Развитие энергоэффективных ЦОД: «зеленые» инициативы IBM

--> Дата: Дек 24, 2007 91

Инициатива IBM Project Big Green, цель которой — сократить потребление электроэнергии в центрах обработки данных, охватывает новые технологии эффективного энергопотребления, аппаратные решения и ПО, а также услуги IBM.

По данным аналитиков Gartner, традиционные центры обработки данных (ЦОД) тратят более 60% энергии только на охлаждение оборудования. По данным IDC, затраты на электропитание и охлаждение ИТ-систем в мире в прошлом году достигли 29 млрд долл.; в настоящее время на оплату электроэнергии уходит примерно 50 центов из каждого доллара расходов на вычислительное оборудование, а в течение следующих четырех лет, согласно прогнозам, этот показатель увеличится на 54% — до 71 цента. По оценкам экспертов Gartner, к 2009 г. для 70% ЦОД оплата электроэнергии станет второй по величине статьей расходов. В результате, согласно прогнозам, уже к концу следующего года половина ЦОД в мире столкнется с проблемой нехватки мощностей для электропитания и охлаждения оборудования высокой плотности, хотя в долгосрочной перспективе к 2011 г. усовершенствования в микросхемах, процессорах и системах охлаждения сделают такого рода проблемы менее острыми.

Весной этого года корпорация IBM (www.ibm.com) объявила о том, что она направляет 1 млрд долл. в год на решение задач повышения эффективности энергопотребления в рамках ИТ-инфраструктур, мобилизуя ресурсы своих подразделений. Этот план включает новые продукты и сервисы для IBM и ее клиентов, резко сокращающие потребление электроэнергии в ЦОД, с тем чтобы превратить технологические инфраструктуры компаний и государственных учреждений по всему миру в экологичные вычислительные центры. К примеру, для ЦОД площадью около 2 тыс. кв. м экономия может составить 42%. Исходя из структуры энергетики в США, можно подсчитать, что подобная экономия предотвратит выброс в атмосферу 7439 тонн углекислого газа в год. Заметим, что IBM начала разрабатывать свою экологическую политику еще в 1971 г., в течение многих лет оставаясь лидером в области защиты окружающей среды.

Инициатива IBM под названием Project Big Green ориентирована на корпоративные ЦОД, в которых ограничения и затраты, связанные с энергопотреблением, могут сдерживать развитие бизнеса. Дело в том, что для развития бизнеса требуются дополнительные вычислительные ресурсы, но многие ЦОД к настоящему времени уже достигли максимального уровня энергопотребления. Инициатива Project Big Green предусматривает формирование новой глобальной «экологической группы», в которую войдут более 850 экспертов IBM по проектированию энергоэффективных систем. Предлагаемый IBM план действий обеспечит эффективное использование ресурсов и снизит потребление электроэнергии в ЦОД.

Напомним, что в настоящее время IBM управляет крупнейшей в мире коммерческой технологической инфраструктурой ЦОД общей площадью около 800 тыс. кв. м, которая охватывает шесть континентов. Реализуя те же инициативы в области повышения энергоэффективности, которые предлагаются сегодня ее клиентам, компания планирует в течение ближайших трех лет удвоить вычислительные мощности своих ЦОД, не повышая уровень энергопотребления и не оказывая негативного влияния на окружающую среду в виде «углеродного следа». В сравнении с удвоением мощностей ЦОД за счет наращивания их пространства этот подход, по прогнозам IBM, позволит экономить более 5 млрд кВт·ч электроэнергии в год.

Инициатива Project Big Green

Основываясь на своих экспертных знаниях и инновационных технологиях в области эффективного энергопотребления, IBM разработала подход, способный значительно сократить объемы потребляемой электроэнергии. Проект делится на пять этапов:

диагностика — анализ существующих центров (оценка энергопотребления, виртуальный трехмерный анализ управления энергопотреблением и тепловыделения);
построение — планирование, создание или модернизация с целью сформировать энергоэффективный ЦОД;
виртуализация — виртуализация ИТ-инфраструктур и использование процессоров специального назначения;
управление — применение программных продуктов для управления энергопотреблением;
охлаждение — применение технологий эффективного охлаждения внутри и за пределами ЦОД.

Руководство корпорации считает, что в свое время IBM помогла организациям внедрить инновации на базе Интернет-технологий и Linux, а теперь будет помогать им работать в эпоху энергоэффективных вычислений. Ведь энергетический кризис невозможно преодолеть путем постепенных усовершенствований. Чтобы справиться с этой проблемой, необходимы смелые идеи и действенные планы.

Диагностика

Под анализом существующих центров понимается оценка энергопотребления, виртуальный трехмерный анализ тепловыделения и управления энергопотреблением. Клиентам необходима точная и подробная информация об эффективности энергопотребления в их ЦОД и о том, какие существуют возможности усовершенствований. ЦОД могут представлять собой «горячие» точки — зоны высокой энергетической плотности — по причине неправильной компоновки серверных стоек, нерационального размещения оборудования и неблагоприятного движения потоков горячего и холодного воздуха.

Проводимая IBM оценка эффективности энергопотребления в ЦОД способна сократить затраты на электроэнергию на 40%. Этот сервис — IBM Data Center Energy Efficiency Assessment — основан на использовании новых стандартных показателей для оценки энергопотребления в ЦОД и подготовке плана повышения его эффективности.

