افزایش مصرف برق و تشدید ناترازی انرژی، ضرورت بازنگری در شیوه توسعه زیرساختهای فناوری اطلاعات را بیش از گذشته نمایان کرده است. در این میان، کارشناسان معتقدند مهاجرت از مراکز داده سنتی به مراکز داده ابری میتواند یکی از مؤثرترین راهکارهای بلندمدت برای کاهش مصرف انرژی، افزایش بهرهوری و مدیریت بهینه منابع باشد.
با وجود اینکه توسعه مراکز داده برای حفظ امنیت اطلاعات، استقلال دیجیتال و میزبانی دادههای داخلی یک ضرورت محسوب میشود، این زیرساختها به دلیل مصرف بالای برق، فشار قابلتوجهی بر شبکه انرژی وارد میکنند. از همین رو، استفاده از فناوریهای نوین و حرکت به سمت رایانش ابری بهعنوان راهکاری استراتژیک مورد توجه قرار گرفته است.
مراکز داده؛ مصرفکننده بزرگ انرژی در جهان
مراکز داده در حال حاضر بیش از ۱.۵ درصد برق جهان را مصرف میکنند و پیشبینی میشود این سهم تا سال ۲۰۳۰ تقریباً دو برابر شود. این موضوع باعث شده بهینهسازی مصرف انرژی در این مراکز، به یکی از اولویتهای صنعت فناوری اطلاعات در سراسر دنیا تبدیل شود.
ایران نیز میتواند با بهرهگیری از تجربه کشورهای توسعهیافته، از همان ابتدا زیرساختهای خود را بر پایه فناوریهای کممصرف طراحی کند و از هزینههای سنگین اصلاح ساختار در آینده جلوگیری کند.
برق مراکز داده در چه بخشهایی مصرف میشود؟
مصرف انرژی در یک مرکز داده معمولاً در شش بخش اصلی توزیع میشود:
- تجهیزات پردازشی شامل پردازندهها، کارتهای گرافیک، حافظه و منابع تغذیه
- سامانههای ذخیرهسازی اطلاعات مانند NAS، SAN و SSD
- تجهیزات شبکه شامل سوئیچها، روترها و متعادلکنندههای بار
- سیستمهای سرمایش و کنترل شرایط محیطی
- تجهیزات توزیع و مدیریت برق مانند UPS و ترانسفورماتورها
- سایر زیرساختها از جمله سیستمهای امنیتی، روشنایی و مدیریت ساختمان
در میان این بخشها، تجهیزات پردازشی و سامانههای سرمایشی بیشترین سهم را در مصرف برق دارند؛ بنابراین، راهکارهای کاهش مصرف انرژی عمدتاً بر این دو حوزه متمرکز هستند.
مهمترین راهکارهای کاهش مصرف برق در مراکز داده
کارشناسان برای بهینهسازی مصرف انرژی در مراکز داده، مجموعهای از راهکارهای فنی را پیشنهاد میکنند که مهمترین آنها عبارتاند از:
تعیین سقف مصرف انرژی
اعمال محدودیت برای میزان مصرف انرژی پردازندهها، بهویژه GPUها، میتواند مصرف برق را در پردازشهای سنگین مانند هوش مصنوعی و رایانش با عملکرد بالا (HPC) کنترل کند؛ هرچند تعیین محدودیتهای بیش از حد ممکن است عملکرد سیستم را کاهش دهد.
مدیریت هوشمند ظرفیت پردازشی
خاموش کردن یا قرار دادن سرورها در حالت خواب هنگام کاهش بار کاری، یکی از روشهای مؤثر برای کاهش مصرف برق است. این راهکار بهویژه برای سرویسهایی با ترافیک متغیر مانند وبسایتها و اپلیکیشنها بازده بالایی دارد.
مجازیسازی و تجمیع سرورها
با استفاده از فناوری مجازیسازی میتوان چندین بار کاری را روی تعداد کمتری سرور اجرا کرد. این کار باعث حذف سرورهای بلااستفاده، کاهش مصرف انرژی و پایین آمدن هزینههای نگهداری میشود.
استفاده از هوش مصنوعی برای مدیریت انرژی
بهکارگیری حسگرها، سامانههای خودکار و الگوریتمهای هوش مصنوعی، امکان تنظیم هوشمند دما و شرایط محیطی را فراهم میکند. این فناوریها بهویژه در مراکز داده بزرگ، نقش مهمی در کاهش مصرف برق دارند.
