Nedostatek energie

Limitujícím faktorem dalšího růstu mnoha společností je již dnes nedostatek elektrické energie způsobený čím dál větší poptávkou. V mnoha případech již dokonce není možné do datového centra přidat jakékoliv další zařízení, aniž by jiné zařízení o podobném příkonu nebylo nutné vypnout, či úplně odstranit. Je tedy analytická společnost Gartner ve svých předpovědích přehnaně radikální, když tvrdí, že padesát procent datových center nebude mít na konci roku 2008 dostatek energie pro svůj další rozvoj? Brzy uvidíme.
S další zajímavou studií přišla nedávno společnost IDC. Tato studie ukazuje, že podniky očekávají každoroční nárůst svých uchovávaných dat kolem šedesáti procent. To znamená, že dnešní datové centrum s pěti sty terabajty dat bude během pěti let nutné rozšířit na několik petabajtů. Pojďme se tedy podívat na to, jak lze vhodnou konfigurací diskového pole zajistit jeho maximální energetickou efektivitu, samozřejmě při zachování všech důležitých parametrů, zejména výkonu, dostupnosti a škálovatelnosti.

Vhodnou konfigurací k efektivitě

Při návrhu datového centra a výběru vhodných diskových polí je nutné vzít v úvahu několik aspektů. S ohledem na problematiku energetické efektivity je to primárně výběr takového systému, v našem případě diskového pole, které je schopno uspokojit jak provozní požadavky, tak požadavky na co nejnižší spotřebu energií. S tímto výběrem může pomoci například konsorcium 80 Plus, které má za cíl certifikovat a propagovat takové IT systémy, které jsou energeticky efektivní. Specifikace energetické efektivity propagované tímto konsorciem přebraly i společnosti dodávající technologie pro ukládání a archivaci dat, které je aplikují do svých systémů.
Díky výše uvedenému je pro výrobce diskových polí klíčové navrhovat a dodávat energeticky efektivní disky a všechny ostatní součásti diskových polí, aby se dařilo snižovat celkové energetické nároky datového centra. Již dnes naleznete na trhu společnosti využívající ve svých diskových polích speciálně navržené disky, které mají předdefinované konzistentní odběrové parametry. To umožňuje průběžnou náhradu starších disků novými při splnění původně definovaných a nepřekročitelných požadavků na spotřebu elektřiny. A protože jsou disky v diskovém poli tím největším „konzumentem“ elektrické energie, přináší tyto technologie svým uživatelům při jejich expanzi nezanedbatelné úspory.

Rozšiřitelnost

Při zvyšování kapacity diskových polí se lze vydat v podstatě dvěma směry – buď pořízením nového diskového pole, nebo rozšířením současného pole o potřebnou diskovou kapacitu. Není asi třeba říkat, že druhý způsob je ekonomičtější. Postupné přidávání kapacity totiž lépe kopíruje postupně se zvyšující požadavky a snižuje náklady na provoz dosud nevyužité kapacity. Systémy naplňující tuto filozofii jsou již dnes také na trhu k dispozici.

Výkon versus kapacita

Protože v podstatě celou dobu mluvíme o energetických požadavcích na provoz diskového prostoru, nejjednodušší cestou k udržení energetické efektivity je využití disků s maximální kapacitou, které je daná aplikace schopna výkonnostně akceptovat. A protože elektrická spotřeba disků není výrazně závislá na jejich kapacitě, je z pohledu poměru watt/TB ideální použití disků s co největší kapacitou. S dostupností disků o kapacitě 500 GB a 1 TB, které jsou ideální pro diskové zálohy, aplikace datových skladů či pro podobné využití, jsou tak úspory velmi výrazné.
Ne všechny aplikace jsou však schopny s velkokapacitními disky ideálně pracovat, a to zejména z důvodu požadavků na jejich výkon – rychlost čtení a zápisu dat. Typickým příkladem takových aplikací jsou různé transakční či jiné podnikové systémy (databáze, e-mail atd.), kde je rychlost zpracování požadavků přímo závislá na rychlosti disků pod touto aplikací. Zde je vhodné použít disky s nižší kapacitou (např. 73 GB) a vyššími otáčkami (15 000 ot/min), které zajistí vyšší výkon, a tedy i rychlejší odezvu pro danou aplikaci. S tím je ale samozřejmě spojena vyšší spotřeba energie.
Z výše uvedeného plyne, že cílem je využít výkonné disky s nižší kapacitou pouze tam, kde to nezbytně vyžaduje provoz dané aplikace. V ostatních případech je dobré zvážit použití již zmíněných velkokapacitních disků s nižší energetickou náročností na jeden terabajt kapacity. Dalším logickým krokem po uspokojení aplikací požadujícím maximální výkon výkonnými disky je konsolidace ostatních dat na velkokapacitní disky s nižšími otáčkami, a tedy i s lepším poměrem watt/TB. Takových disků je dnes k dispozici celá řada, od 300 GB s 10 000 otáčkami až po 1 TB se 7 200 otáčkami. A samozřejmě platí, že čím méně disků je pro zajištění požadované kapacity třeba, tím méně je potřeba další podpůrné infrastruktury, jejíž provoz také není zadarmo.

