A legnagyobb online szolgáltatók egyre komolyabb erőfeszítéseket tesznek, hogy gigantikus adatközpontjaik működése minél inkább környezetbarát – és nem utolsósorban olcsó – legyen. Egyes módszereiket akár a kisebb üzemeltetők is átvehetik.
Megszoktuk, hogy elektronikus leveleink másodpercek alatt célba érnek; hogy a webes keresésekre nem egészen egy másodperc alatt előállnak a válaszok; hogy gigabájtszámra áll rendelkezésünkre az online tárhely. Abba már ritkábban gondolunk bele, hogy ha közvetlenül pénzbe nem is kerül nekünk mindez, energiába annál inkább – elsősorban azoknál az óriási szerverfarmoknál, adatközpontoknál, amelyekből a szolgáltatást igénybe vesszük.
Sűrű wattok
Egyetlen email küldése, egy keresés vagy Facebook-bejegyzés feldolgozása persze alig igényel némi áramot. De nagyon sok kicsi nagyon sokra megy. Egy Google-keresés a számítások szerint körülbelül 0,3 wattot igényel, de a felhasználók tízmillióinak folyamatos tevékenysége végül azt eredményezi, hogy a Google szerte a világon elhelyezkedő adatközpontjai 260 megawatt áramot fogyasztanak folyamatosan. (Összehasonlításképpen: a teljes magyar villamos energia mintegy harmadát biztosító Paksi Atomerőmű névleges teljesítménye 500 megawatt.) De nem csak a Google fogyasztása van ilyen csillagászati magasságokban: a népszerű internetes szolgáltatások működtetőinek mindegyike, az Amazontól kezdve az Apple-én és a Facebookon át a Microsoftig hasonló nagyságrendben használja az elektromos áramot adatközpontjaiban.
Mindez már százalékosan is mérhető részesedést jelent a világ villamosenergia-fogyasztásából. Jonathan Koomey amerikai professzor kutatásai szerint az adatközpontok a világ teljes energiafogyasztásából 1,1–1,5 százalékkal részesednek. Az Egyesült Államokban ez a szám magasabb, 1,7–2,2 százalék. A növekedés még mindig számottevő: 2005 és 2010 között az adatközpontok fogyasztása 56 százalékkal emelkedett, 2000 és 2005 között ez a növekedés még kétszeres volt.
Az energiafogyasztáson keresztül az infokommunikációs szektor a világ üvegházhatású gázkibocsátásának mintegy 2 százalékáért felel (ez több mint 800 millió tonna CO2-egyenértéknek felel meg). Ezen belül az adatközpontok a kibocsátás körülbelül 14 százalékáért (116 millió tonna CO2-ért) tehetők felelőssé.
Egy adatközpont persze nem önmagában szennyezi a környezetet, mint mondjuk egy külszíni bánya vagy egy acélmű, hanem az általa fogyasztott elektromosenergia-fogyasztása révén. Az energia előállítása ugyanis szintén környezetszennyezéssel jár: minél több és minél „piszkosabb” módon előállított áramot fogyaszt egy adatközpont, annál nagyobb lesz az ökológiai lábnyoma. Az üzemeltetőknek pedig elemi érdekük, hogy ezt a lehető legkisebbre vegyék, hiszen a globális vállalatokkal szemben alapvető elvárás a környezettudatos működés. Ahogyan egy cég nem engedheti meg magának, hogy termékei embertelen körülmények között, vagy pláne gyerekmunkával készüljenek, ugyanúgy nem engedheti meg magának, hogy tevékenységével hozzájáruljon a Föld élővilágának pusztulásához, mert azonnal rászállnának a környezetvédő szervezetek.
Ebben a helyzetben három dolgot tehetnek az adatközpontokat üzemeltető cégek: minél „zöldebb” energiát kell felhasználniuk; abból minél kevesebbet kell fogyasztaniuk; és azt a keveset a lehető leghatékonyabb módon kell hasznosítaniuk. A nagy cégek pontosan ezt csinálják.