Технология Mobile Measurement Technology (MMT), разработанная подразделением IBM Research, позволяет оценить трехмерное распределение температуры в ЦОД. Новый мобильный механизм — система мониторинга местоположения с сенсорной сетью, содержащей до 100 датчиков, — способен с беспрецедентной скоростью и точностью собирать подробные показатели температуры, перемещаясь по ЦОД. В частности, с помощью механизма MMT удалось точно выявить горячие точки, зоны неэффективных воздушных потоков и другие причины повышения уровня энергопотребления в трех ЦОД компании Pacific Gas & Electric (шт. Калифорния) общей площадью почти 4 тыс. кв. м — причем всего за несколько дней, а не недель, которых потребовало бы проведение подобного исследования вручную.

Сервис Thermal Analysis for High Density Computing позволяет выявлять и решать существующие и потенциальные проблемы с тепловыделением, которые могут приводить к отказам систем в ЦОД, а также предлагает решения для экономии электроэнергии и поддержки будущего развития.

Кроме того, IBM будет в виртуальном трехмерном пространстве исследовать управление энергопотреблением в ЦОД, что обеспечит более эффективное использование электроэнергии.

Построение

Этот этап включает планирование ЦОД, его создание или модернизацию, с тем чтобы добиться энергоэффективности. Сервис Data Center Energy Efficiency Assessment, в основе которого лежит опыт IBM в области создания ЦОД для клиентов по всему миру (их общая площадь составляет почти 3 млн. кв. м), включен в ассортимент новых сервисных продуктов, повышающих эффективность энергопотребления.

Кроме того, в него входит еще ряд услуг. Так, сервис Energy Efficiency Self Assessment позволяет клиентам бесплатно в онлайновом режиме получать представление об эффективности энергопотребления в их центрах обработки данных. IBM Scalable Modular Data Center — это сконфигурированное решение для создания ЦОД площадью 50 или 100 кв. м, включающее технологии эффективного энергопотребления. Услуга IBM Optimized Airflow Assessment for Cabling оптимизирует потоки воздуха в ЦОД, позволяет увеличить свободное пространство и сократить затраты на прокладку кабелей. И наконец, средства Specialized Facilities для проектирования и возведения экологичных зданий помогают интегрировать все подсистемы здания, чтобы работать в безопасной, эффективной и экологичной среде, обеспечивающей значительную экономию электроэнергии.

Кроме того, ряд сервисных продуктов разработан бизнес-партнерами IBM — ведущими глобальными поставщиками технологий энергоснабжения и охлаждения, такими, как Anixter, APC-MGE, Eaton, Emerson Network Power/Liebert, GE Consumer & Industrial и Schneider Electric.

Виртуализация

Речь здесь идет о виртуализации ИТ-инфраструктуры и использовании процессоров специального назначения для повышения производительности и сокращения энергопотребления. IBM предлагает самый обширный в отрасли ассортимент технологий виртуализации — включая мэйнфреймы, системы Unix или x86 и технологии хранения, которые позволяют консолидировать рабочие нагрузки на меньшем количестве компьютеров. Это повышает эффективность использования имеющихся ресурсов, в результате чего удается значительно уменьшить суммы счетов за электроэнергию и техническое обслуживание и упростить инфраструктуру. В настоящее время многие вычислительные системы используют лишь от 5 до 12% своих ресурсов. Мэйнфрейм IBM, включающий самые развитые технологии виртуализации, обеспечивает практически 100%-ное использование серверных мощностей.

IBM BladeCenter, тонкий сменный модульный сервер для консолидации ИТ-инфраструктур, поддерживает не только физическую интеграцию инфраструктуры; устройство его средств коммутации позволяет снизить энергопотребление. По данным внутренних исследований IBM, система BladeCenter со встроенными коммутаторами Ethernet и Fibre Channel позволяет экономить в среднем до 50% электроэнергии в расчете на один порт по сравнению с обычным сервером, оптимизированным для монтажа в стойку.

Устройства WebSphere DataPower SOA Appliances продемонстрировали в 72 раза более эффективную защиту XML- и Web-сервисов, чем системы только на базе серверов. Клиенты, развертывающие XML-приложения и стремящиеся обеспечить защиту своих Web-сервисов, могут повысить производительность и уменьшить задержки в работе приложений, при этом сократив потребности в дополнительном оборудовании, чтобы выполнять тот же объем работ при уменьшении занимаемого системами пространства и снижении уровня энергопотребления.

Технология Cell Broadband Engine обеспечивает высокие показатели производительности для аналитических инструментов и цифровых мультимедийных ресурсов по сравнению с обычными процессорами. Например, использование Cell в составе системы BladeCenter в медицинском центре Mayo Clinic дает 50-кратное ускорение обработки трехмерных медицинских изображений, предназначенных для рентгенологов, по сравнению с традиционной процессорной конфигурацией.

Управление

Контроль в ЦОД возможен только с применением программных продуктов для управления энергопотреблением. ПО для управления предоставлением ресурсов в автоматическом режиме позволяет на 80% сократить количество потребляемой серверами электроэнергии, переводя их в режим ожидания, когда серверные ресурсы не требуются. Если это ПО развернуть во всех ЦОД в США, то страна могла бы экономить 5,4 млрд кВт·ч в год, что сопоставимо с количеством электроэнергии, необходимой для обогрева 370 тыс. домов в зимнее время.

