Ympäristöystävällinen tietokeskus

Transkriptio

1 Ympäristöystävällinen tietokeskus Palvelinympäristön teknologioilla käytettävyyttä ja ympäristöystävällisyyttä Pasi Korpela Fujitsu Siemens Computers 1

2 Matematiikkaa 1 2,000 palvelin kuluttaa keskimäärin 350 edestä virtaa per vuosi 24 tuntia 365 päivää 3,504 kwh 0.10 per kwh * 400 W virrankulutus keskimääräisellä kuormalla 2-suoritin palvelimessa Yhteensä 350 vuositasolla Plus: energiakustannukset ilmastoinnille Energiakustannukset tulevat kasvamaan jos suorituskyky per watti pysyy muuttumattomana yli seuraavat pari vuotta, energia kustannukset voivat ylittää helposti laitekustannukset, mahdollisesti jopa monin kertaisesti," Luiz Andre Barroso, Google 2

3 Matematiikkaa 2 Lämpenevät komponentit vikaantuvat nopeammin. Vähentämällä elektronisten komponenttien lämpötilaa 15 asteella kaksikertaistetaan komponenttien käyttöikä Vähentämällä mekaanisten komponenttien lämpötilaa 10 asteella kaksikertaistetaan komponenttien käyttöikä Selvä vastaavussuhde käyttölämpötilan ja vikatiheyden välillä 10 astetta enemmän lämpöä puolittaa vikatiheysvälin (MTBF) (MTBF = Mean Time Between Failures) Lämpö nostaa laitekustannuksia Svante Arrhenius 3

4 Matematiikkaa 3 Suurin osa olemassa olevista tietokeskuksista eivät selviydy virrankulutuksen ja lämmöntuoton haasteista tulevaisuudessa Asennettujen palvelimien yhteismäärä kasvaa 100 kertaiseksi 10 vuodessa Palvelimien/suorittimien määrä per räkki kasvaa 10 kertaiseksi 10 vuodessa Virran ja jäähdytyksen kulutus per palvelin kasvaa 5 kertaiseksi 10 vuodessa Tyypillinen ympäristö: 1 kw per räkki vuonna kw per räkki vuonna kw per räkki tänään jopa 20 kw tulevaisuudessa 18 kw 6 kw 6 kw = kw Sähkön ja jäähdytyksen energiankulutus kasvattavat kustannuksia tietokeskuksissa 4

5 Kestääkö tietokeskus tälläisiä räkkejä? Palvelimet, virta ja suorittimet per räkki Virrankulutus Suorittimet kw 20 18x 2U 2-suoritin palvelinta 9x 4-suoritin palvelinta 5x10 2-suoritin 100 palvelinkorttia x kw 1U 2-suoritin palvelinta kw 13.4 kw kw

6 Rajoitus 3 kw per räkki Onko tämä hyvä ratkaisu? 38U räkin käyttöaste per palvelinyksikkö 5x 2U 2-suoritin palvelinta 3x 4-suoritin palvelinta 1x10 2-suoritin palvelinkorttia 6x 1U 2-suoritin palvelinta 20 9x 4-way Server 36 procs 13.4 kw 5 kw/m

7 Kuinka selviytyä virrankulutuksen haasteista? Vähennä kulutusta Tehokkaiden komponenttien käyttö Virtaa säästävien ominaisuuksien käyttö Oikean palvelimen valinta Ympäristön optimointi Konsolidointi Laitteet optimoidulla jäähdytyksellä Tietokeskukset optimoidulla jäähdytyksellä Resurssien tehokas käyttö Virtualisointi Automatisointi (esim. ServerView Power Control) Kaksi tärkeää syytä säästää energiaa: organisaatio säästää kustannuksista ja työntekijät kokevat tekevänsä oikein säästäessään ympäristöä. 7

8 Vähennä kulutusta 8

9 Palvelinten energiatehokkuus ei näytä hyvältä! Sovellukselle jäävä osuus Fujitsu Siemens Computers on ehdottanut, että Energy Star-logo tulisi kattaa myös laitteen keskimääräinen vuosittainen energiankulutus (kwh/v) Tätä varten pitää määritellä mittauksen metodit ja käyttöprofiili. Jo pieni parannus palvelimen energian kulutukseen vaikuttaa kokonaisuuteen! 9

10 Virrankulutus per palvelin Suoritin on tärkeä AMD vs Intel Matala jänniteinen vs huipputehokas Muistin Muistimoduulin koko A brändi ja B brändi DDR3 vs FB DIMM Tuulettimet Isot tuulettimet tarvitsevat vähemmän virtaa kuin pienet Kiintolevyt Virtalähde Koko: 3,5 vs 2,5 Pyörimisnopeus (rpm): 15k, 10k, 7,2k Virtalähteet Virtalähteiden tehokkuus tärkeää Käytettävyys (N+1 vikasietoisuus) Tuuletin Virrankulutuksen jakaantuminen (RX300) Emolevy 13% 20% 10% 16% Kiintolevy Suoritin 31% 10% Muisti 10