|
Tisztább a felhő? |
|---|
|
Ha egyszer ennyi gond van a nagy fogyasztású adatközpontokkal, nem lehetne gyökeresen kiirtani a problémát azzal, hogy meg sem építjük őket? Nos, számítások szerint a nagy adatközpontok és az általuk kínált felhőszolgáltatások összességében kisebb környezeti terhelést jelentenek, mint az általuk kiváltott vállalati szerverek. Az Accenture a Microsoft megbízásából végzett kutatásai három alkalmazást (SharePoint, Exchange, Dynamics CRM) vizsgáltak meg abból a szempontból, hogy ugyanolyan felhasználószám mellett mekkora széndioxid-kibocsátással jár a céges üzemeltetés, illetve a felhőszolgáltatás igénybevétele. Mint az várható is volt, a felhő sokkal környezetbarátabb üzemeltetést tesz lehetővé, ám az elérhető javulás mértéke még magukat a kutatókat is meglepte. A mintegy 100 felhasználós rendszerek „felhősítése” több mint 90 százalékkal csökkenti a széndioxid-kibocsátást, de még az igazán nagy (10 ezer felhasználós) alkalmazások is 30–60 százalékkal kisebb környezeti terhelést jelentenek a felhőben üzemeltetve. Vagyis a számítási felhőt kiszolgáló hatalmas adatközpontok a mégoly hatékony nagyvállalati szervertermeknél is tisztább működést tesznek lehetővé, és nem csak a Microsoft alkalmazásai esetén. |
Csak tiszta forrásból
Nem egyszerű annak meghatározása, hogy az energia zöld-e. A legnagyobb adatközpontok már annyi áramot igényelnek, mint egy-egy kisváros, így a helyszín kiválasztásában a rendelkezésre álló energia mennyisége és az ellátás minősége is meghatározó tényező. Zöldnek csak a megújuló forrásokból, tipikusan nap-, víz- és szélerőművekből származó energiát tekintik. Ma az elektromos energia túlnyomó többségét még a legfejlettebb országokban is szén- vagy atomerőművekben állítják elő.
Ilyenkor az üzemeltető egyik lehetősége, hogy olyan környékre telepíti adatközpontját, ahol nagyobb mennyiségben áll rendelkezésre zöld energia. Ennek hiányában egy környezettudatos cég maga állítja elő az energiát – tisztán. Ezt teszi az Apple is a jelenleg is fejlesztés alatt álló (bár részlegesen már üzemelő) észak-karolinai adatközpontjában. A létesítmény azért is érdekes, mert éppen emiatt került a cég a Greenpeace célkeresztjébe. Áprilisi jelentésében a zöld szervezet elmarasztalta az Apple-t, mert szerinte az iCloud kiszolgálására szánt, Maidenben található adatközpontja túl sok „piszkos” energiát használ. A számítást a Greenpeace a beruházás nagyságára (egymilliárd dollár) és a létesítmény méretére alapozta, abból becsülve meg a fogyasztást.
Ám mint kiderült, a költségek pontosan azért ilyen magasak, mert az Apple óriási környezetvédelmi beruházást hajt végre a telephelyen. Ennek részeként megépíti az ország legnagyobb, nem szolgáltatói kézben lévő naperőművét: a százhektáros, 20 megawatt teljesítményű erőmű évente 42 millió kilowattóra tiszta energiát szolgáltat majd. Ezt egy 5 megawattos (a maga kategóriájában szintén a legnagyobbnak számító), 100 százalékban biogázzal működtetett üzemanyagcella egészíti ki. A kettő együtt a létesítmény energiaigényének nagy részét kielégíti, vagyis a maideni adatközpont (lesz) az egyik legzöldebb a világon.
A Google szintén a „zöld hullám” elején lovagol. A cég nagy hangsúlyt fektet arra, hogy közvetlenül az adatközpontjai közelében lévő szélerőművektől vásároljon. Erőfeszítéseiknek köszönhetően a Google által felhasznált áramnak idén már több mint egyharmada megújuló forrásból származik, és hosszú távú áramszerződésekkel további „tiszta” befektetésekre ösztönzi a szolgáltatókat. A Facebook hasonlóképpen megfogadta, hogy adatközpontjai helyszínének kiválasztásakor figyelemmel lesz a megújuló energiaforrások elérhetőségére. Egyes esetekben a helyi szolgáltatótól vásárolnak tiszta energiát (Svédországban); máskor ők is saját naperőművet építenek (Prineville-ben, Oregonban); vagy éppen beruháznak helyi erőművekbe.
Takarékosabb szerverek
Természetesen ebből a tiszta energiából is minél kevesebbet fogyasszon az adatközpont. Mivel minden berendezés „zabálja” az energiát, a takarékoskodásra is számtalan lehetőség adódik.
A legkézenfekvőbb, hogy maguknak a szervereknek a fogyasztását kell csökkenteni. Ebben a hardvergyártók szépen az üzemeltetők kezére játszanak: a processzorok és egyéb alkatrészek újabb és újabb generációi rendre kevesebbet fogyasztanak ugyanakkora teljesítmény mellett, avagy ugyanakkora fogyasztás mellett sokkal nagyobb teljesítményűek. Persze, okos tervezéssel még ezen is lehet javítani. A Google híres arról, hogy saját igényei szerint készült, a végletekig lecsupaszított szervereket használ. Az összes felesleges alkatrészt száműzték ezekből a szerverekből, és csak azok maradhattak, amelyek nélkülözhetetlenek az adott alkalmazás futtatásához: eltűntek például a perifériacsatlakozók és a videokártyák, a hűtőventilátorok pedig pontosan akkora fordulatszámon pörögnek, hogy az éppen kellő hőmérsékletet biztosítsák.