ПО Tivoli дополняет портфель технологий эффективного управления энергопотреблением IBM Cool Blue инструментом, позволяющим вести мониторинг и устанавливать политики потребления электроэнергии, а также отслеживать объемы энергии, потребляемой в ЦОД, по различным подразделениям. В результате каждое подразделение будет нести ответственность за обеспечение эффективности энергопотребления — как отслеживая текущие показатели с целью поиска возможностей для экономии, так и сводя к минимуму энергопотребление путем подключения и отключения ресурсов серверов. В штате Калифорния IBM будет бесплатно рассылать клиентам информацию о технологиях управления распределением ресурсов, позволяющих сократить потребление электроэнергии, чтобы помочь компаниям справиться с жестким энергетическим кризисом в штате.

ПО PowerExecutive, входящее в состав портфеля IBM Systems Director, теперь будет предоставляться для всех серверов и систем хранения IBM. С ноября нынешнего года IBM распространяет технологии управления электропотреблением, первоначально разработанные подразделением IBM BladeCenter and System x, на системы IBM System i, System p, System z и System Storage. Это единственное ПО, способное предоставить клиентам сведения о фактических уровнях потребления электроэнергии в сравнении с эталонными показателями, и позволяющее эффективно назначать, сопоставлять и ограничивать предельные значения энергопотребления и температуры в ЦОД на уровне системы, шасси или стойки. Имея возможность устанавливать предельные значения для объемов потребляемой системами электроэнергии, клиенты могут эффективно управлять ими в автоматическом режиме.

Охлаждение

Применение технологий эффективного охлаждения необходимо как внутри, так и за пределами ЦОД. IBM предлагает запатентованное решение, значительно повышающее эффективность самого энергозатратного из компонентов ЦОД — общей системы охлаждения. Так, решение IBM Data Center Stored Cooling Solution, развернутое в ЦОД IBM в Квебеке — благодаря чему объем потребляемой энергии сократился на 45%, — названо Американским обществом инженеров систем отопления, охлаждения и кондиционирования ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers) лучшим новым решением для управления энергопотреблением.

Кроме того, запатентованная технология «охлаждающей дверцы» IBM Rear Door Heat eXchanger теперь предлагается для большинства платформ IBM System. Не требуя дополнительных вентиляторов или электроэнергии, эта технология позволяет сократить тепловыделение серверов в ЦОД на 60% за счет использования холодной воды для поглощения тепла, выделяемого вычислительными системами. IBM также планирует представить новый набор технологий водяного охлаждения, разработанных исследовательскими лабораториями корпорации.

Сайт Energy Efficiency Incentive Finder должен стать единым информационным центром для получения подробных сведений о стимулах и программах в области эффективного энергопотребления, предлагаемых региональными предприятиями коммунального обслуживания, государственными органами и другими учреждениями в любой точке мира. В рамках инициативы Project Big Green служба IBM Global Financing (IGF) предлагает услуги финансирования, чтобы помочь владельцам ЦОД приобрести оборудование, ПО и услуги, необходимые для создания энергоэффективных центров. Простые варианты финансирования, которые IGF предлагает клиентам, удовлетворяющим определенным требованиям, помогут компаниям справиться с проблемой ограниченных бюджетов и согласовать первоначальные затраты с предполагаемыми выгодами от реализации проекта. Кроме того, простые условия договоров аренды и займа упрощают планирование и отслеживание затрат по проекту.

Как избавиться от устаревших технологий

IBM помогает владельцам ЦОД внедрять ресурсосберегающие решения, предлагая новые, более энергоэффективные технологии. Но прежде чем компания сможет приступить к модернизации, ей необходим план утилизации старых технологий. IBM в числе прочего предоставляет инструменты, которые помогут компаниям сделать первый шаг к разрешению проблемы энергоснабжения в своих ЦОД. Так, служба IBM Global Financing (IGF) в рамках кампании Project Big Green предлагает набор услуг для утилизации активов, чтобы помочь клиентам, имеющим ЦОД с неэффективным энергопотреблением, перейти на технологии, более безопасные для окружающей среды. Новый пакет комплексных предложений позволяет владельцам ЦОД реализовать целенаправленный подход для беспрепятственного внедрения более энергоэффективных технологий. В рамках программы IGF Go Green in my Data Center предлагаются следующие услуги:

утилизация старых серверов ЦОД для клиентов из США, переходящих на новые, энергоэффективные серверы IBM. При выводе серверов из эксплуатации обеспечивается соблюдение федеральных и региональных экологических законов и регулирующих норм;

очистка жестких дисков в соответствии со стандартами Министерства обороны США, чтобы защитить данные, хранившиеся на любых Intel-серверах;

«горячая» линия Green Data Center Asset Recovery Hotline, а также специальный сайт, где владельцы ЦОД могут получить рекомендации по выводу из эксплуатации своего оборудования и, возможно, финансовую поддержку проекта модернизации.

