Ενεργοποίηση των μηχανών του Διαδικτύου – Google Datacenters Χρησιμοποιήστε μηχανική εκμάθηση και οικονομικά αποδοτική ψύξη για μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης

TL; Δρ: Η απάντηση 1,2 τρισεκατομμυρίων ερωτήσεων ετησίως και η τροφοδοσία δισεκατομμυρίων εισερχομένων Gmail είναι δαπανηρή. Η τροφοδοσία της # 1 μηχανής αναζήτησης του ιστού είναι ένα υψηλού κόστους, ενεργειακό παιχνίδι, με κανέναν τρόπο, σωστά; Η Google λέει διαφορετικά. Μετά από δέκα χρόνια δέσμευσης για αποδοτικότητα μηχανικής στα κέντρα δεδομένων τους, η Google λαμβάνει τώρα 3,5 φορές την υπολογιστική ισχύ από την ίδια ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιήθηκε πριν από πέντε χρόνια. Δεσμεύτηκαν να φτάσουν το 100% των χώρων υγειονομικής ταφής όλων των αποβλήτων που παράγονται από τις εγκαταστάσεις τους και έξι από τις 14 τοποθεσίες τους έχουν ήδη φτάσει στο σημάδι. Με το μηδενισμό του τρόπου λειτουργίας των κέντρων δεδομένων τους, του τρόπου ψύξης των διακομιστών τους και του τρόπου με τον οποίο μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν το υλικό, η Google εξοικονομεί εκατομμύρια δολάρια και διατηρεί το περιβάλλον μας – συμβάλλοντας στο τέλος της έννοιας ότι κοστίζει πάρα πολύ πράσινο για να γίνει πράσινο.

Σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, μπορούμε να δούμε το ιστορικό αναζήτησης στο διαδίκτυο και να βρούμε στιγμιότυπα της ζωής μας που έχουν καταγραφεί στο πρόγραμμα περιήγησής μας. Τα πρόσφατα ερωτήματα ποικίλλουν έντονα από το “ανοιχτό σεζόν του Grey’s Anatomy” έως το “αγορά περισσότερου χώρου αποθήκευσης MacBook Air” ή το “σύνδεση στο Gmail” – οι διαδικτυακές αναζητήσεις μας λένε πολλά για εμάς. Για πολλούς, προτρέπουν την υποτιμημένη συνειδητοποίηση ότι χρησιμοποιούμε το Google για τα πάντα.

Αναμφισβήτητα η πιο δημοφιλής μηχανή αναζήτησης του ιστού, η Google κατέχει ποσοστό 64% σε ό, τι ορισμένοι έχουν επινοήσει τον πόλεμο μεριδίου αγοράς μηχανών αναζήτησης – τρεις φορές μεγαλύτερο από τον πλησιέστερο ανταγωνιστή. Η Google έχει τόσο μεγάλη παρουσία στην καθημερινή μας ζωή που τη μετατρέψαμε σε ρήμα καθώς αναφερόμαστε στον άμορφο επηρεαστή για κατεύθυνση σε καθημερινή βάση.

Η πραγματικότητα είναι ότι η Google δεν είναι απλώς μια παντοτινή πηγή πληροφοριών που δεν μπορεί να εξηγηθεί. Ο κινητήρας που εκτελεί 1,2 τρισεκατομμύρια αιτήματα κάθε χρόνο υποστηρίζεται από ένα τεράστιο δίκτυο διακομιστών που απαιτεί σταθερό ετήσιο λειτουργικό κόστος 11 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Ναι.

Όσο συντριπτικοί είναι και αυτοί οι αριθμοί, η Google παίρνει σταδιακά το κόστος και τη ζήτηση, προκαλώντας τον εαυτό τους ως εταιρεία να συνεχίσει να αυξάνει, να διατηρεί τον λανθάνοντα χρόνο και να ελαχιστοποιεί τις επιπτώσεις στο περιβάλλον. Το αποτέλεσμα: Αυτό τους εξοικονομεί εκατομμύρια δολάρια σε υλικές δαπάνες.

