כיצד Ieee 802.3az אנרגיה יעילה Ethernets כוח צריכת נתונים

משבר האנרגיה הגדל במרכזי נתונים

מרכזי נתונים הם עמודי התווך הלא-היבשתיים של הכלכלה הדיגיטלית, התומכים בכל דבר משירותי הזרמה לעומסי ענן.אבל התיאבון שלהם לחשמל הוא מזעזע.על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, מרכזי נתונים צורכים כ-1–2% מהחשמל העולמי, וכי שיתוף זה עולה כאינטליגנציה מלאכותית, 5G, ו-Metlehine Drive. בתוך מתקן טיפוסי, ציוד יכול לקחת כ- 10-20% מכלל השימוש ב- 80azret) אך אינו גורם לצריכת חשמל סטנדרטית באופן ישיר להורדת לחץ דם (אך אינו גורם).

כיצד IEEE 802.3az Works: הקרן הטכנית

EEE, שאושרר כ- IEEE 802.3az בשנת 2010, פועל בשכבה הפיזית (PHY) של מודל OSI. זה מציג מנגנונים למכשירי Ethernet להיכנס למצב של idle כוח נמוך (LPI) כאשר אין נתונים לשדר.הסטנדרט חל על נחושת מעוותת-pair נחושת ו- backplane, כולל 100BASE-TX, 1000BASE-T, ו-GBASE, כמו גם 10.

כוח נמוך (LPI) Mode

במהלך LPI, המשדר מפסיק לשלוח אותות idle רגילים ובמקום זאת שולח אותות רענון תקופתיים כדי לשמור על סינכרון קישור.קצב הרענון נמוך הרבה יותר מאשר דפוס האידיל המתמשך המשמש Ethernet קונבנציונלי, באופן דרמטי להפחית את הכוח הנצרך על ידי משדר PHY ו המקלט. עבור 10GBASE-T, למשל, PHY יכול להיכנס לישון זה חתכת כוח מ -4 עד 1 וואט פחות מ 1 עד 1 עד 1.

תזמון וסבלנות

דרישה מרכזית של עיצוב EEE היא כי המעבר מ- LPI חזרה למצב פעיל חייב להיות מהיר מספיק כדי למנוע אובדן החבילה או שקיפות בלתי מתקבלת על הדעת.הסטנדרט מגדיר זמן של פחות מ 10 מיקרו-שניות עבור 1000BASE-T ופחות מ- 4 מיקרו-שניות עבור 10GBA-T בפועל, מתג מודרני משיג מעברים תת-מיקרו-שני.

עידוד החיסכון באנרגיה במסגרות אמיתיות בעולם

מחקרים עצמאיים ובדיקות ספקים אישרו כי EEE מספקת הפחתה משמעותית של כוח. A 2021 מחקר שפורסם ב-FLT:0IEEE עסקאות על תקשורת ירוקה ו NetworkingFLT:1 נמצא כי המאפשר EEE על קישור 10GbE במרכז נתונים rack הפחית את צריכת החשמל הממוצעת של 45–60% במהלך דפוסי תנועה אופייניים.

בקנה מידה, מתחם חיסכון זה.מרכז נתונים בגודל בינוני עם 10,000 יציאות 10GbE יכול להפחית את הצעת האנרגיה ברשת שלה על ידי יותר מ 80,000 קילוואט בשנה, שווה ערך לכ -60 טון מטר של פליטות CO2. מספר ספקי ענן גדולים, כולל גוגל ומיקרוסופט, קיבלו אשראי ציבורי EEE בסיוע להם לעמוד במטרות קיימות פנימיות.

לקריאה נוספת, הסטנדרט הסטנדרטי של ה-TOFLT:0 (הסטנדרט של 802.3az-2010) ,1:1 פרטים על מנגנון ה- LPI, ומדריך המעבדה הלאומית של ברקלי על יעילות האנרגיה של מרכז הנתונים של MicrosoftFLT 3: מספק את השיטות הטובות ביותר לשילוב EEE לאסטרטגיות ניהול חשמל רחבות יותר.

יישום הפרקטיקה הטובה ביותר עבור מפעילי מרכז נתונים

עדכון אבטחה ועדכונים

EEE נתמך כמעט על כל השרתים המודרניים NICs ו-Data Center מתגים ממוכרים כמו סיסקו, Arista, Joiper, ו- Broadcom. עם זאת, EEE חייב להיות מופעל במפורש בשני הקצוות של הקישור; אם מכשיר אחד חסר תמיכה, הקישור נופל בחזרה לפעולה לא-EEE. זה חיוני כדי לאמת כי כל החומרה בדרך - כולל לוחות ביניים וסוגים כבל - יכול לטפל בדמי הרענון ללא אותות סבירים האחרונים כדי לאפשר 10.