«Низкоуглеродные» ИТ-среды

Поскольку неуклонное стремление к повышению скорости и мощности стимулирует спрос на системы с более высокопроизводительными процессорами, увеличенным объемом оперативной памяти и большей емкостью подсистем хранения, термостаты и счетчики электроэнергии в ЦОД начинает просто «зашкаливать». В IBM осознают насущную потребность в повышении производительности без увеличения энергопотребления или требований к физическому пространству и продолжают разрабатывать инновационные энергосберегающие системы, а также решения для эффективного управления энергопотреблением. Так, корпорация пополнила свое семейство энергосберегающих серверов BladeCenter и System x, которые потребляют меньше электроэнергии, а следовательно, способствуют уменьшению выбросов в атмосферу углекислого газа. В новых системах используются новейшие микропроцессоры AMD и Intel с низким напряжением питания и впервые реализована инновационная технология хранения для модульных серверов на базе устройств флэш-памяти с низким энергопотреблением. Как известно, на микропроцессоры обычно приходится значительная доля всей электроэнергии, потребляемой сервером. В предлагаемых IBM новых системах используются стандартные для отрасли процессоры с низким напряжением питания, которые обеспечивают приложениям такую же производительность, что и процессоры с более высоким напряжением, однако в некоторых случаях потребляют меньше электроэнергии.

Чтобы объективно оценить эти преимущества, предположим, что каждый киловатт потребляемой электроэнергии соответствует в среднем 500 г углекислого газа, выброшенного в атмосферу. Используя новые модульные серверы на базе четырехъядерных процессоров Intel с низким напряжением питания, компании смогут экономить до 60 Вт электроэнергии в расчете на двухпроцессорный блейд-сервер, и если корпоративная среда насчитывает 1000 модульных серверов, то за год можно предотвратить выброс в атмосферу примерно 10 т углекислого газа. Это эквивалентно количеству углекислого газа, выделяемого при перелете авиапассажира по маршруту Нью-Йорк — Лондон и обратно семь раз.

Кроме того, чтобы обеспечить еще большую экономию электроэнергии, в серверы BladeCenter и System x включены такие инновационные разработки IBM, как технология Calibrated Vectored Cooling, позволяющая управлять потоком входящего воздуха, размещением вентиляторов и зон охлаждения, чтобы обеспечить максимальный воздушный поток внутри модульного или стоечного сервера, а также технология PowerExecutive, с помощью которой можно измерять, контролировать и ограничивать потребление электроэнергии для различных систем. В новых системах также используются энергоэффективные блоки питания. Впервые представив эти устройства в 2002 г. как компонент платформы BladeCenter, IBM затем разработала новые решения, повышающие эффективности использования электроэнергии в стоечных серверах на 85% и в серверах BladeCenter — на 90%. Помимо экономии электроэнергии процессоры с низким напряжением питания позволяют снизить скорость вращения вентиляторов, используемых для охлаждения компонентов внутри системы, дополнительно сокращая объемы потребляемой электроэнергии и снижая уровень шума.

Одновременно со все более широким распространением многоядерных процессоров возрастают и объемы оперативной памяти и дисковых систем, необходимых для выполнения приложений. Клиенты могут наращивать емкость локальных дисковых подсистем или использовать бездисковые блейд-серверы, консолидируя внешние ресурсы хранения. Отказ от использования локальных дисков повышает надежность модульных серверов за счет исключения единственного подвижного компонента и улучшает управление, позволяя оперативно реагировать на изменения объемов ресурсов хранения, необходимых для работы блейд-серверов. Кроме того, из стоимости подобного сервера исключается стоимость локальных дисков. Поскольку все компоненты карты флэш-памяти неподвижны, устройство IBM 4GB Modular Flash Drive потребляет на 95% меньше электроэнергии, чем традиционный вращающийся жесткий диск. Для руководства ЦОД это означает возможность уменьшить тепловыделение внутри каждой системы IBM BladeCenter на величину до 50%, что сокращает расходы на электроэнергию. Кроме того, среднее время позиционирования головок обычного жесткого диска составляет приблизительно 15 мс, а флэш-накопителю для доступа требуется всего 0,1 мс. Отметим также, что флэш-память может использоваться в качестве загрузочного устройства для Linux или устройства хранения для приложений с низкими требованиями к пропускной способности, в дополнение к совместно используемой архитектуре хранения, например, Network Attached Storage (NAS) или Storage Area Networks (SAN). Задействуя флэш-устройство для системной загрузки, при подключении BladeCenter к сети хранения клиенты могут применять любую из технологий IBM Virtual Fabric Architecture, в том числе Fibre Channel, InfiniBand или 10G Ethernet.

Инновации на коммутационном уровне также способствуют снижению энергопотребления блейд-систем. IBM — единственный на сегодня поставщик, реализовавший взаимодействие 10G Ethernet внутри модульной системы, на уровне блейд-серверов, благодаря сотрудничеству с участниками сообщества Blade.org — компаниями Blade Network Technologies, Broadcom и NetXen. Интегрированный в систему IBM BladeCenter 10-Гбит/с коммутатор Ethernet, разработанный компанией Blade, обеспечивает оптимальную пропускную способность между каждым сервером BladeCenter и до ядра сети и позволяет экономить до 95% электроэнергии по сравнению с внешними коммутаторами. Устройство IBM 4GB Modular Flash Drive предлагается для блейд-сервера BladeCenter HS21 XM, поддерживающего 32 Гбайт оперативной памяти с возможностью расширения подсистемы ввода-вывода до восьми портов.