10 χρόνια ανάπτυξης αποδίδουν κέντρα δεδομένων που ενσωματώνουν την αποτελεσματικότητα

Ενώ η Generation Z μπορεί να μην γνωρίζει έναν καιρό χωρίς την Google, η εταιρεία στην πραγματικότητα βρισκόταν στα τέλη της δεκαετίας του ’90 και έκτοτε επαναλαμβάνουν τη μηχανή αναζήτησης. Τα τελευταία 10 χρόνια, δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στις μηχανικές λύσεις φιλικές προς το περιβάλλον – προσδίδοντας αποτελεσματικότητα στα κέντρα δεδομένων τους.

Η μηχανική εκμάθηση εξάγει περισσότερη ισχύ, απαιτώντας 40% λιγότερη ενέργεια για ψύξη

Μια σημαντική πρόκληση που αντιμετωπίζει οποιοσδήποτε κάτοχος κέντρου δεδομένων είναι να διατηρεί τους διακομιστές αρκετά δροσερούς για να λειτουργούν. Συνήθως, αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας αντλίες, ψύκτες και πύργους ψύξης – εξαιρετικά κουραστικό για βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης. Το υλικό, το φυσικό του περιβάλλον και οι άνθρωποι που το λειτουργούν έχουν μια περίπλοκη σχέση και το σύστημα δεν μπορεί να συμβαδίζει με τις αλλαγές πολύ εύκολα. Επιπλέον, κάθε μεμονωμένο κέντρο δεδομένων είναι μοναδικό με το δικό του σύνολο επιπλοκών για την παραμονή του πράσινου.

Κολάζ κέντρων δεδομένων Google και υπαλλήλων που εργάζονται σε αυτά

Οι μηχανικοί της Google και του DeepMind συνεργάστηκαν για να αναπτύξουν ένα προσαρμοστικό πλαίσιο για τη βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας του κέντρου δεδομένων.

Περιττό να πούμε, η πολυπλοκότητα των κέντρων δεδομένων της Google καθιστά τις εξελίξεις στην ενεργειακή απόδοση μια δαπανηρή και αργή δοκιμασία. Αυτό είναι μέρος του τι κάνει μια από τις πρόσφατες ανακοινώσεις της εταιρείας για αυτό το θέμα τόσο αξιοσημείωτη.

Τον Ιούλιο του 2016, η Google αποκάλυψε ότι μετά από δύο χρόνια εφαρμογής της μηχανικής μάθησης στις λειτουργίες του κέντρου δεδομένων, μπόρεσαν να μειώσουν την ενέργεια που απαιτείται για να κρυώσουν τα κέντρα δεδομένων τους κατά 40%.

Τους τελευταίους μήνες, η Google κάλεσε τους ερευνητές του DeepMind να βοηθήσουν στην οικοδόμηση ενός «πιο αποτελεσματικού και προσαρμοστικού πλαισίου για να κατανοήσουν τη δυναμική του κέντρου δεδομένων και να βελτιστοποιήσουν την αποδοτικότητα», σύμφωνα με την ανάρτηση του DeepMind Research Engineer Rich Evans και του Google Data Center Engineer Jim Gao.

Οι συνεργαζόμενες ομάδες συγκέντρωσαν ιστορικά δεδομένα (θερμοκρασία, ισχύς, ταχύτητα αντλίας κ.λπ.) από χιλιάδες αισθητήρες που είναι διασκορπισμένοι σε όλα τα κέντρα δεδομένων και χρησιμοποίησαν τις ιδέες για να «εκπαιδεύσουν ένα σύνολο από βαθιά νευρωνικά δίκτυα». Δίδαξαν σε αυτά τα νευρωνικά δίκτυα τη μέση μελλοντική αποτελεσματικότητα χρήσης ενέργειας (PUE) ή την αναλογία μεταξύ της συνολικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στην εγκατάσταση και της ενέργειας που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό. Στη συνέχεια, δύο επιπλέον ομάδες δικτύων εκπαιδεύτηκαν για να προβλέψουν επερχόμενες αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση την επόμενη ώρα. Αυτό βοήθησε να διασφαλιστεί η υπέρβαση των περιορισμών λειτουργίας.

