Vorteile der Effizienz der Serverstromversorgung

Da Energie immer teurer wird und die Weltbürger beginnen, unsere kollektiven Auswirkungen auf die Umwelt zu bemerken, ergeben sich für Unternehmen, die umweltfreundliche Initiativen ergreifen, erhebliche finanzielle und soziale Vorteile. In diesem Beitrag gebe ich einen allgemeinen Überblick über die Funktionsweise von Server-Netzteilen aus Effizienzgründen und erkläre, wie effizientere Netzteile und Nutzungsmuster von Vorteil sind.

Stromversorgungslast und Effizienz

Ein Netzteil wird verwendet, um Wand- / Netzwechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, der verteilt und zur Stromversorgung verschiedener Komponenten in einem Server verwendet werden kann, z. B. des Motherboards und der Festplatten. Dieser Umwandlungsprozess hat einen gewissen Overhead, der in Form von Wärme entsteht und den Gesamtwirkungsgrad der Stromversorgung verringert. Je effizienter die Stromversorgung ist, desto weniger Wärme wird erzeugt. Vereinfacht ausgedrückt ist der Wirkungsgrad der Stromversorgung die Energiemenge, die zu den Komponenten gelangt, die die Energie benötigen. Der Rest der Energie wird als Wärme abgegeben.

Vergessen Sie nicht, dass ein Netzteil einfach funktionieren muss, sodass die Grundbetriebskosten bei der allgemeinen Verwendung berücksichtigt werden müssen. Dies steht ganz oben auf der Effizienzmetrik.

Viele Einwegserver sind überbaut, um potenzielle Nachfragespitzen zu bewältigen. Dies bedeutet, dass diese Server häufig weit unter ihren Spezifikationen laufen und niemals in die höheren Wirkungsgrade des Netzteils gelangen, da die Netzteile nie an ihre Grenzen stoßen. Wenn Sie dem Mix redundante Netzteile hinzufügen, wird die Effizienzansicht noch schlechter. Denken Sie daran, dass eine geringere Auslastung des Netzteils (PSU) einer geringeren Effizienz des Netzteils entspricht. Wenn Sie also die Last auf zwei Netzteile verteilen, entsteht eine Situation, in der die Netzteile im Durchschnitt mit einem geringeren Verbrauch arbeiten. Es gibt zwingende Gründe für Unternehmen, redundante Netzteile in geschäftskritischen Servern in Betracht zu ziehen. Bei der Prüfung umweltfreundlicher Initiativen ist es jedoch wichtig, den möglichen Kompromiss zwischen Energieeffizienz zu verstehen.

Bedenken Sie nun Folgendes: Führen Sie Server mit Netzteilen mit sehr hoher Leistung aus, aber nicht auf einem effizienten Niveau? Wenn Sie sich nicht sicher sind, was Sie tatsächlich betreiben, können Sie die Netzteilbewertung Ihres Servers mit der tatsächlichen Leistung vergleichen, indem Sie ein Gerät wie ein Kill A Watt-Stromverbrauchsmesser verwenden. Zieht das 1000-Watt-Netzteil in Ihrem Server tatsächlich zwischen 400 und 600 Watt, basierend auf der Hardwarekonfiguration und dem Nutzungsprofil? Wenn nicht, läuft Ihr Server nicht in der Mitte der Leistungskurve, die der Sweet Spot ist. ( Hinweis: Nur weil Ihr Netzteil für 1000 W ausgelegt ist, bedeutet dies nicht, dass es immer 1000 Watt verbraucht. Es zieht nur den für den Betrieb des Systems erforderlichen Strom, der zwischen 400 W und 600 W liegen kann.)

Server-Netzteile

Hochwertige Server-Netzteile bleiben auch bei hoher Last in der Regel effizient und fallen nicht immer massiv ab. Jüngste Umstellungen auf Technologien wie Virtualisierung können erhebliche Auswirkungen auf die Leistung einzelner Server haben. Server, die als virtuelle Hosts beauftragt wurden, sind in der Regel mit mehr Hardware ausgestattet, die wesentlich härter als die Hardware von Einwegservern ist. Daher treten diese Hosts viel häufiger in den Sweet Spot für die Effizienz des Netzteils ein. Wenn Sie die Möglichkeit hinzufügen, die Anzahl der Server mit Stromverbrauch zu reduzieren, können Sie feststellen, dass sich die einzelnen Aktivitäten zu echten Energieeinsparungen summieren. Darüber hinaus sind neuere Netzteile weitaus effizienter als ihre jahrelangen Gegenstücke und erreichen häufig Wirkungsgrade von weit über 90%.