Мощный и энергоэффективный процессор

Работающий на тактовой частоте 4,7 ГГц двухъядерный процессор POWER6 вдвое превосходит по скорости процессор предшествующего поколения POWER5, потребляя почти столько же электроэнергии на питание и охлаждение. Это означает, что новые процессоры могут либо повысить производительность системы на 100%, либо снизить энергопотребление почти на 50%. А полоса пропускания у них настолько высока, что позволяет загрузить весь каталог iTunes всего за 60 с. Однако серверы на базе этих процессоров не ограничиваются только обеспечением высокой «голой» производительности; это к тому же самое мощное решение для консолидации вычислительных мощностей среднего класса, которое с помощью специальных аппаратных и программных средств позволяет создавать в одной системе множество виртуальных серверов.

Высокая производительность системы POWER6 в значительной степени обусловлена ее общей сбалансированностью. Корпорации IBM удалось в своем новом сервере соблюсти необходимый баланс при масштабировании производительности процессоров и других характеристик системы (объема кэш-памяти и пропускной способности). Общий объем кэш-памяти одного процессора POWER6 составляет 8 Мбайт (в четыре раза больше, чем у POWER5), что вполне соответствует его колоссальной пропускной способности. Во многих серверах других поставщиков имеет место обратная ситуация — основное внимание уделяется процессорной производительности, однако остальные компоненты системы зачастую не способны предоставлять этим процессорам исходные данные с необходимой скоростью.

В процессорном кристалле POWER6 реализовано несколько революционных новинок. Так, он стал первым процессором для Unix-систем, способным аппаратно выполнять десятичные арифметические операции с плавающей точкой, которые до настоящего времени реализовывались программно. Встроенная аппаратная поддержка десятичной арифметики с плавающей точкой обеспечивает огромный выигрыш заказчикам, применяющим сложные приложения для расчета налогов, финансовых показателей и планирования ресурсов предприятия.

Процессор POWER6 выпускается по новой производственной технологии — с проектной нормой 65 нм. Очередной процессор IBM появился в тот момент, когда некоторые эксперты уже предсказывали прекращение действия закона Мура, согласно которому скорость процессоров удваивается каждые 18 месяцев. Высокие показатели процессора POWER6 обусловлены рядом технических новшеств, ставших результатом масштабных пятилетних научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. К числу этих новшеств относится, во-первых, совершенствование механизмов выполнения машинных команд внутри процессорного кристалла. Разработчики IBM повысили производительность процессора не за счет увеличения числа стадий конвейера (стадия конвейера определяет микрооперации, выполняемые за один такт), а за счет сокращения времени выполнения каждой стадии, исключив ненужные операции и создав возможность выполнять больший объем работы в параллельном режиме. Как результат, вдвое сокращается время выполнения или уменьшается энергопотребление системы.

Еще одно новшество — подключение схемных элементов, не способных работать при низком напряжении, к отдельным шинам электропитания, что существенно сократило энергопотребление остальных элементов процессорного кристалла. А варьирование соотношения напряжение/частота позволяет понижать энергопотребление микросхем почти вдвое при минимальном снижении общей производительности.

Новая конструкция кристалла обеспечивает функционирование процессора POWER6 при пониженном напряжении. Это позволяет применять один и тот же процессор как в модульных серверах с низким энергопотреблением, так и в больших высокопроизводительных SMP-системах. Процессор поддерживает настройку полосы пропускания, что позволяет получать или максимальную производительность, или минимальные затраты.

Кроме того, в кристалле POWER6 реализовано несколько дополнительных технологий для сокращения энергопотребления и уменьшения тепловыделения серверов. При отсутствии полезной нагрузки тактовая частота процессора радикально снижается, снова повышаясь при появлении подлежащих выполнению задач. Динамическое отключение питания неиспользуемых фрагментов памяти с повторным его включением по мере необходимости обеспечивает дополнительную экономию энергии. При превышении температурного порога процессор POWER6 способен снижать скорость выполнения команд, чтобы остаться в пределах задаваемого пользователем допустимого температурного коридора.

Форум по энергоэффективным технологиям

Корпорация IBM более 40 лет занимает ведущие позиции среди ИТ-компаний, ищущих инновационные решения для повышения энергоэффективности. В частности, она добилась высоких показателей эффективности охлаждения мэйнфреймов и создала самый мощный в мире компьютер Blue Gene с наилучшими показателями производительности в пересчете на единицу потребляемой мощности. Ежегодно корпорация проводит на базе своей исследовательской лаборатории в Остине (IBM Austin Research Lab) конференцию по энергоэффективным технологиям ACEED (Austin Conference on Energy Efficient Design). Первая такая конференция состоялась в 2002 г.; на ней рассматривались вопросы дальнейшего совершенствования технологий и решений для энергоэффективных компьютеров.

Весной 2007 г. на пятой ежегодной конференции ACEED в Остине ведущие представители отраслевых, государственных и образовательных организаций разных стран мира совместно с исследователями и разработчиками IBM обсуждали новые подходы к проектированию компонентов и систем, призванных стимулировать развитие таких областей, как управление режимом электропитания и энергоэффективные компьютеры. Для участия в конференции специально пригласили специалистов из управления по охране окружающей среды США (EPA), которые провели обсуждение программы Energy Star. Как известно, эта программа определяет продукты с наилучшими показателями энергоэффективности и экономичности, что позволяет компаниям и частным лицам внести свой вклад в защиту окружающей среды, применяя решения с оптимальными характеристиками. Кроме того, представители IBM, Intel, Texas Instruments, Университета штата Пенсильвания и Университета Иллинойса в Урбана-Кампейн продемонстрировали инновации в таких областях, как проектирование энергоэффективных и надежных компонентов и систем, управление энергопотреблением систем и технологии управления энергопотреблением для портативных устройств.

