<


Energie besparen in het datacenter; prestaties per watt maken het verschil

De voortschrijdende digitalisering en het toenemende gebruik van cloud services hebben in de afgelopen paar jaar geleid tot een sterke groei van datacenters. Nieuwe datacenters schieten als paddenstoelen uit de grond, terwijl de bestaande locaties voortdurend uitbreiden. Het einde is nog niet in zicht, in het bijzonder omdat het internet der dingen (IoT), dat in een stroomversnelling zit, in de komende paar jaar zal leiden tot een echte explosie van gegevens. Hierdoor zal er nog meer digitale infrastructuur nodig zijn. Een van de keerzijden van deze doorgaans positieve ontwikkeling, die nieuwe producten en diensten mogelijk maakt, is de groeiende energievraag in datacenters. Deze veroorzaakt niet alleen hoge kosten, maar maakt het ook moeilijk om klimaat- en duurzaamheidsdoelstellingen te bereiken.

Volgens het Borderstep Institute hebben Duitse datacenters vorig jaar al 16 miljard kilowattuur verbruikt - een miljard meer dan in 2019.1 De datacenters zijn duidelijk efficiënter geworden, zoals bijvoorbeeld de steeds lagere PUE-waarden laten zien. De PUE-waarde zet het totale energieverbruik van een datacenter tegenover de energiebehoefte van de datacenter-IT. Dat wil zeggen dat de PUE-waarde laat zien hoe efficiënt de basisinfrastructuur is, inclusief koelsystemen en pompen, UPS-systemen en accu’s. Talloze verbeteringen, zoals geoptimaliseerde koelingsconcepten, veelvuldig gebruik van restwarmte, krachtiger IT-componenten waarvoor geen extreem lage kamertemperaturen meer vereist zijn en goed gecoördineerde stroomtransformators, hebben ervoor gezorgd dat nieuwe datacenters vandaag de dag een PUE-waarde van 1,5 of lager bereiken.

Meer dan twee derde van de energie wordt daadwerkelijk verbruikt door de IT-systemen. Deze waren in 2020 met 10 miljard kilowattuur verantwoordelijk voor het grootste deel van het elektriciteitsverbruik van datacenters, maar de hardware van nu is extreem energiezuinig. Volgens het Borderstep Institute is het energieverbruik ervan sinds 2010 met 75 procent gestegen, terwijl de prestaties met een factor acht zijn toegenomen. De vele technische ontwikkelingen van IT-producenten hebben hieraan bijgedragen, maar ook strengere wettelijke voorschriften zoals de meest recente Verordening (EU) 2019/424, die bijvoorbeeld een minimum efficiëntieniveau voorschrijft voor voedingseenheden in server- en opslagsystemen. Meer prestaties met hetzelfde energiebudget De nauwe interactie van de servers, opslagsystemen en netwerkcomponenten in het datacenter brengt een onderlinge afhankelijkheid in het energieverbruik met zich mee. Toenemende hoeveelheden gegevens leiden niet alleen tot een hoger stroomverbruik aan de opslagzijde, maar ook aan de zijde van server en netwerk, omdat de gegevens meestal moeten worden verzonden en verwerkt. Alleen in het geval van gearchiveerde gegevens kunnen de opslagsystemen als onafhankelijk worden gezien in termen van energiebesparing, maar valideringen die gebruik maken van andere IT-componenten worden ook op regelmatige basis uitgevoerd. Datacenter-operators plannen met die reden een bepaald energiebudget per rek, dat wordt verdeeld tussen de afzonderlijke gebruikers. Voor applicaties met hoge geheugenvereisten is het echter belangrijk om de efficiëntie van de opslagmedia van naderbij te bekijken omdat elke watt die niet gebruikt hoeft te worden voor de operatie, beschikbaar is voor andere systemen in het rek. Door energiezuinige opslagmogelijkheden te gebruiken, kan het rek een hoger prestatieniveau bereiken met hetzelfde energiebudget.

SSD-prestatie compenseert het energieverbruik

In theorie is voor SSD’s minder energie vereist dan voor harde schijven omdat deze geen mechanische componenten bevatten. Omdat SSD’s echter bepaalde operaties moeten uitvoeren, zoals het beheren van geheugencellen en updaten van geheugenstatussen zodat deze klaar voor gebruik blijven, en wanneer ze niet worden gebruikt, net zoveel energie verbruiken als harde schijven. In de gebruiksmodus is het energieverbruik duidelijk hoger dan dat van HDD’s. Terwijl bijvoorbeeld een PCIe-SSD van de vierde generatie van KIOXIA een actief energieverbruik van maximaal 21 watt heeft, is voor een Enterprise-HDD met 7.200 omwentelingen per minuut minder dan de helft vereist.