Ein typisches Effizienzmuster für die Serverstromversorgung

Das Diagramm in Abbildung A zeigt ein typisches Effizienzmuster für die Serverstromversorgung, wobei die prozentualen Wirkungsgrade weggelassen werden, die je nach Stromversorgung variieren können. Wie Sie in Abbildung A sehen können, sind die Netzteile bei einer Auslastung von unter 40% bis 50% nicht vollständig effizient. Tatsächlich kann bei einer Last von 20% der Wirkungsgrad der Stromversorgung bis zu 10% niedriger sein als der Wirkungsgrad bei der 50% -Lastmarke und bei niedrigeren Werten sogar noch weniger effizient. Von einer Auslastung von etwa 60% bis zu einer Auslastung von 100% ist auch ein Rückgang der Effizienz zu verzeichnen, obwohl dieser Rückgang bei serverbasierten Netzteilen deutlich weniger spürbar zu sein scheint. Bei meinen Recherchen für diesen Beitrag habe ich einige Desktop-Netzteile gesehen, die bei 100% iger Nutzung auf einen sehr schlechten Wirkungsgrad fallen würden, sodass es eine Vielzahl von Betriebsrealitäten gibt. Mit anderen Worten, eine Größe passt nicht für alle, sodass Ihre Ergebnisse variieren können. Abbildung A.

Ein typisches Effizienzmuster für die Serverstromversorgung

Tests der Stromversorgung in der Praxis

Viele der realen Stromversorgungstests wurden von einer unabhängigen Testfirma eines Drittanbieters im Auftrag des 80 PLUS®-Programms durchgeführt, einem Zertifizierungsprogramm zur Förderung hocheffizienter (mehr als 80%) Stromversorgungen in Servern. Sie finden die Testergebnisse für viele Anbieter am Teststandort. Obwohl einige der Ergebnisse veraltet sind, sehen Sie in vielen Fällen ein ähnliches Verwendungsmuster wie in Abbildung A.

PSU-Einsparungsrechner

Wenn Sie messen möchten, ob sich die Investition rentiert, sollten Sie sich einen Netzteil-Effizienz-Einsparungsrechner ansehen, der Ihnen den Wirkungsgradunterschied zwischen zwei Netzteilen anzeigt und Ihnen sagt, wie viel Sie jährlich sparen. (Bevor Sie den Taschenrechner verwenden, sollten Sie eine Vorstellung davon haben, wie viel Last Sie auf das Netzteil legen.) In meinem Beispiel würde ich 20 US-Dollar pro Jahr sparen, wenn ich von einem 85% effizienten Netzteil auf ein 90-faches Netzteil umsteigen würde % effizientes Netzteil. Wenn die Kosten für den Kauf des 90% effizienten Netzteils nur 30 US-Dollar höher wären als für das 85% ige Netzteil und die erwartete Lebensdauer des Servers drei Jahre beträgt, ergibt sich ein positiver ROI, sodass ich das effizientere Gerät kaufen würde. Wenn Sie dies auf Hunderten von Servern multiplizieren, sparen Sie echtes Geld und Energie.

Andere Vorteile

Effizientere Netzteile bieten auch Vorteile zweiter Ordnung. Denken Sie daran, dass die "verschwendete" Energie in Stromversorgungen als Wärme abgegeben wird. Rechenzentrumsbetreiber verbringen viel Zeit und Geld damit, die Räume kühl zu halten, um sicherzustellen, dass die Geräte nicht zu heiß werden. Da diese Unternehmen unermesslich viel Geld für die Kühlung der Luft im Rechenzentrum ausgeben, erhöhen ineffiziente Stromversorgungen diese Arbeitsbelastung. Durch die Reduzierung der Wärmebelastung können zusätzliche indirekte Energieeinsparungen erzielt werden, da der Kühlbedarf reduziert werden kann.

Der Facebook-Weg

Facebook hat massive Anstrengungen unternommen, um die Energieeffizienz in seinen Rechenzentren zu verbessern. Bei einer herkömmlichen Stromverteilungskonfiguration stellten die Facebook-Ingenieure fest, dass der gesamte Energieverlust bis zu jedem Server 11% bis 17% betrug. Durch die Umstellung auf ein DC-basiertes Stromverteilungssystem für Rechenzentren und eine Reihe weiterer Änderungen wird dieser Verlust bis zum Server auf 2% reduziert.

Die Leute auf unserer Schwesterseite ZDNet haben kürzlich einen Artikel über Facebook Open Sourcing seines Hardware-Designs für ihre Rechenzentren veröffentlicht, der Informationen zu diesen Energieeinsparungen enthält.

Zusammenfassung

Obwohl die Zahlen klein sein können - 30 USD hier, 10 USD dort -, können die potenziellen Einsparungen beim Energieverbrauch unglaublich sein. Eine Möglichkeit besteht darin, Entscheidungen über die Stromversorgung sorgfältig zu prüfen und sicherzustellen, dass die Workloads mit der Stromkapazität des Servers übereinstimmen, um die bestmöglichen Maßnahmen zu erzielen. Wenn Unternehmen ein altruistisches Bedürfnis an das Endergebnis binden können, können wunderbare Dinge passieren.

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