Эксперты отмечают, что обширный опыт IBM в области технических исследований и инноваций определяет направления развития в таких секторах, как процессоры, системы и управляющее ПО, с целью оптимизации энергопотребления центров обработки данных. В сотрудничестве с интеллектуальными лидерами отрасли корпорация постоянно стимулирует обсуждение и разработку энергоэффективных решений, помогающих ослабить отрицательное воздействие технологических операций на окружающую среду. Начиная с 2002 г. сотрудники из исследовательской лаборатории IBM в Остине подали 45 заявок на патенты в таких областях, как оптимизация соотношения производительность/потребляемая мощность и энергетически эффективные принципы построения компьютеров.

Примеры энергоэффективных ЦОД

В этом году IBM объявила о выделении 86 млн долл. на реализацию проекта расширения ЦОД в своем комплексе зданий в Боулдере (шт. Колорадо), в результате чего общая площадь центра увеличится на 8 тыс. кв. м. Учитывая территориальное размещение, проверенную надежность инфраструктуры, наличие подходящего здания для расширения пространства, высокую квалификацию технического персонала и тот факт, что центр в Боулдере уже стал одним из главных ЦОД корпорации, это объявление только подтвердило, что IBM рассматривает Боулдер как одну из своих ключевых стратегических площадок. Новый ЦОД планируется оснастить многими из технологий, представленных в рамках инициативы Project Big Green. Корпорация приступает к реализации этого проекта в ответ на потребности в экологичных ЦОД среди клиентов по всему миру, а также для выполнения своих обязательств в рамках пятилетнего контракта на сумму 480 млн долл., недавно заключенного с крупным клиентом из США. Площади вычислительного центра на территории комплекса IBM Boulder увеличатся с 20 до 28 тыс. кв. м, и он станет одним из крупнейших ЦОД корпорации. Расширение пространства будет обеспечено главным образом за счет реконструкции офисного здания общей площадью около 10 тыс. кв. м. IBM планирует ввести в эксплуатацию расширенный ЦОД в апреле 2008 г.

Корпорация намерена развернуть в Боулдере вычислительные системы высокой плотности на базе технологий виртуализации, а также технологии эффективного энергопотребления и охлаждения Cool Blue. Эти технологии в сочетании с принципами проектирования энергоэффективных зданий позволят сократить общий объем выбросов углекислого газа в атмосферу по сравнению с типовыми ЦОД и уменьшить негативное влияние на окружающую среду. Проект IBM получил финансовую поддержку администраций штата Колорадо и города Боулдера, что определило выбор этого комплекса для развертывания нового ЦОД. Кроме того, министерство экономического развития и международной торговли штата Колорадо предоставило IBM 632 тыс. долл. и будет сотрудничать с корпорацией для развертывания программы обучения персонала для нового ЦОД. Развитие центра IBM Boulder также соответствует целям и требованиям реализуемой администрацией города Боулдер инициативы, предполагающей гибкую выплату возмещений, — одной из четырех составляющих пилотной программы стимулирования развития бизнеса. Эти возмещения охватывают ряд выплат и налогов, взимаемых администрацией города, включая плату за получение разрешений и анализ планов развития, а также налоги за использование оборудования и сооружений. Компании, утвержденные для участия в этой программе и перечисляющие выплаты городу, будут получать возмещения в пределах сумм, утвержденных городской администрацией.

С учетом всех компьютеров, принтеров, факсимильных аппаратов, систем телефонии и серверов в типичном офисе на долю ИТ-оборудования приходится до 75% общего потребления электроэнергии. Один только серверный комплекс потребляет примерно 60% от этого количества. Сокращая число серверов, используя более эффективные с точки зрения энергопотребления технологии и интеллектуальное управление серверами, можно сократить энергопотребление вычислительного центра более чем на 50%. Так, австралийское агентство по охране окружающей среды Sustainability Victoria консолидировало операции трех своих подразделений в одном центральном офисе. В рамках этого проекта был создан образцовый офис с точки зрения применения энергоэффективных технологий. Например, организация заменила почти все настольные компьютеры и ЭЛТ-мониторы ноутбуками и ЖК-мониторами, которые расходуют значительно меньше энергии. Кроме того, в вычислительном центре агентства теперь применяются технологии IBM, позволившие сократить энергопотребление более чем 50%. Отметим, что Sustainability Victoria предоставляет коммерческим, государственным и общественным организациям информацию и рекомендации по повышению эффективности использования ресурсов и сокращению повседневного воздействия на окружающую среду. В своей практической деятельности эта организация придерживается провозглашенных ею принципов, применяя комплексную систему управления защитой окружающей среды, которая непрерывно контролирует и корректирует экологические показатели.

