Tiết kiệm năng lượng trong các trung tâm dữ liệu

Một sự thật ít người biết đến là các trung tâm dữ liệu tiêu thụ một lượng điện năng cực kỳ lớn. Năm 2013, các trung tâm dữ liệu tại Mỹ tiêu thụ hơn 91 tỷ kWh, tương đương với điện năng tiêu thụ của 20 triệu cư dân thành phố New York. Nếu không có những biện pháp tiết kiệm năng lượng phù hợp và hiệu quả, con số này sẽ tăng thêm 50% vào năm 2020.

Nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm giảm thiểu mức tiêu thụ điện trong các trung tâm dữ liệu này, bao gồm cả việc sử dụng năng lượng tái tạo để vận hành và tăng cường hiệu quả hoạt động. Đầu năm 2015, một kế hoạch trị giá 2 tỷ đô-la đã được tiến hành để xây dựng “trung tâm điều khiển” mặt trời tại Arizona. Các tấm pin mặt trời với tổng công suất 70 MW đã được lắp đặt xung quanh với mục tiêu đáp ứng 100% nhu cầu điện của trung tâm dữ liệu này.

Tiềm năng tăng cường hiệu quả hoạt động cũng thu hút nhiều sự chú ý và nỗ lực sáng kiến của cả chính quyền, các trường đại học và doanh nghiệp. Các máy chủ thường bị nóng, do đó một lượng điện năng lên đến 50% chỉ được dùng riêng cho việc làm mát.

Các nghiên cứu về kiến trúc hệ thống cũng tìm thấy tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở nhiều vị trí như silicon, hệ điều hành, ứng dụng vận hành thông qua cơ sở hạ tầng và phương thức xây dựng. Các nghiên cứu này cũng khuyến cáo được ra một thông số chung thống nhất để đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng trong các trung tâm dữ liệu.

Một trong các thông số phổ biến hiện nay là Hiệu suất sử dụng năng lượng (PUE). Đây là tỷ lệ giữa tổng lượng điện năng tiêu thụ, bao gồm cả phần dành cho việc làm mát và phân phối, và lượng điện năng tiêu thụ dành riêng cho việc xử lý dữ liệu.

Một trung tâm dữ liệu hoạt động tối ưu sẽ có chỉ số PUE = 1. Ví dụ, các trung tâm dữ liệu của Google đạt tỷ lệ 1,12, như vậy vẫn còn lãng phí khoảng 12% điện năng. Tuy nhiên, ở nhiều trung tâm dữ liệu khác, tỷ lệ này vẫn còn cao hơn rất nhiều.

Các công nghệ vẫn đang tiếp tục được cải thiện. Gần đây, một thiết bị trao đổi thông tin giữa các trung tâm dữ liệu đã ra đời với tên gọi Ciena 8700 Packetwave Platform. Cụ thể, đó là một thiết bị chuyển mạch gói Ethernet-over-DWDM với dung lượng lên đến hàng nghìn GB.

Thiết bị này cho phép kết nối hiệu quả giữa các trung tâm dữ liệu: giảm 50% tiêu thụ điện năng trong khi tăng gấp đôi băng thông truyền tải so với các thiết bị cùng loại. Điều này sẽ cho phép các nhà cung cấp dữ liệu (mà ngày nay là hầu hết các doanh nghiệp) tiết kiệm hàng triệu đô la, đồng thời giảm lượng phát thải khí nhà kính. Điều này có được là nhờ khả năng giảm thiểu đến mức tối đa các phép điện toán xảy ra trong quá trình truyền tải, nhờ đó, giảm lượng hao phí phái sinh do phải tiến hành hoạt động làm mát cho máy chủ.

Trong tương lai, cùng với xu hướng số lượng máy chủ sẽ còn tăng mà không giảm, nhiều công nghệ hiệu quả hơn chắc chắn sẽ được đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển và đưa ra thị trường, đáp ứng nhu cầu của người dùng cá nhân, doanh nghiệp cũng như các cơ quan chính phủ.

Anh Tuấn (Theo Just Means)