd moet worden.”
Volgens berekeningen van Interxion kan met zulke cold corridors tot 25 procent energie worden bespaard.
5. In de processor
Een belangrijk onderdeel van de server en van de opslagapparatuur is de processor. Jarenlang vormde deze processor het kloppend hart van de ICT-vooruitgang: gedreven door de wet van Moore werd elke achttien maanden de kloksnelheid verdubbeld. Maar dit vergde tegelijk ook meer dan een verdubbeling van de energie nodig om die processors te laten draaien. En ook de gegenereerde hitte bleef maar stijgen.
Dankzij twee recentere technologieën – multicore en multithreading – kan de wet van Moore behouden blijven zonder dat het energieverbruik evenredig mee stijgt. De stijging van de kloksnelheid heeft plaatsgemaakt voor het aantal kernen op een processor en het aantal threads per kern, die samen de efficiëntie van een processor gevoelig verhogen.
En alsof dat nog niet volstaat, bestaan er nu al in de hardware ingebouwde meetmechanismen die het eigenlijke verbruik van een processor kunnen vergelijken met het verwachte verbruik, en zo nodig kunnen bijstellen. Hiermee worden processors nog efficiënter gebruikt, wat de energiefactuur ook weer ten goede komt.
6. In de virtualisatie
Een van de grootste opportuniteiten om de energiefactuur te verlagen is ongetwijfeld nog steeds virtualisatie. Hierover werd al veel verteld en geschreven, maar de onderliggende waarheid blijft geldig. Dankzij virtualisatie kan een stevig percentage van het serverpark (en het opslagpark) worden afgevoerd, wat op zich al een enorme kostenbesparing oplevert.
De resterende servers worden intensiever gebruikt, maar een andere algemeen gekende waarheid luidt dat één server die aan 80% van zijn capaciteit wordt benut, véél energiezuiniger is dan vier servers die aan 20% worden benut. Let op: nog voor u aan virtualisatie begint, doet u er goed aan om eerst werk te maken van een goede consolidatieoefening.
Niet alleen zal het uw virtualisatiewerk sterk vereenvoudigen, een goede consolidatieronde kan op zich ook al zorgen voor besparingen tot 20%, onder meer door te besparen op reservehardware voor het geval een server het begeeft.
Jawel, we beseffen dat we onszelf herhalen, maar de kracht van virtualisatie lijkt nog steeds niet al te sterk doorgedrongen: virtualisatie bevindt zich, volgens cijfers van onderzoeksbureau Quocirca nog in een vroeg stadium. Slechts 15 procent van de organisaties heeft meer dan 70 procent aan zijn datacenter gevirtualiseerd.
Wie het wel al begrepen heeft, is Belgacom. “In het kader van Corporate Social Responsibility streeft Belgacom ernaar om tegen 2020 zijn CO2-voetafdruk met 70 procent te verminderen”, vertelt Steven Dewinter, team leader Windows Engineering, “Energie-effciëntie nastreven is de ambitie in elke geleding van het bedrijf en virtualisatie levert hier een mooie bijdrage toe. Over het gehele gevirtualiseerde serverpark realiseert Belgacom vandaag reeds een energiebesparing van 4,7 GWh/jaar.”
7. In de PDU’s
Er zijn ook kleinere maar evenmin te verwaarlozen elementen waarmee de energiefactuur kan worden gedrukt. De PDU’s (Power Distribution Units) bijvoorbeeld kunnen hier ook hun steentje toe bijdragen. PDU’s waren van oudsher zeer elementaire stukjes hardware, enkel verantwoordelijk voor het verdelen van de stroom op rackniveau naar alle afzonderlijke servers binnen dat rek.
Intussen zijn ook dergelijke toestellen intelligent geworden. Of toch gekoppeld aan software van de PDUleveranciers, zoals APC en Raritan, die voor de nodige intelligentie kan zorgen op basis van de informatie die uit de PDU’s wordt gedistilleerd.
Anders gezegd: wanneer men exact weet welk toestel hoeveel stroom heeft verbruikt en hoe dit verbruik evolueert, kan men beter inspelen op deze trend en alle toestellen beter benutten. Zo kan men bijvoorbeeld beter inschatten waar zich al hotspots aan het vormen zijn, en nieuwe toestellen op koelere plaatsen inschakelen.
Toestellen kunnen met deze software ook meestal van een afstand worden uitgeschakeld en herstart, wat eveneens onnodig energieverbruik kan voorkomen. Maar er is meer. Door energieverbruik rechtstreeks te linken aan specifieke servers, die eventueel verder kunnen worden gelinkt aan specifieke software en/of afdelingen of klanten, kan men hen ook bewust maken van de impact van hun software, bijvoorbeeld door een gedetailleerde facturering voor het energieverbruik.
8. In het netwerk
Ook in de netwerkinfrastructuur voor het datacenter vallen heel wat energiebesparingen te realiseren. Bijvoorbeeld door over te schakelen naar modernere hardware, merkt Eric Brant, country sales director Belux van Alcatel-Lucent, op: “Als u naar onze nieuwe generatie switches met hun grotere power efficiency overstapt, kunt u over vijf jaar tijd besparingen realiseren tot 56.000 euro en 64 ton C02, op basis van een verbruik van 10kw/h.”
Brant wijst ook op de toegevoegde intelligentie in de huidige en toekomstige netwerkinfrastructuur, die ervoor zorgt dat applicaties als een service kunnen worden beheerd, en zodoende de latency (vertraging op het netwerkverkeer) en dus ook het energieverbruik doen dalen.
De nieuwe netwerkarchitecturen in datacenters zijn ook heel wat vereenvoudigd, waardoor minder switches en andere hardware zijn vereist, wat ook weer het stroomverbruik naar beneden drijft. Juniper Networks heeft berekend dat met hun nieuwe generatie switches zo 40 procent stroom wordt uitgespaard.
9. Op het dak
Steeds meer datacenters hebben zonnepanelen op het dak. Vooral bij nieuwbouw wordt dit bijna een standaard toevoeging aan de specificaties. Zonne-energie wordt een belangrijk element in de strijd van datacenters tegen de hoge energieprijzen. Interxion heeft intussen al een datacenter in Zaventem waar alle energie enkel afkomstig is van zon, wind of hydro-elektrische energie.
10. Aan de deur
Naast alle hierboven besproken tips, geldt natuurlijk ook het gezond verstand. Of zoals Geert Kuijken van HP het verwoordt: “Zoals thuis: lichten uit, deuren dicht!” Dat dit niet per se aan de deur hoeft te gebeuren, bewijst bijvoorbeeld NetApp.
Zij hebben een detectiesysteem ontwikkeld dat menselijke aanwezigheid meteen detecteert en daarop reageert, enerzijds door het licht aan te schakelen en anderzijds door de temperatuur enkele graden te verlagen. Jawel, verlagen, want ook bij NetApp is de gemiddelde zaaltemperatuur inmiddels al hoger dan wat de gemiddelde werknemer als aangenaam ervaart.
Zodra deze persoon de zaal weer verlaat, wordt het licht automatisch uitgeschakeld en de thermostaat weer enkele graden hoger gezet. Ook dit zorgt bij NetApp voor een gevoelige energiebesparing, zeker omdat in hun serverzalen zowat 90 procent van de tijd niemand rondloopt.