Το μοντέλο τους αναπτύχθηκε ζωντανά στο κέντρο δεδομένων της Google, με αποτέλεσμα “μείωση 15% στη συνολική γενική επιβάρυνση PUE μετά από υπολογισμό των ηλεκτρικών απωλειών και άλλων ανεπαρκειών ψύξης”. Αυτό είναι το χαμηλότερο PUE που έχει καταγραφεί επιτόπου και οι Jim και Rich δήλωσαν ότι σκοπεύουν να «αναπτύξουν αυτό το σύστημα ευρύτερα» και να μοιραστούν τις ιδιαιτερότητες της μεθοδολογίας τους, ώστε άλλοι χειριστές (και το περιβάλλον) να μπορούν να επωφεληθούν από αυτήν την πρόοδο.

Οι εσωτερικοί διακομιστές διασφαλίζουν ότι η ισχύς κατευθύνεται μόνο σε υπολογιστικά στοιχεία

Για να έχετε ένα ενεργειακά αποδοτικό κέντρο δεδομένων, δεν μπορείτε να αγνοήσετε τους ίδιους τους διακομιστές. Η Google σχεδιάζει τη δική τους για να χρησιμοποιεί όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια, ειδικά όταν περιμένει την επόμενη εργασία τους. Πρέπει να είναι εξαιρετικά επιδόσεις και πρέπει να τρέχουν συνεχώς, οπότε δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην ελαχιστοποίηση της απώλειας ισχύος επίσης.

Η Google είπε ότι οι παραδοσιακοί διακομιστές κατασκευάζονται συχνά με ελάχιστο κόστος εκκίνησης και χαμηλότερα πρότυπα απόδοσης, αλλά αυτό συχνά αποδίδει περισσότερο ενεργειακό κόστος μακροπρόθεσμα. «Ένας τυπικός διακομιστής σπαταλά έως και το ένα τρίτο της ενέργειας που χρησιμοποιεί πριν από οποιαδήποτε ενέργεια φτάσει στα μέρη που κάνουν τον πραγματικό υπολογισμό», σύμφωνα με τον ιστότοπο..

Αντ ‘αυτού, η Google χρησιμοποιεί συγκεκριμένες μονάδες ρυθμιστή για να διατηρεί τη δύναμη που ρέει μόνο στα υπολογιστικά στοιχεία της εγκατάστασης. Τοποθετώντας εφεδρικές μπαταρίες στα ράφια τους, έχουν εξαλείψει δύο στάδια τροφοδοσίας όπου οι τάσεις AC μετατρέπονται σε τάσεις DC (ένας κοινός ένοχος για απώλεια απόδοσης). Όσο για το ίδιο το υλικό, έχουν αφαιρέσει τυχόν εξαρτήματα που θεωρούνται «περιττά», όπως περιφερειακές συνδέσεις ή κάρτες βίντεο και εξασφάλισαν ότι οι ανεμιστήρες ψύξης περιστρέφονται «αρκετά ώστε να διατηρούν τα μηχανήματά τους αρκετά δροσερά για να λειτουργούν».

Χρησιμοποιούνται διάφορες μορφές ανακυκλωμένου νερού για πιο αποτελεσματική ψύξη

Όσο αντιφατικό και αν είναι, το νερό διαδραματίζει ισχυρό ρόλο στην παροχή βοήθειας στους υπολογιστές κλίμακας δεδομένων. Τα δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας που αντλούν μέσω κέντρων δεδομένων για την τροφοδοσία των διακομιστών παράγουν τεράστια θερμότητα. Το νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενεργειακά αποδοτική πηγή ψύξης.

Στην περίπτωση των κέντρων δεδομένων της Google, οι θαυμαστές τραβούν ζεστό αέρα από πίσω από τους διακομιστές, ωθώντας το μέσω υδρόψυκτων πηνίων και στα Hot Huts της Google, προσωρινά σπίτια για να ζεσταθεί ο ζεστός αέρας (συγχωρήστε το παν). Μόλις κρυώσει, ο αέρας κυκλοφορεί πίσω στην κύρια περιοχή του κέντρου δεδομένων. Μια παρόμοια διαδικασία χρησιμοποιείται στους πύργους ψύξης της Google, οι οποίες επιταχύνουν τη διαδικασία εξάτμισης καθώς οι ανεμιστήρες ανυψώνουν τους υδρατμούς, ψύχονται στη διαδικασία και επανατοποθετούν το νερό πίσω στην κύρια εγκατάσταση.