11 Energiataloudellisten komponenttien käyttö Virrankulutukseen optimoitu PRIMERGY RX300 -palvelin 11% Emolevy 14% Tuuletin 22% Virtalähde Virrankulutuksen jakaantuminen 33% Energian säästö 12% Virtalähde 14% Suoritin 8% Muisti 18% Levy 11% Muisti 23% Suoritin 14% Tuuletin 7% Levy 11% Emolevy Standardi palvelin: (SPECint_rate_base 148) E5335 suoritin, 8x 1GB muisti, 6x Levy 3,5 15K Optimoitu palvelin: (SPECint_rate_base 148) L5335 suoritin, 4x 2GB muisti, 6x levy 2,5 10K Eri komponenteilla vähennetään virrankulutus- ja jäähdytyskustannuksia 11

12 FSC Green IT-laskuri Demo Calc\index_en.html 12

13 PRIMERGY TX120 Luokkansa hiljaisin vähän virtaa kuluttava vihreä palvelin Alhaisin virrankulutus 163 Watt täysin kalustettuna Dual-Core Intel Xeon UP suorittimet 3070/3040 Hot-plug 2.5 SAS kiintolevyt Alhaisin melutaso 28 db tyhjäkäynnillä 31 db käyttötoiminnassa Erittäin pieni Koko vain 99 x 340 x 399 mm (LxKxS) Torni/pöytäpalvelin Täysverinen palvelin RAID1 & hot-plug kiintolevyt, ECC muistit, palvelinsuorittimet, etähallinta yms 13

14 PRIMERGY TX120 pikatesti / TIETOKONE 13/2007 Sadan watin vihreä palvelin Energiaa voi säästää myös uudenlaisilla vihreillä palvelimilla. Fujitsu Siemens mainostaa uutta TX120-konettaan maailman pienimpänä, hiljaisimpana ja energiapiheimpänä palvelimena. Ja totta tosiaan, kyseessä on oikea palvelin, ei pelkkä palvelimena myytävä pc-kone. Koneeseen saa kunnon Xeon-prosessorin ja neljä sas-palvelinkiintolevyä raid-ohjaimella. Kone on muutenkin samaa palvelintekniikkaa kuin kaikki Primergy-sarjan koneet. Mutta kone on pc-työasemaakin pienempi. TX120:n tapauksessa vihreys lähteekin etupäässä koon, viileyden ja hiljaisuuden tarpeista. Palvelin on tarkoitettu kohteisiin, joissa konetta ei saada jäähdytettyyn palvelinhuoneeseen. Se ei kuumene liikaa komerossakaan, eikä toisaalta pidä meteliä toimiston pöydän alla. Tyhjäkäynnillä kulutus oli mittauksissa alle sata wattia, ja rasituksessakin vain noin 115 wattia. Samanlaisella kuormalla verrokkina toiminut HP:n perinteinen 2U-kone kulutti noin 375 wattia, eli yli kolme kertaa enemmän. 14

15 Optimoitu järjestelmäympäristö 15

16 PRIMERGY RX300: Viileää suunnittelua Luokkansa paras jäähdytys lisää palvelimen käyttöikää ja takaa parhaan suorituskyvyn: Cool-safe teknologia alentaa 10 astetta palvelimen lämpötilaa ja kaksikertaistaa palvelimen eliniän Tulevaisuuden teknologiaa Erilliset ilmatunnelit Automaattisesti ohjatut suuret tuulettimet Tuloksena erittäin vikasietoinen ja luotettava 2-suoritin palvelin 16

17 Automatisointi ServerView Power Control ohjelmisto monitoroi palvelimen tilaa Tiedon saatuaan, ServerView Power Control käynnistää tai sammuttaa määrätyn palvelimen tai ryhmän palvelimia Tieto voi perustua aikaan, päivään tai tietoon Käynnistys voidaan tehdä ajastetulla scriptillä tai prosessilla Konsolidoinnilla ja automatisoinnilla säästetään jopa 75% virrankulutuksesta Node # Node # 8 12 Päivittäinen kuormitus 8 8 RX300 S RX300 S3 quad Aika Aika

18 PRIMERGY palvelimien virranhallinta Integroitu etähallinta ohjain (irmc) + ServerView Suite Virrankulutuksen valvonta Jatkuva virrankulutuksen valvonta Virranhallinta Virta päälle Virta pois päältä Uudelleen käynnistys Hallittu alasajao Virrankulutuksen hallinta Vaihto eri toimintatilojen välillä Ajastettu 18

19 PRIMERGY palvelimien virranhallinta Integroitu etähallinta ohjain (irmc) + ServerView Suite Toimintatilat Minimi virrankulutus Pakottaa suorittimen tehon alhaisimmalle tasolle Paras suorituskyky Suorittimen suorituskyky kokonaan käytettävissä käyttöjärjestelmälle Ajastin Perustuu palvelimen virrankulutuksen tasoihin UPS tuki Virransyötön ongelmissa ja varavirran käyttöönotossa UPS-laitteelta palvelimen virrankulutus vähennetään minimiin 19 *) planned

