Τι είναι το PUE;
Το Power Usage Effectiveness (PUE) είναι μία μovάδα μέτρησης που εγκαθίδρυσε ο οργανισμός Green Grid, και εκφράζει την ενεργειακή απόδοση ενός Data center, δηλαδή μιας κεντρικής υπολογιστικής εγκατάστασης, σε όρους βασικής υποδομής. Το PUE εκφράζει δηλαδή τον λόγο της συνολικής απαιτούμενης ενέργειας προς την ενέργεια που πραγματικά καταναλώνεται από τους υπολογιστικούς πόρους. Στη συνολική ενέργεια προσμετράται οτιδήποτε απαιτείται για να υποστηρίξει τον φόρτο υπό κανονικές συνθήκες, όπως UPS, κλιματιστικά κ.ά. Για παράδειγμα, σε ένα Datacenter που καταναλώνονται 1000 watts συνολικής ενέργειας και τα 500 αφορούν τον εξοπλισμό IT τότε το PUE που προκύπτει έχει τιμή 2 (1.000/500=2). Όσο πιο κοντά είναι η τιμή στη μονάδα, όπου ιδανικά το 100% της ενέργειας διοχετεύεται στην υπολογιστική υποδομή, τόσο πιο ενεργειακά αποδοτικό είναι το Datacenter, το οποίο με τη σειρά του συνεπάγεται λιγότερα λειτουργικά έξοδα.
Γιατί μετράμε το PUΕ;
Το ΕΚΤ έχει δεσμευτεί στην εφαρμογή τεχνολογιών Green IT στο πλήρες φάσμα των Πληροφοριακών του Υποδομών με τρόπο ρεαλιστικό, μετρήσιμο και ουσιαστικό. Για αυτό τον λόγο, η ακριβής μέτρηση του PUE επιτρέπει την αξιολόγηση, τον έλεγχο και την καλύτερη συμμόρφωση σε ακόμα καλύτερες ενεργειακά τεχνολογίες. Θέτωντας ώς στόχο την ευαισθητοποίηση της ελληνικής κοινότητας, το ΕΚΤ διαθέτει μετρήσιμα πραγματικά μεγέθη του PUE. Σημειώνεται ότι το ΕΚΤ είναι ένας από τους λίγους φορείς που διαθέτουν τέτοια πληροφορία δημόσια.
Πηγή: Σύστημα παρακολούθησης ενεργειακής κατανάλωσης ΕΚΤ
Ποιός ο μέσος όρος του PUE σε άλλα Datacenters;
Στην Ελλάδα, ο υπολογισμός και η δημόσια διάθεση πραγματικών τιμών του PUE δεν είναι συνηθισμένη πρακτική. Το Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης καινοτομεί και με την παραδειγματική δράση του επιχειρεί τα πρώτα βήματα και αναμένει να ακολουθήσουν και άλλοι οργανισμοί και εταιρείες αυτή την προσπάθεια. Σε παγκόσμιο επίπεδο σύμφωνα με την έρευνα Uptime Institute's 2012 Data Center Survey (http://uptimeinstitute.com/2012-survey-results) ο μέσος όρος των PUE από τα μεγαλύτερα Datacenter κυμαίνεται μεταξύ 1,8 και 1,89. Τα καλύτερα PUE που έχουν επιτευχθεί από εταιρείες όπως οι Yahoo, Google, Facebook, Microsoft έχουν τιμές κοντά στη μονάδα και μικρότερες από 1,2. Ο λόγος για τον οποίο έχουν επιτευχθεί τέτοιες τιμές είναι ότι πρόκειται για ειδικά σχεδιασμένες εγκαταστάσεις οι οποίες πολλές φορές τοποθετούνται σε πολύ ευνοϊκότερα κλίματα για την λειτουργία ενός αποδοτικού Datacenter. Σε πολλές περιπτώσεις, χρησιμοποιείται εξ’ολοκλήρου ο εξωτερικός ψυχρός αέρας για την ψύξη των Datacenter αποφεύγοντας έτσι έναν από τα πιο ενεργοβόρα τμήματα των παραδοσιακών Datacenter, τον κλιματισμό, ενώ σε ειδικά σχεδιασμένα Datacenters χρησιμοποιείται υδρόψυξη από το ψυχρό νερό των ωκεανών με επίσης θετικές συνέπειες στην προκύπτουσα τιμή του PUE. Δεδομένου λοιπόν των κλιματολογικών συνθηκών της Ελλάδας και της Αθήνας ειδικότερα, είναι θετικό ότι το PUE του Datacenter του EKT είναι κάτω του παγκόσμιου μέσου όρου, ενώ οι προσπάθειες βελτίωσης και οι μελέτες διαρκώς συνεχίζονται.