Flash disky

V lednu tohoto roku byly na trh uvedeny disky založené na technologii flash (solid state drives – SSD). Pevné flash disky využívají flashové paměti k ukládání a zpřístupnění dat, jejich přístupová doba je tedy o řád rychlejší než současné nejrychlejší pevné disky. A co je pohledu tématu toho článku důležité – potřebují výrazně méně energie pro svůj provoz.
Flash disk potřebuje pro svůj provoz pouze 38 procent energie, kterou „spálí“ vysokootáčkový disk o stejné kapacitě. Navíc flash disk poskytuje třicetinásobně rychlejší výkon při čtení a zápisu dat než klasický rotující pevný disk, čímž je schopen z pohledu rychlosti operací zastat až třicet disků. Pokud se tedy použijí flash disky místo vysokootáčkových pevných disků, výsledkem je 98procentní snížení spotřeby elektrické energie.

Rozdělení úložiště na několik úrovní

Dalším způsobem, jak zvýšit efektivitu provozu diskových polí, je využití menšího množství velkých diskových polí. Aby se však dosáhlo maximálních úspor, je ze strany diskového pole klíčová podpora současného použití výkonných a velkokapacitních disků, a to právě v jednom jediném poli. Transakční data pro aplikace tak mohou být uložena na výkonných discích a postupem času mohou být automaticky migrována na pomalejší velkokapacitní disky s nižší spotřebou, tedy v podstatě na „nižší úroveň“ disků. V angličtině se diskovým polím s touto technologií říká „tiered storage“ a vybrané společnosti ji ve svých diskových polích již také postupně začínají podporovat.

RAID

To, že vhodné nastavení RAID skupin také hraje při snižování spotřeby roli, je obecně známo. Nicméně se k tomu přihlíží často pouze jako k doplňujícímu faktoru a nikoliv jako k jedné ze zásadních vstupních hodnot. Disky určené pro ochranu dat obsahující zrcadlená data či paritní informace totiž spotřebovávají stejné množství energie jako disky s produkčními daty. A samozřejmě také platí, že čím výkonnější je daná RAID skupina disků, tím více spotřebuje energie. Následující tabulka ukazuje vybrané úrovně RAID a jejich relativní efektivitu:

Software

Až doteď jsme se věnovali pouze hardwaru, nicméně při řešení otázky energetické efektivity je důležité si uvědomit i roli softwaru. Jeho schopnost přesouvat data z jedné části (úrovně) pole do druhé, tedy například z výkonných na velkokapacitní disky, schopnost deduplikovat data během zálohování (aby se data neukládala vícekrát, než je nutně třeba), možnost virtuálního přidělování kapacity aplikacím a uživatelům, to vše jsou také důležité nástroje pro snížení celkové energetické náročnosti provozu datového centra. Software tak může zajistit, že hardware je využíván na maximum své kapacity, což opět vede k nemalým úsporám.

Závěr

Zajištění každodenní efektivity provozu datového centra by mělo být v dnešní době pro každou společnost jednou z provozních priorit. Dnes jsou již někteří dodavatelé serverů a diskových polí schopni navrhnout a dodat energeticky efektivní řešení pro každou velikost datového centra. A díky flexibilitě produktů je pak mohou IT pracovníci vhodně konfigurovat, aby dosáhli maximální provozní efektivity při dodržení všech požadavků na výkon.