بهینهسازی جریان هوا
طراحی اصولی راهروهای گرم و سرد، جلوگیری از نشت هوا و مدیریت بهتر گردش جریان هوا، راندمان سیستمهای سرمایشی را افزایش داده و مصرف انرژی را کاهش میدهد.
بهرهگیری از فناوری سرمایش مایع
استفاده از مایعات بهجای هوا برای انتقال حرارت، نیاز به فنهای پرمصرف را کاهش میدهد. اگرچه اجرای این فناوری هزینه اولیه بالایی دارد، اما در مراکز داده پرتراکم، صرفهجویی قابلتوجهی در مصرف برق ایجاد میکند.
چرا مهاجرت به مراکز داده ابری بهترین راهکار است؟
با وجود تمامی روشهای بهینهسازی، کارشناسان معتقدند مؤثرترین راهکار بلندمدت برای کاهش مصرف برق، انتقال زیرساختها به مراکز داده ابری است. این مدل علاوه بر کاهش مصرف انرژی، بهرهوری بالاتری نیز ایجاد میکند.
بهرهوری انرژی بالاتر با شاخص PUE
یکی از مهمترین معیارهای ارزیابی مصرف انرژی در مراکز داده، شاخص PUE است. هرچه این شاخص به عدد یک نزدیکتر باشد، اتلاف انرژی کمتر خواهد بود.
در حالی که میانگین جهانی PUE در سال ۲۰۲۴ حدود ۱.۵۶ برآورد شده، اپراتورهای بزرگ رایانش ابری عملکرد بسیار بهتری دارند. برای مثال، میانگین PUE مراکز داده گوگل در سال ۲۰۲۴ به حدود ۱.۰۹ رسیده و این شاخص برای مراکز داده متا نیز حدود ۱.۰۸ گزارش شده است. این ارقام نشان میدهد بخش عمده برق مصرفی این مراکز مستقیماً صرف پردازش اطلاعات میشود و انرژی بسیار کمی در سیستمهای جانبی هدر میرود.
استفاده بیشتر از سرورها، مصرف کمتر برق
یکی دیگر از مزایای مراکز داده ابری، افزایش نرخ بهرهبرداری از سرورها است. در مراکز داده اختصاصی، معمولاً سرورها تنها حدود ۲۰ درصد ظرفیت خود را مورد استفاده قرار میدهند، اما در زیرساختهای ابری، به دلیل تجمیع کاربران و مدیریت هوشمند منابع، این نرخ به بیش از ۵۰ درصد میرسد.
افزایش نرخ استفاده از تجهیزات باعث میشود تعداد کمتری سرور روشن باقی بماند و در نتیجه مصرف برق نیز به شکل محسوسی کاهش پیدا کند.
مراکز داده ابری سریعتر به فناوریهای کممصرف مهاجرت میکنند
اپراتورهای بزرگ رایانش ابری به دلیل مقیاس گسترده فعالیت، سرمایهگذاری بالا و کنترل بهتر زنجیره تأمین، بسیار سریعتر از مراکز داده سنتی فناوریهای جدید و کممصرف را به کار میگیرند.
برای نمونه، پردازندههای AWS Graviton3 نسبت به نسلهای قبلی خود، با حفظ سطح عملکرد، تا ۶۰ درصد انرژی کمتری مصرف میکنند. این مزیت باعث میشود مراکز داده ابری علاوه بر مصرف برق کمتر، همواره از جدیدترین فناوریهای بهینه بهرهمند باشند.
جمعبندی
در شرایطی که ناترازی برق به یکی از مهمترین چالشهای زیرساختی کشور تبدیل شده، بهینهسازی مصرف انرژی در مراکز داده اهمیت ویژهای پیدا کرده است. هرچند استفاده از فناوریهایی مانند مجازیسازی، مدیریت هوشمند انرژی و سرمایش مایع میتواند مصرف برق را کاهش دهد، اما تجربه کشورهای پیشرفته نشان میدهد مهاجرت به مراکز داده ابری، با بهبود شاخص بهرهوری انرژی، افزایش نرخ استفاده از سرورها و سرعت بالاتر در بهکارگیری فناوریهای نوین، مؤثرترین و پایدارترین راهکار برای کاهش مصرف برق در بلندمدت محسوب میشود.