В сотрудничестве с IBM организация Sustainability Victoria развернула решения на основе серверов IBM BladeCenter, в которых применяются источники питания, обеспечивающие эффективность до 90% даже при небольших нагрузках, и технология IBM Calibrated Vector Cooling, предоставляющая два маршрута подачи воздуха к каждому компоненту, в результате чего повышаются коэффициент использования и долговечность компонентов, сокращаются избыточные потоки воздуха. Кроме того, Sustainability Victoria решила отказаться от традиционного подхода, согласно которому все серверы должны функционировать 24 часа в сутки. С помощью решения IBM PowerExecutive организация сможет контролировать реальное энергопотребление своих систем и сокращать энергопотребление серверов, выполняющих некритичные задачи, в ночное время и в выходные дни.

IBM Scalable Modular Data Center

Летом этого года IBM развернула в университете Bryant University решение IBM Scalable Modular Data Center, которое позволит удовлетворить растущие технологические потребности этого учебного заведения, связанные с увеличением количества студентов, а также обеспечит экономию электроэнергии благодаря внедрению экологичного ЦОД. Университет Bryant (Смитфилд, шт. Род-Айленд), основанный в 1863 г., всегда стремился к превосходству в академической и технологической сфере, активно внедряя инновации. Университет гордится тем, что обеспечивает сетевое подключение каждому своему студенту. Однако он продолжал расширяться: за последние 10 лет занимаемая университетом территория увеличилась почти на 15 тыс. кв. м, а количество используемых приложений выросло на 300%. В результате три университетских ЦОД уже не могли предоставлять необходимые ИТ-ресурсы для поддержки всех коммуникационных и вычислительных потребностей пользователей. До этого в течение многих лет университет сотрудничал с компаниями IBM и APC и, узнав об их партнерских отношениях, обратился к ним за помощью в разработке нового решения.

Для решения проблемы в Bryant University было выбрано решение IBM Scalable Modular Data Center, оперативно развернутое как готовый к эксплуатации ЦОД с применением ресурсов службы IBM Global Services и архитектуры APC InfraStruXure. В ходе реализации проекта университет заменил свою аппаратную инфраструктуру от Sun Microsystems серверами BladeCenter на базе процессоров IBM Power под управлением ОС Linux и программных технологий виртуализации IBM, обеспечив более эффективное использование ресурсов и экономию затрат на электроэнергию. Эти технологии составляют часть инициативы Project Big Green.

Scalable Modular Data Center — одно из сервисных предложений подразделения IBM Site and Facilities Services; оно основано на богатом опыте IBM в области проектирования и построения ЦОД. В рамках решения Scalable Modular Data Center клиентам предлагаются такие услуги, как разработка стратегии и проектирование ЦОД, интеграция серверов и систем хранения, планирование перемещения активов, управление проектом, выбор поставщиков инфраструктурного оборудования, услуги внедрения и управления, тестирование ЦОД и управление его вводом в эксплуатацию. Полное решение может быть развернуто за 8–12 недель, и при этом оно будет на 15% дешевле в сравнении с традиционными методами построения ЦОД. Решение IBM Scalable Modular Data Center использует архитектуру APC InfraStruXure, которая интегрирует энергоснабжение, охлаждение, серверы, управление, обслуживание и безопасность, предоставляя возможность строить модульные центры на базе стандартизованных компонентов. Благодаря стандартизации эта архитектура легко масштабируется для удовлетворения растущих потребностей.

Инициатива Big Green Linux

Коммерческие компании и государственные учреждения по всему миру активно ищут способы развертывания энергосберегающих ЦОД, сокращая затраты и обеспечивая защиту окружающей среды. Клиенты все чаще выбирают технологии консолидации рабочих нагрузок Linux на платформах IBM System z и System p, и в настоящее время около 30% доходов от продаж серверов IBM под управлением Linux приходится на платформы на базе архитектуры, отличной от x86. В рамках инициативы Big Green Linux IBM будет помогать своим клиентам внедрять ОС Linux для развертывания энергосберегающих ЦОД с целью снижения расходов и уровней энергопотребления. Инициатива Big Green Linux поддерживает программу IBM Project Big Green, запущенную в мае этого года. Объявление о новой инициативе было сделано на пресс-конференции по случаю открытия торговых выставок LinuxWorld и Next Generation Data Center в Сан-Франциско. В презентации новых продуктов, клиентов и услуг IBM приняли участие представители Linux Foundation и Novell.

Руководство Novell отмечает, что с каждой следующей версией платформы SUSE Linux Enterprise клиентам предлагаются новые способы сокращения объемов потребляемой электроэнергии, совершенствуются технологии управления энергопотреблением на основе политик и системного мониторинга для серверов, а также функции энергосбережения в режиме ожидания для ноутбуков. Компания планирует сотрудничать с IBM в целях более тесной интеграции оборудования и ПО, чтобы помочь клиентам экономить электроэнергию и деньги.

IBM также обнародовала свои планы консолидации около 3900 собственных серверов на примерно 30 мэйнфреймах System z под управлением ОС Linux. По оценкам IBM, новая серверная среда будет потреблять на 80% меньше электроэнергии по сравнению с существующим серверным парком и за пятилетний период обеспечит значительное сокращение расходов на электроэнергию, ПО и сопровождение систем. Общая площадь вычислительных центров IBM, поддерживающих работу ее сотрудников и выполнение коммерческих рабочих нагрузок для клиентов, превышает 8 млн кв. футов (более 700 тыс. кв. м). Корпорация входит в число мировых лидеров по масштабам и сложности операций в ЦОД, которые работают в разных странах мира. По мнению специалистов IBM, новая глобальная инфраструктура, поддерживающая более 350 тыс. пользователей, станет для крупных предприятий по всему миру примером развертывания самого современного и мощного комплекса ЦОД. В процессе консолидации, проводимой с 1997 г., IBM сократила количество своих стратегических ЦОД со 155 до 7.

