W naszym najnowszym wpisie na blogu poświęconym wdrożeniu chłodzenia cieczą w centrum danych chłodzonym powietrzem przedstawiłem wyniki pierwszej szeroko zakrojonej analizy wpływu tego rozwiązania na efektywność energetyczną oraz wskaźnik efektywności zużycia energii (PUE). W ramach tej analizy, przeprowadzonej przez zespół specjalistów z firm Vertiv i NVIDIA, odnotowano zmniejszenie zużycia energii w obiekcie o 18,1% oraz zmniejszenie całkowitego zużycia energii w centrum danych o 10,2% dzięki przejściu z chłodzenia w 100% powietrzem na chłodzenie cieczą bezpośrednio na chipach w 75%, w połączeniu z innymi optymalizacjami dotyczącymi powietrza nawiewanego, wody lodowej i temperatur na wlocie wtórnym.
Dlaczego PUE nie radzi sobie z oceną wydajności chłodzenia cieczą
Podczas gdy całkowita moc centrum danych zmniejszyła się o ponad 10%, PUE dla analizowanego obiektu zmniejszył się tylko o 3,3% między naszymi badaniami bazowymi a pełnymi optymalizacyjnymi. Powód tego staje się oczywisty, gdy przeglądasz dane zebrane podczas czterech badań włączonych do naszej analizy.
W pierwszym badaniu, w którym centrum danych było w 100% chłodzone powietrzem, całkowity pobór mocy centrum danych wyniósł 2 562,8 kilowatów (kW), a pobór mocy przez sprzęt IT – 1 860,4 kW, co dało wskaźnik PUE wynoszący 2 562,8/1 860,4, czyli 1,38.
Po pierwszym wprowadzeniu chłodzenia cieczą (61,4% obciążenia) pobór mocy przez centrum danych zmniejszył się do 2 403,1 kW, a pobór mocy przez sprzęt IT do 1 791,1 kW, co dało wskaźnik PUE na poziomie 1,35. W badaniu 3 udział chłodzenia cieczą zwiększono do 68,6%, a całkowity pobór mocy oraz pobór mocy przez sprzęt IT spadły proporcjonalnie. W rezultacie, mimo że pobór mocy przez centrum danych zmniejszył się o 1,8%, wskaźnik PUE pozostał na niezmienionym poziomie 1,35.
Nasza metodologia pozwala nieco lepiej zrozumieć zachodzące procesy i wskazuje na lepszy wskaźnik, który można wykorzystać do oceny efektywności chłodzenia cieczą.
Pobór mocy przez wentylatory serwerów zmniejszył się o 41% między badaniem 1 a badaniem 2 oraz o 80% między badaniem 1 a badaniem 4. W obliczeniach wskaźnika PUE moc wentylatorów serwerów jest uwzględniona w mocy systemów IT, więc moc systemów IT zmniejszyła się o 7% między badaniem 1 a 4. Chociaż wentylatory są fizycznie zintegrowane z serwerem, pod względem funkcjonalnym należą one bardziej do infrastruktury niż do IT, a uwzględnienie ich w mocy IT wykorzystywanej do obliczania wskaźnika PUE zniekształca wartość chłodzenia cieczą i może wpływać na projektowanie w sposób uniemożliwiający rzeczywistą optymalizację. To skłoniło nas do poszukiwania wskaźnika, który lepiej odzwierciedlałby obserwowane przez nas zmiany i byłby bardziej przydatny dla projektantów centrów danych.
Całkowita efektywność wykorzystania (TUE): Lepszy wskaźnik do oceny wydajności chłodzenia cieczą
Na szczęście ten wskaźnik został już zdefiniowany w artykule z 2013 r. przedstawionym na Międzynarodowej Konferencji Superkomputerów, TUE: Nowy wskaźnik efektywności energetycznej zastosowany w ORNL Jaguar.
TUE to wskaźnik podobny do PUE, który rozwiązuje wady PUE, gdy jest używany do porównywania różnych podejść do chłodzenia. Wskaźnik TUE oblicza się poprzez zastąpienie całkowitej mocy IT wykorzystywanej w obliczeniach wskaźnika PUE całkowitą energią zużywaną bezpośrednio na potrzeby funkcji informatycznych, takich jak procesory (CPU), procesory graficzne (GPU), pamięć i nośniki danych. Pozwala to oddzielić zużycie energii przez wentylatory i inne urządzenia pomocnicze, które nie obsługują bezpośrednio procesów IT, od zasilania IT wymaganego do przechowywania i przetwarzania danych, aby zapewnić lepszy obraz efektywności zużycia energii IT, a tym samym całkowitą efektywność zużycia energii.
Na przykład wartość PUE w naszym trzecim badaniu nie zmieniła się w porównaniu z wartością PUE w badaniu 2. Projektant analizujący te dane mógłby dojść do wniosku, że zwiększenie udziału chłodzenia cieczą z 61,4% do 68,6% – tak jak to zrobiliśmy między badaniem 2 a 3 – nie przyniesie żadnych korzyści.
Ale jeśli spojrzymy na TUE dla tych dwóch badań, korzyści stają się oczywiste. Wartość TUE dla badania nr 2 można obliczyć, dzieląc 24,03,1 (moc centrum danych) przez 1 692,5 (moc zużywaną na obsługę funkcji informatycznych), co daje TUE wynoszące 1,42.
W badaniu nr 3 licznik w równaniu TUE zmniejsza się z 2 403,1 do 2 360,1, podczas gdy mianownik pozostaje niezmieniony, a wartość TUE spada do 1,39, co dokładniej odzwierciedla poprawę osiągniętą dzięki zmianom wprowadzonym w badaniu nr 3.
Wskaźnik PUE pozostaje cennym miernikiem służącym do oceny wpływu niektórych zmian infrastrukturalnych na wydajność centrum danych oraz do porównywania wydajności infrastruktury danego obiektu z innymi obiektami tej samej wielkości, działającymi w podobnym klimacie. Nie należy go jednak wykorzystywać do porównywania wydajności systemów chłodzenia cieczą i powietrzem ani do oceny wydajności projektów chłodzenia cieczą. W tym celu wskaźnik TUE okaże się dokładniejszym i bardziej wartościowym miernikiem.
Więcej informacji na temat metodologii, wyników i wniosków płynących z naszej analizy można znaleźć w naszym wpisie na blogu poświęconym wprowadzeniu chłodzenia cieczą do centrum danych chłodzonego powietrzem.