Πόσο αποδοτικό είναι το Datacenter του ΕΚΤ;
Είναι γενικά παραδεκτό ότι οι τιμές του PUE γύρω στο 2,0 είναι αναμενόμενες σε ένα ενεργειακά μη βελτιστοποιημένο Datacenter ενώ οι κορυφαίοι τεχνολογικά φορείς όπως π.χ. Google Facebook κ.α. επιτυγχάνουν στις εγκαταστάσεις τους τιμές γύρω στο 1,2 και ακόμα λιγότερο. Αν και το PUE μετριέται κανονικά σε ετήσια βάση, τα μέχρι στιγμής στοιχεία για το PUE του Datacenter του EKT (και για το διάστημα απο Απρίλιο 2012 εώς Οκτώβριο 2012) είναι 1,71, δηλαδή κάτω του αναμενόμενου μέσου όρου, ακόμα και κατά τους ενεργειακά ιδιαίτερα επιβαρυμένους καλοκαιρινούς μήνες. Πρέπει να σημειωθεί ότι η τιμή αυτή είναι η πραγματικά μετρούμενη και όχι κάποια παράμετρος σχεδιασμού που είχε συνυπολογίσει ιδανικές συνθήκες λειτουργίας (π.χ. πλήρες φορτίο Datacenter). Στόχος του ΕΚΤ άλλωστε είναι η ουσιαστική και διαρκής βελτίωση, ενώ ήδη με την διαφορά από τον αναμενόμενο μέσο όρο του 2,0 έχουν εξοικονομηθεί σημαντικά ποσά ενέργειας.
Τι τεχνικές χρησιμοποιούνται στο Datacenter του ΕΚΤ;
Δεδομένου του θερμού κλίματος της Ελλάδας, το Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης επένδυσε και επενδύει πολλά στο σωστό σχεδιασμό του Datacenter του για να επιτευχθούν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Συγκεκριμένα στο Datacenter εχει τοποθετηθεί Cold Isle Containment σύστημα, δηλαδή σύστημα παθητικού διαχωρισμού των ροών αέρα ανάμεσα στον ψυχρό και τον ζεστό διάδρομο. Ο θερμός και ψυχρός διάδρομος που εξασφαλίζει αφενός την εισαγωγή ψυχρού κλιματιζόμενου αέρα από την μπροστινή όψη των συστημάτων και την εξαγωγή του θερμού αέρα από την πίσω όψη των Rack και αφετέρου την αποδοτικότερη λειτουργία των συστημάτων. Ταυτόχρονα, οι θέσεις των κλιματιστικών έχουν καθοριστεί με σκοπό την αποδοτικότερη διοχέτευση του κρύου αέρα στη ψυχρή περιοχή με το μικρότερο δυνατό κόστος. Επίσης, έχουν εγκατασταθεί και ρυθμιστεί κλιματολογικοί αισθητήρες που είναι υπεύθυνοι για την άμεση ειδοποίηση σε περίπτωση προβλήματος ενώ επίσης υπολογίζονται και απεικονίζονται γραφικά χρήσιμες μετρικές με σκοπό την πρόβλεψη και τις μελλοντικές βελτιώσεις της υποδομή.