Information Server Blade

IBM продолжает выводить на рынок новые системы под управлением Linux, снижающие уровни энергопотребления. Одно из таких предложений, Information Server Blade, — это первое в отрасли решение для виртуализации данных, открывающее новую эру в области управления информацией. Новая система упрощает реализацию крупных проектов интеграции данных, обеспечивающих предоставление информации в масштабе предприятия для более глубокого понимания бизнеса и доступа в реальном времени к достоверным данным.

Система IBM Information Server Blade под управлением Linux — это протестированное и оптимизированное решение, в которое включены оборудование, ПО и услуги. Предлагая неограниченные возможности масштабирования для обработки больших объемов данных, решение Information Server Blade поддерживает глобальную инициативу IBM Information on Demand, дающую клиентам конкурентные преимущества на основе внедрения инновационных методов использования информации. Модульная, масштабируемая и высокопроизводительная система Information Server Blade обеспечивает консолидацию и перемещение значительных объемов данных.

В частности, компании Volkswagen AG и Telefonica Moviles Espana приняли решение консолидировать свои рабочие нагрузки Linux на платформе IBM System p на базе процессоров POWER, чтобы обеспечить максимальную отдачу от своих ИТ-инвестиций и снижение энергопотребления. Подобное решение подчеркивает отраслевую тенденцию перехода компаний с конкурирующих Unix-платформ на системы IBM System p под управлением Linux или AIX — с начала 2006 г. таких компаний насчитывается уже почти 700.

Количество приложений для сред Linux on POWER продолжает увеличиваться, и сегодня уже около 3 тыс. приложений работают на серверах System p на базе архитектуры Linux on POWER. Кроме того, программный пакет System p Application Virtual Environment (System p AVE) позволяет выполнять большинство Linux-приложений для архитектуры x86 на системах System p без каких-либо изменений. Это решение расширяет объемы рабочих нагрузок x86, которые можно перенести на сервер System p, обеспечивая тем самым еще большую экономию.

Linux и услуги поддержки и внедрения

Участники Linux Foundation осознают, что, несмотря на множество недавних усовершенствований Linux в плане управлении энергопотреблением, существуют пока незадействованные способы сделать эту ОС более «экологичной». Инициатива Green Linux будет эффективно использовать обширные возможности ее участников, включая IBM, для развития подобных усовершенствований. Эксперты надеются, что Linux станет лидером в этой области и благодаря усилиям участников проекта обеспечит выгоду пользователям и улучшит защиту окружающей среды. Специалисты IBM Linux Technology Center также вносят свой вклад в совершенствование ядра Linux, разработав в последнее время ряд функций, обеспечивающих регулирование тактовой частоты и напряжения процессоров, а также более продолжительные периоды бездействия процессоров в режиме ожидания при низком энергопотреблении, что повышает уровни энергоэффективности Linux-решений в ЦОД.

Ведя активную деятельность в рамках стремительно расширяющейся экосистемы разработчиков решений с открытым исходным кодом, IBM объявила о новых продуктах и партнерских отношениях, призванных помочь крупным предприятиям и компаниям малого и среднего бизнеса эффективно интегрировать решения с открытым исходным кодом в ИТ-инфраструктуру. Эти предложения позволяют удовлетворять ключевые потребности клиентов, стремящихся использовать открытый программный код, — в том числе такие, как техническая поддержка, интеграция и совместимость программных продуктов с открытым и закрытым программным кодом.

Объединяя свои усилия для укрепления позиций на растущем рынке серверов приложений с открытым исходным кодом, IBM и Novell заключили соглашение, по условиям которого Novell будет распространять и поддерживать сервер приложений WebSphere Application Server Community Edition (WAS CE) в составе своего дистрибутива SUSE Linux Enterprise Server, превращая его в самое функциональное в отрасли серверное ПО с открытым исходным кодом. Сервер приложений WAS от IBM основан на Apache Geronimo и доступен для бесплатной загрузки и использования; непосредственно перед заключением соглашения был загружен его миллионный дистрибутив.

Кроме того, IBM и Novell объявили о выпуске открытого клиентского компонента для организации коллективной работы, распространяемого через бизнес-партнеров, который предлагает компаниям быстрый и простой способ развертывания интегрированного комплекса средств электронной почты, мгновенного обмена сообщениями и офисных программ на настольных системах под управлением Linux. Созданный на базе открытой платформы Eclipse и поддерживаемый ОС SUSE Linux Enterprise Desktop от Novell, этот клиентский компонент для организации коллективной работы включает лучшие в отрасли программные продукты, в том числе IBM Lotus Notes с офисными инструментами IBM и IBM Lotus Sametime. IBM также продолжает расширять свой портфель услуг Linux Server, объявив о новом предложении IBM Implementation Services for Linux — High Availability Clusters. Это экономически и экологически эффективное предложение призвано обеспечить самый высокий уровень доступности сервисов в масштабе предприятия путем консолидации распределенных серверов в Linux-кластерах с высоким уровнем готовности.