Υπάλληλος της Google που ελέγχει σωλήνες νερού δίπλα στο Google Hot Hut

Η Google χρησιμοποιεί θαλασσινό νερό, νερό βροχής και ανακυκλωμένο νερό αποχέτευσης για να δροσίσει τις 14 εγκαταστάσεις του κέντρου δεδομένων.

Για λόγους βιωσιμότητας, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το νερό δεν είναι ένας άπειρος πόρος. Η Google πρότεινε αυτήν την απλή λύση: «Αντί να χρησιμοποιούμε πόσιμο (ή πόσιμο) νερό για ψύξη, χρησιμοποιούμε μη πόσιμες πηγές νερού και το καθαρίζουμε αρκετά ώστε να μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για ψύξη».

Ένα από τα κέντρα δεδομένων τους τροφοδοτείται από βρόχινο νερό – πολύ δροσερό, υπό την έννοια της θερμοκρασίας – και άλλα τροφοδοτούνται από ανακυκλωμένο νερό από διάφορες πηγές, όπως τα επεξεργασμένα αστικά λύματα και το νερό από βιομηχανικό κανάλι.

Στόχος της Google: Zero Waste to Landfill

Σχεδόν οι μισοί από τους κέντρα δεδομένων της Google έχουν επιτύχει “μηδενικά απόβλητα στην υγειονομική ταφή” – και έχουν δεσμευτεί να επιτύχουν αυτόν τον στόχο και στα 14 κέντρα δεδομένων. Έξι κάτω, οκτώ ακόμη! Μέχρι στιγμής, το 86% των αποβλήτων απομακρύνεται από χώρους υγειονομικής ταφής σε όλες τις λειτουργίες κέντρων δεδομένων της Google, σύμφωνα με αυτό το άρθρο.

Πώς μετρά την αποτελεσματικότητα

Το PUE είναι η μέτρηση σε ολόκληρο τον κλάδο δεδομένων για τη μέτρηση της αποτελεσματικότητας. Η Google εξετάζει όλες τις εγκαταστάσεις του κέντρου δεδομένων και υπολογίζει την απόδοση καθ ‘όλη τη διάρκεια του έτους (αντί να παρακολουθεί μόνο την αποτελεσματικότητα στις νεότερες εγκαταστάσεις κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου ή του χειμώνα).

Πολλές εγκαταστάσεις εκτός Google χρησιμοποιούν τόσο μη υπολογιστική ενέργεια όσο η ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία των διακομιστών τους. Η Google έχει μειώσει τα γενικά έξοδά τους στο 12%, τόσο μεγάλο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας τους κατευθύνεται κατευθείαν στην παροχή απαντήσεων στις αναζητήσεις Google και στην τροφοδοσία προϊόντων Google.

Στιγμιότυπο οθόνης του τύπου της Google για τον υπολογισμό του PUE

Για πολύ ακριβείς υπολογισμούς PUE, η Google θεωρεί ότι μόνο οι διακομιστές, ο αποθηκευτικός χώρος και ο εξοπλισμός δικτύωσης είναι η πληροφορική.

Εδώ μπορείτε να βρείτε μια πλήρη συζήτηση για το πώς η Google μετρά την αποδοτικότητα στους διακομιστές τους.

Πώς το κάνουν

Οι σημαντικές προόδους της Google στην ενεργειακή απόδοση της μηχανικής αποδίδονται σε πολλές μεταβλητές: ανακυκλωμένο υλικό, αποτελεσματικές μεθόδους ψύξης και ειδική έρευνα, για να αναφέρουμε μερικές. Ενώ έχουμε καλύψει την έρευνα ψύξης νερού, πιστεύω ότι η ίδια η χρήση υλικού είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη.

Αυτά τα μηχανήματα τροφοδοτούν τους έξι λογαριασμούς μου στο Gmail και δισεκατομμύρια άλλους. Ροήσουν αμέτρητες ώρες βίντεο στο YouTube και βοηθούν στην απάντηση τρισεκατομμυρίων ανεξήγητων ερωτήσεων της ζωής. Αυτό απαιτεί συνεχείς αναβαθμίσεις και διαχείριση του μηχανήματος.