20 Virheet räkkiympäristön rakentamisessa Isot kaapelikannattimet peittävät palvelimien takaosan tai roikkuvat kaapelit estävät ilmankierron Kuuman ilman täytyy puristua palvelimen takaosan ja kaapelikannattimien ahtaasta välistä Mikä ylläolevassa on vaarana: Vähentää palvelimien jäähdytystä! Lyhentää vikatiheysväliä (MTBF) 20

21 Erilainen ratkaisu Vapaa ilmankierto räkin takaosasta Patentoitu kaapelointijärjestelmä Alhaisin lämpötila palvelimissa: Täydellinen ilmankierto Ei esteitä ilmankierrolle Ei ylikuumenevia palvelimia 21

22 Ilmastointi Toimiva tietokeskus Tarpeeksi etäisyyttä katosta Kylmä käytävä Kuuma käytävä Tarpeeksi korkeutta Max. lämpökuorma : ~ W/m² 3.. 4,5 kw / räkki Kuumailma 22 Kylmäilma

23 Toimiva tietokeskus PRIMECENTER LC räkillä PRIMECENTER LC Vesijäähdytteinen räkki Koteloitu jäähdytysjärjestelmä Jäähdyttää jopa 20KW per räkki 23

24 Uusi teknologia säästää energiaa FibreCAT S80 FibreCAT SX80 (SATA) FibreCAT SX80 (SAS) Julkaistu Kapasiteetti 4,1 TB* 56 FC levyt (73 GB) 4,5 TB** 6 SATA levyt (750 GB) 4,2 TB** 14 SAS levyt (300 GB) Kulutus W 295 W 666 W Watti / TB ,56 158,57 Kustannukset / vuosi 2.853,13 258,42 583,42 Todelliset säästöt saavutettavissa uusimmalla levyjärjestelmäteknologialla 24 * max. kapasiteetti **kapasiteetti verrattuna max. kapasiteettiin 42TB(SATA)/16,8TB(SAS)

25 Korttipalvelimessa tehokkuus maksimissaan: Virtualisoinnilla monet sovellukset yhteen järjestelmään Proxy Gupta Exchange 2003 DB 2 Linux Siebel NT Domain Lotus Notes DHCP W2K sov. Web Sphere Active Directory Oracle NT sov. palvelin WebEx 100% 50% 0% 0 % 50% 100% Web palvelin LDAP palvelut DNS palvelut Tivoli VPN palvelin Apache palvelin Palomuuri Varmistus SQL palvelin Virus skanneri 25

26 $ Virtualisointi Virtualisointi vähentää energiakustannuksia Virtualisointiteknologia kasvattaa järjestelmän käyttöastetta Sähkön tehokkaampi käyttö Saatavilla sekä ohjelmistoihin että laitteisiin perustuvia virtualisointiratkaisuja (esim. PRIMERGY BladeFrame) % Vuosittaiset energian säästöt palvelimien virtualisoinilla suhteessa 12.5:1 26

27 Kulut / Hyödyt IT akviteetit kohti vihreitä arvoja 27

28 Panostus Vihreyteen Vihreyden kulut / hyödyt 1) Korkea Sammutetaan käyttämättömät laitteet Parannetaan jäähdytystä toteutetaan PC:n ja palvelimien virranhallinta Optimoidaan jäähdytys Päivitetään virtalähteet Nopeat toimenpiteet parantaa olemassa olevien ratkaisuiden tehokkuutta arkkitehtuurin ja infrastruktuurin uudistaminen Yksinkertaistetaan kaapelointi Virtualisoidaan palvelimet Virtualisoidaan tallennusjärejstelmät thin-client laitteiden käyttöönotto Päivitetään palvelimet Matala Matala Resurssien tehokas käyttö Korkea 28 1) Forrester, Creating The Green IT Action Plan, Oct. 2007

29 Yhteenveto Vähennetään kulutusta Eurooppalaiset laitevalmistajat ottavat virrankulutuksen haasteet vakavasti suunnitellessaan laitteita Tehokkaan laitteen valmistaminen riippuu koko laitteen suunnittelusta ei vain eri komponenttien käytöstä Laajennetaan käyttömahdollisuuksia Konsolidointi uudella ja tehokkaalla palvelimella auttaa pienentämään sähkölaskua Optimoitu jäähdytys ja parempi resurssien käyttöaste pienentää energiakustannuksia merkittävästi Käytetään olemassa olevia resursseja tehokkaasti Virtualisointi auttaa kokonaiskustannuksien (TCO) alentamisessa Optimoitu infrastruktuuri sallii käyttämättömien laitteiden sammuttamisen 29

30 Vihreämpää tietotekniikkaa Energy efficient IT-systems Energy efficient IT solutions Energy efficient IT infrastructures For a better business For a better planet Kiitos! 30