Mπορεί το PUE να εκφράσει το σύνολο των ενεργειακών βελτιώσεων που έχει εφαρμόσει το ΕΚΤ;
Τo PUE εκφράζει μόνο τα οφέλη που προκύπτουν απο την ενεργειακή βελίτωση του Datacenter. Ωστόσο, το ΕΚΤ εφαρμόζοντας μια πολυεπίπεδη προσέγγιση, ήδη από το 2008 λειτουργεί πλατφόρμα virtualization, η οποία προσφέρει οφέλη πέρα και επιπλέον απο το βελτιωμένο PUE. Σήμερα, εκτελούνται περίπου 100 εικονικές μηχανές, επιτυγχάνοντας σημαντικό server consolidation, οι οποίες με την εκτέλεση τους ως εικονικές, αντί για ισοδύναμες φυσικές μηχανές, μειώνουν τα λειτουργικά έξοδα, τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και την απαιτούμενη ενέργεια λειτουργίας επιπλέον της τιμής PUE. Σημειώνεται ότι ακόμα και ένας προσωπικός υπολογιστής καταναλώνει τουλάχιστον 200W ενέργειας, επομένως, σε κάθε χρονική στιγμή εξοικονομούνται περίπου 40KW ισχύος, αν υποτεθεί ένας PUE=2,0. Ταυτόχρονα γίνεται ευρεία χρήση προηγμένων μηχανισμών στο επίπεδο της εφαρμογής για κατανεμημένους caching servers και εξυπηρετητές επιτάχυνση εκτέλεσης των εφαρμογών οι οποίες συνεισφέρουν στην μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος της υποδομής του ΕΠΣΕΤ.
Πώς το virtualization/consolidation βοηθάει ένα Datacenter από άποψη κόστους;
Το virtualization/consolidation μειώνει το κόστος, εφόσον μειώνονται οι απαιτήσεις χωρητικότητας και χρησιμοποίησης των μηχανών, καθώς και ο αριθμός των φυσικών μηχανημάτων που απαιτούνται. Ένα τυπικό server utilization κυμαίνεται από 5% εώς 30%, γεγονός που δίνει τη δυνατότητα να φιλοξενηθούν περισσότεροι απο έναν server σε ένα φυσικό μηχάνημα. Η υποδομή του ΕΚΤ, φιλοξενεί σε 10 φυσικούς server περίπου 100 εικονικά μηχανήματα με την αναλογία (ratio) να διαμορφώνεται σε 10-12 virual machines προς 1 physical server.
Για τι κέρδη μιλάμε από την υποδομή αυτή;
Το Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ) καινοτομεί και σε αυτό το θέμα, καθώς για να υπολογίσει κανείς τα οφέλη από τη virualization πλατφόρμα έχει αναπτυχθεί μηχανισμός εκτίμησης κέρδους (e-Vigr) σε ενέργεια (KWh) και σε μειωμένες εκπομπές ρύπων διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Τα εν λόγω κέρδη συνυπολογίζονται διαρκώς και δίνονται σε πραγματικό χρόνο και μέσα απο τον δικτυακό τόπο του Εθνικού Πληροφοριακού Συστήματος Έρευνας και Τεχνολογίας, ΕΠΣΕΤ.
Το Datacenter του Εθνικού Κέντρου Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ) αποτελεί σημείο αναφοράς για τον ελληνικό χώρο, καθώς εκτός απο την e-υποδομή του φορέα και του κόμβου Hellas Grid Athena, φιλοξενεί και τους κόμβους GEANT, ΠΙΘΟΣ και ViMA της ΕΔΕΤ ΑΕ, σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο. Η πλατφόρμα εκτέλεσης εικονικών μηχανών στο Datacenter λειτουργεί ήδη από το 2007, υποστηρίζει περίπου 110 εικονικούς εξυπηρετητές σήμερα και έχει επιτύχει σημαντική μείωση περιβαλλοντικού και οικονομικού κόστους ενέργειας.
Με περισσότερα από 175 εταιρικά μέλη σε όλο τον κόσμο, η Green Grid -ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός- θέτει ώς στόχο τη παγκόσμια συνεργασία για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης στις τεχνολογίες πληροφορικής και στα data centers.
e-vigr: Virtual Infrastructure GReen meter
Το Virtual Infrastructure Green meteR (εικονοποιημένη υποδομή) του ΕΚΤ είναι ένα σύνολο από scripts για τον υπολογισμό σε πραγματικό χρόνο και με τις κατάλληλες υποθέσεις, της ενέργειας που εξοικονομεί μία υποδομή cloud computing σε σύγκριση με μία αντίστοιχη μη-εικονικοποιημένη υποδομή.
Google data centers 'Efficiency: How we do it'
"στοχεύουμε στη μείωση της ενέργειας που καταναλώνουμε εξαιτίας της εκρηκτικής εξάπλωσης του διαδικτύου"
Green (Low Carbon) Data Center Blog
Ένα Blog με θέματα για την Πράσινη Πληροφορική: Επιβλέποντας και σχεδιάζοντας το πράσινο datacenter.