«Από τη στιγμή που αποφασίζουμε να αγοράσουμε ένα κομμάτι εξοπλισμού έως τη στιγμή που θα το αποσύρουμε, θα μειώσουμε, θα επαναχρησιμοποιήσουμε και θα ανακυκλώσουμε όσο μπορούμε», σύμφωνα με την Google. Εξετάζονται ακόμη και εύκολα ξεχασμένες λεπτομέρειες, όπως η αποστολή του αποθέματος στο κέντρο δεδομένων. «Όποτε είναι δυνατόν, χρησιμοποιούμε τοπικούς προμηθευτές για βαρύτερα εξαρτήματα όπως τα ράφια των διακομιστών μας», δήλωσε η ομάδα. «Περιορίζοντας την απόσταση αποστολής, μειώνουμε τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των μεταφορών».

Πάνω από τα μισά ανταλλακτικά που χρησιμοποιήθηκαν για αναβαθμίσεις μηχανήματος ανακαινίστηκαν το απόθεμα το 2015 και το μικρό ποσοστό του υλικού που δεν μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ή να μεταπωληθεί, για οποιονδήποτε λόγο, ανακυκλώνεται. Από το 2007, η Google απέφυγε να αγοράσει περισσότερους από 300.000 διακομιστές αντικατάστασης με ανακατασκευή και επανατοποθέτηση παλαιών.

Τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα είναι απίστευτα

Η τοποθεσία Mayes County, Oklahoma της Google, η τοποθεσία κέντρου δεδομένων ήταν η πρώτη από τις έξι που πέτυχε την κατάσταση μηδενικών απορριμμάτων σε χώρους υγειονομικής ταφής. «Σε σύγκριση με πριν από πέντε χρόνια, έχουμε πλέον περίπου 3,5 φορές την υπολογιστική ισχύ από την ίδια ποσότητα ενέργειας», δήλωσε η Amy Atlas, Εκπρόσωπος Παγκόσμιας Επικοινωνίας και Αειφορίας για την Google. Συνοψίζουμε μερικές από τις πιο αξιοσημείωτες νίκες παρακάτω:

  • Μειώθηκε το ποσοστό χρήσης μη υπολογιστικής ενέργειας κατά 12%
  • Μειώθηκε το συνολικό PUE γενικά κατά 15% με τη χρήση μηχανικής μάθησης
  • Εκτιμάται ότι εξοικονομεί περισσότερα από 500 kWh ανά διακομιστή ετησίως (25%)
  • Μειώθηκε η χρήση ενέργειας για υποδομές πληροφορικής χρησιμοποιώντας προϊόντα cloud Google κατά 65-85%
  • Αποφύγετε την αγορά περισσότερων από 300.000 νέων μηχανημάτων ανακαινίζοντας παλιά

Αυτά τα σημεία απλώς απεικονίζουν ένα κομμάτι των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που δημιουργούνται από τα μέτρα αποτελεσματικότητας του κέντρου δεδομένων της Google. Περιμένετε ότι η καινοτομία θα συνεχιστεί μόνο από εδώ.

Συνεχίζοντας την Google – Προώθηση της βιομηχανίας

Όταν σκέφτομαι για όλα όσα χρησιμοποιώ το Google – το email μου, την κοινή χρήση εγγράφων μου, την έρευνά μου και την ψυχαγωγία μου – είμαι συγκλονισμένος από την απόλυτη ισχύ που θα απαιτούσε να τρέχω τα μηχανήματα που λειτουργούν σε τόσους τομείς της ζωής μου. Η Google είναι αναμφίβολα παγκόσμιος ηγέτης στο μάρκετινγκ αναζήτησης και σε πολλούς τεχνολογικούς τομείς, αλλά η Google μας οδηγεί επίσης σε έναν καλύτερο, καθαρότερο κόσμο.

«Αν και το τελευταίο 10 έως 20 τοις εκατό της εκτροπής θα είναι το πιο δύσκολο να επιλυθεί, είναι επίσης εκεί όπου βλέπουμε την πιο ευκαιρία να δημιουργούμε νέες κοινοτικές συνεργασίες και να σχεδιάζουμε συνολικά ροές αποβλήτων», δήλωσε ο Jim Miller, VP της Global Operations για το Google.

Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me