«Световой» микрочип и вертикальная экспансия. Как повысить энергоэффективность инфраструктуры ЦОД
Через 5 лет, согласно прогнозам исследовательских компаний, энергопотребление серверных ферм вырастет минимум в два раза. Это не дает поставщикам электроэнергии спать спокойно, ведь некоторые обеспокоены тем, что не смогут удовлетворить возросший спрос в полном обьеме.
В поисках решения операторы ЦОД создают собственные источники электропитания, достаточно только вспомнить таких гигантов как Apple, Google, Microsoft, которые отдают предпочтение альтернативной энергии (ветровой, солнечной) для питания своих серверных ферм.
Для того, чтобы повысить энергоэффективность подконтрольных объектов и снизить нагрузку на центральную электросеть, создаются дополнительные генерирующие мощности, применяются инновационные подходы к повышению энергоэффективности дата-центров.
Оптический микропроцессор
На протяжение многих лет были предприняты попытки создания микропроцессора, который для передачи данных использовал бы оптические соединения. Все такие попытки «увенчивались» неудачей. На данный момент это больше не просто «мечта поэта» и какая-то теория, исследователями был создан первый рабочий микропроцессор на основе света благодаря использованию существующей технологии производства микроэлектроники, в которой используются энергоэффективные оптические соединения. Оптические сетевые технологии предоставляют возможности для значительного увеличения скорости передачи информации за счет ускорения потока данных благодаря использованию световых импульсов вместо электронов, протекающих по проводам.
Учеными — разработчиками из университета Колорадо — Боулдер (Colorado University Boulder), Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology), Калифорнийского университета (The University of California, Berkeley) был создан электронный оптический микропроцессор.
Чип, размером 3×6 мм, соединен с памятью с помощью оптических волокон, приемников и передатчиков, которые обеспечивают высокую скорость обмена информацией.
На рисунке изображено размещение на чипе процессорной памяти, ресиверов и трансиверов, фотодетекторов (фотодатчиков), модуляторов на основе кольцевых резонаторов .
Скорость передачи данных достигает 300 гигабит за секунду, а это почти в 50 раз превышает скорость обмена информации при использовании «стандартных» процессоров. В разработке содержится в общей сложности 70 миллионов транзисторов, 850 оптических компонентов, используются оптические волокна, специальные передатчики и приемники для передачи данных между кристаллом процессора и микросхемами памяти. Теоретическая пропускная способность всех трансиверов на чипе во время его работы составляет 550 гигабит за секунду (Tx — передача пакетов) и 990 гигабит за секунду (Rx — получение пакетов).
В таблице приведены характеристики чипа:
Благодаря оптическим соединениям большие обьемы данных передаются быстрее, потребляется такое же количество электроэнергии как и для электрических соединений.
Блок — схема системной памяти в оптическом микропроцессоре
Такое повышение пропускной способности сэкономит значимое количество электроэнергии для серверных ферм. Ведь как утверждают исследователи, одна четвертая электроэнергии, которая используется серверами внутри серверных ферм, расходуется на передачу данных между процессором, сетевыми картами и памятью. Новая разработка поможет уменьшить данный показатель, что в свою очередь уменьшит нагрузку на систему распределения электропитания и систему охлаждения серверов.
Трехфазное энергоснабжение и вертикальная экспансия
Raritan International, ведущий мировой производитель KVM-переключателей и решений для организации удаленного доступа и управления серверами и другими сетевыми устройствами, предложила свой метод повышения эффективности серверных ферм. Эксперты считают, что благодаря увеличению высоты стоек в машзале (вертикальная экспансия), при увеличении плотности размещения ИT оборудования и организации трехфазного энергоснабжения на уровне отдельных стоек, будет достигнута не малая экономия электроэнергии. Ведь пространство — это важный ресурс, который операторам серверных ферм необходимо использовать рационально. Увеличив высоту стойки, появится возможность разместить большее количество вычислительных мощностей внутри такой стойки. Такой метод, правда, требует дополнительных затрат, так как возникает необходимость в переходе на высокопроизводительные системы охлаждения, такие как иммерсионные системы, прямоконтактные системы жидкостного охлаждения серверов. К слову, переход на технологию жидкостного охлаждения также выгоден по сравнению с системами воздушного охлаждения:
Для того, чтобы уменьшить расходы на кабельную проводку можно использовать трехфазное энергоснабжение на уровне каждой монтажной стойки, это повысит надежность электрической инфраструктуры. Уменьшение числа электрических контуров и увеличение свободного пространства, используемого для дополнительных устройств, улучшит еще и циркуляцию воздуха, что в сумме заметно увеличит энергоэффективность инфраструктуры серверных ферм и уменьшит энергопотребление.
Правда гарантии на распространение полученных результатов в реальной жизни никто не даёт, ведь еще предстоит проделать немало дополнительной работы, чтобы это стало возможным.