Bij deze overweging wordt echter niet gekeken naar de prestatie van secundaire opslagmedia. Met 8 tot 12 watt voorziet de harde schijf in enkele honderden IOPS, terwijl de SSD tot 1,4 miljoen IOPS kan bereiken. Dit betekent dat SSD’s bij actief gebruik veel energiezuiniger zijn dan harde schijven. Ze maken gegevens veel sneller beschikbaar en hebben daarom een veel kortere looptijd, met maximaal energieverbruik bij volledige belasting voor een bepaalde werkbelasting. Een KIOXIA CM6 brengt bijvoorbeeld gegevens over met 6.900 MB per seconde en heeft slechts 72 seconden nodig voor een bestand van 500 GB, wat overeenkomt met 0,4-wattuur met een maximaal energieverbruik van 21 watt - het werkelijke energieverbruik is iets lager bij sequentiële leesoperaties.

Een harde schijf heeft daarentegen ongeveer 28 minuten nodig om die 500 GB over te brengen en converteert 4-watturen met een energieverbruik van 9 watt - de SSD is tien keer zo energiezuinig. De echte kracht ligt echter in willekeurige toegankelijkheid. Vergeleken met de ongeveer 250 IOPS van een typische Enterprise HDD zorgen de 1,4 miljoen IOPS van de KIOXIA-SDD voor een 2.400 keer betere energiezuinigheid.

Betere koeling door nieuwe vormfactoren

Als gevolg van de hoge prestaties bieden SSD’s ook voordelen op het gebied van koeling. Het klopt dat voor een SSD van de laatste PCIe-generatie een hogere absolute koelingsvereiste geldt in actieve operatie bij volledige belasting dan voor een HDD in dezelfde periode. Overdracht van een bestand of een bepaalde hoeveelheid IOPS zou bij de harde schijf echter duidelijk langer duren en deze zou veel langer moeten worden gekoeld, zodat er uiteindelijk een hogere koelingscapaciteit nodig is. Daarnaast zijn de allernieuwste Enterprise SSD’s steeds meer afhankelijk van Enterprise en Datacenter Center SSD-vormfactoren (EDCSFF’s).De flash geheugen-modules van deze vormfactoren zorgen voor betere toegang van de koelluchtstroom dan de klassieke vormfactor van 2,5 inch. Hierdoor kan de restwarmte beter worden afgevoerd, wat zorgt voor een efficiëntere koeling van de steeds krachtigere opslagmedia. Het is weer een kleine stap dichterbij het klimaatneutraal maken van datacenters in 2030, zoals door de EU wordt vereist

 

Frederik Haak, senior marketing manager kioxia europe www.kioxia.com

Meer over
Lees ook
Het is goed dat datacenters over het milieu moeten rapporteren

Het is goed dat datacenters over het milieu moeten rapporteren

Het Uptime Institute beantwoordt in een recent artikel de vraag waarom datacenters steeds meer met het milieu te maken krijgen. De puntsgewijze opsomming van de oorzaken is verhelderend. Voor iedereen die op hoofdlijnen wil weten wat er speelt is dit een goed startpunt.

Datacenter BIT levert restwarmte aan Warmtebedrijf Ede

Datacenter BIT levert restwarmte aan Warmtebedrijf Ede

In aanwezigheid van Jan van der Meer, gedeputeerde van de Provincie Gelderland en wethouder Arnold Versteeg van de gemeente Ede, tekenen vandaag BIT en Warmtebedrijf Ede een overeenkomst voor de restwarmtelevering van BIT aan het Edese slimme groene warmtenet. Met deze ‘datathermie’ kunnen circa 1000 extra woning-equivalenten (woningen en bedrijven)...

All IT Rooms realiseert datacenters en Control Rooms voor Alliander

All IT Rooms realiseert datacenters en Control Rooms voor Alliander

Slim netbeheer speelt bij Alliander een belangrijke rol in het verzorgen van de net- en gasaansluitingen voor zowel consumenten als de zakelijke markt. De netbeheerder ondersteunt deze activiteiten vanuit zowel Arnhem als Haarlem met behulp van gloednieuwe datacenters en Control Rooms. De technische installaties op beide locaties voor de datacenters,...