Az új technológiák révén a szerverek száma is jelentősen csökkenthető. A virtualizációval megszüntethető az „egy alkalmazás – egy szerver” felállás, amely gyengén kihasznált, ezért fajlagosan nagyon drágán üzemelő szervereket eredményezett. A szerverek száma az ötödére-tizedére csökkenthető, ami óriási megtakarításokat tesz lehetővé. A Telenor Magyarország például több tízmillió forintot spórol évente az áramon csupán azzal, hogy a mintegy 400 gépes (nemzetközi viszonylatban igazán kicsinek mondható) adatközpontjában virtualizálta a szervereket. Az adattárolás eszköz- és áramigényét csökkentheti a deduplikáció (vagyis hogy csak egy példányban tároljuk az adatokat), illetve a merevlemezeknél jóval kisebb fogyasztású félvezető alapú tárolók (ssd-k) terjedése.
Egyszerű megoldások
De nemcsak az informatikai eszközök fogyasztanak sok áramot egy adatközpontban, hanem a kiegészítő berendezések is, mint például a légkondicionálók vagy a szünetmentes tápegységek. Ezek energiaéhségének lefaragásával nem csupán az adatközpont összes fogyasztását lehet csökkenteni, hanem javítható az egyik legfontosabb energiahatékonysági mutató, az úgynevezett pue (power usage effectiveness) is. A pue egy arányszám: azt mutatja, hogy az adatközpont által elhasznált összes energiából mennyi hasznosul, vagyis mennyit fogyasztanak ténylegesen az informatikai berendezések (szerverek, tárolók, hálózati eszközök), és mennyit az említett kiegészítő berendezések.
Az ideális (de a gyakorlatban el nem érhető) pue az 1 lenne, amikoris a teljes bejövő energia számítási kapacitássá alakulna. A hagyományos adatközpontok pue-értéke 2 körül van, azaz a szerverek által elfogyasztott minden egyes watt energiára rájön egy másik watt, nem számításra fordított energia. A nagyobb szolgáltatók adatközpontjai már 1,2–1,5-ös pue-értékűek, de a Google például beszámolt 1,08 negyedéves pue-ról is.
A pue csökkentésének egyik bevett módja a hűtés energiaigényének csökkentése. A nagyfogyasztó légkondicionálók helyett párologtatótornyok építésével, a külső levegő beáramoltatásával vagy a természetes vizek felhasználásával is hűthetők a szervertermek, amelyekben természetesen jól meg kell tervezni a szerverek elhelyezését és a levegő áramlását. Itt értelemszerűen előnyben vannak az északi országok: a Google finnországi adatközpontjában a tenger vizével hűtenek, a Facebook pedig a svédországi Luleába, a sarkkör közelébe telepíti első, az Egyesült Államokon kívüli adatközpontját, de máshol is kihasználhatók a természeti adottságok. Az Apple már említett észak-karolinai adatközpontjában például eltárolják az olcsóbb energiával lehűtött vizet, hogy csúcsidőben használják fel, illetve éjszaka és hűvös időben a külső levegőt is alkalmazzák hűtésre. Ennek köszönhetően az egyébként beépített légkondicionálókat az idő több mint 75 százalékában be sem kell kapcsolni.
Rendszerint óriási tartalékok rejtőznek az áramelosztásban is. A transzformátorok és szünetmentes tápegységek okozta veszteségeket a Google például azzal csökkenti, hogy a szünetmentes tápegységeket közvetlenül a szerverekbe építi, így a bejövő váltóáramot csak egyszer kell egyenárammá konvertálni. Emellett a Google a saját szervereiben egyedi, nagy hatásfokú tápegységeket és feszültségszabályozókat is alkalmaz; mindezeknek köszönhetően szerverenként és évente mintegy 500 kilowattóra energiát tudnak megtakarítani.
De az energiatakarékosságnak egészen egyszerű és kézenfekvő módjai is vannak. A szervertermeket nem kell 20–21 fokra lehűteni: a Google példája bizonyítja, hogy a modern informatikai berendezések 26–27 fokon is kiválóan működnek. Az Apple fehérre festette a maideni adatközpont lapos tetejét, hogy a lehető legtöbb napfényt visszaverje és minél kevésbé melegedjen (a panelházak legfelső szintjein élők tudnának mesélni ennek előnyeiről), és még a belső világításhoz is mozgásérzékelővel összekapcsolt led-es fényforrásokat használnak.
Schopp Attila