סודיות והתבוננות

מנהלי רשתות צריכים לאפשר EEE על קישורים מצטברים (LACP) בזהירות.בעוד EEE ניתן להשתמש באנשי קבוצה של aggregation קישור, אלגוריתם איזון העומס הכולל עלול לגרום כמה קישורים להישאר idle בעוד אחרים עסוקים.שימוש EEE על כל החברים מאפשר קישורי idle לישון, אבל הגמישות להתעורר חייב להיות גורם לכשלים כלי תזמון כמו SMP ו- MIFEEC, כדי לזהות את הפחתת כוח בפועל (FEE) ו-FEE) לחיסכון בפועל (Flowertlowertexry) ו- EGates) חסכון, חסכון, חסכון, , , , חסכון, , , , חסכון בפועל , חסכון, , , , , , חסכון בפועל , חסכון משרדי חשמל , , , , חסכון בפועל , , , , , , , , , , , , , , ניכוי כוח , ניכוי כוח ניכוי כוח ניכוי כוח ניכוי כוח , ניכוי כוח ניכוי כוח ניכוי כוח ניכוי כוח מהירויות ניכוי כוח ניכוי , , ניכוי

המונחים Sרגישות

עומסי עבודה רגישים לעוצמה - כגון מסחר ב- ⁇ , ניתוח בזמן אמת, או יישומים תעשייתיים מסוימים - עשויים להיות זקוקים ל-EEE מוגבלויות על קישורים קריטיים.עם זאת, יישום EEE מודרני עם תת-מיקרו-שנית של השחתת מציג ג'יטר רשלני עבור רוב יישומי הארגון.

אתגרים ומגבלות

EEE אינה תרופת פאן.מגבלה אחת היא שהחיסכון באנרגיה יורד ככל שהשימוש בקישור גדל.על קישורים מנוצלים מאוד (למשל מעל 70% בממוצע), ה-PHY מוציא מעט זמן ב- LPI, כך שהפחתה כללית של כוח היא צנועה.בנוסף, כמה מתגים מבוגרים ו- NICs ליישם את EEE באופן גרוע, מה שגורם לקשר בין אירועי ערות או עודף, אשר למעשה מגבירים את צריכת החשמל.

אתגר נוסף הוא בין 10GBASE-T ו- SFP+ נחושת ישירה-טאך (DAC) כבלים. בעוד 10GBASE-T תומך באופן מלא EEE, SFP+ DACs לעתים קרובות לעקוף את ה-PHY לחלוטין ובכך לא יכול למנף מנהלי מרכז נתונים מתכננים למזער את הכוח צריך מעדיף 10GBASE-T או Trans Optceivers עם תמיכה ב-DACEE עבור DAC.

במבט מעבר לנחזה, EEE for Opt Ethernet (למשל, 25GbE, 40GbE, 100GbE) היה סטנדרטי בתיקוןים מאוחרים יותר (IEEE 802.3bj, 802.3bm) שימוש במנגנון אחר שנקרא "מצב כוח נמוך" ולא LPI, אבל העיקרון של חיסכון באנרגיה הוא זהה.

תפקיד EEE ב- Green Data Center Initiatives

Ethernet בעל ערך אנרגיה הוא מרכיב מרכזי של מסגרות IT ירוקות גדולות יותר כגון קוד ההתנהגות של האיחוד האירופי עבור מרכזי נתונים ואת תוכנית EPA ENERGY STAR עבור ציוד מרכזי נתונים. על ידי צמצום הכוח מעל פני תשתיות רשת, EEE מאפשר למפעילים להקצות יותר עומס ה- IT שלהם כדי לחשב ולאחסון, שיפור היעילות הכללית של Power Usageness (EPU, יתר על כן, כי דחיסות חום יכולה להפחית את דרישות קירור.

עבור ארגונים רודף מטרות פחמן נטו אפס, שילוב EEE הוא צעד נמוך, גבוה-אימפריאלקט צעד.בניגוד החלפת שרתים או שדרוג מערכות קירור, המאפשר EEE הוא לעתים קרובות שינוי תוכנה או קושחה ללא הון.ספקי שירות ענן מרובים מציעים EEE כהגדרה ברירת מחדל על NICs וירטואלי ו חשוף-metal מקרים, תועלת שקטה של כל הדיירים.

מעבר ל-802.3az: קידום עתידי עם IEEE 802.3bz ו 802.3cd

התעשייה ממשיכה לפתח טכניקות חיסכון כוח. IEEE 802.3bz (2.5GbE ו-5GbE) ו- IEEE 802.3cd (50GbE, 100GbE, 200GbE) משלבים מנגנוני יעילות אנרגיה אשר בונים על עקרונות EEE אך הם אופטימיזציה למהירויות גבוהות יותר ומרחקים קצרים יותר. לדוגמה, 25GbE ו 50GbE משתמשים ב"כוח נמוך" כדי להפחית את עוצמת ה- 2, כאשר הם זקוקים לתקני תמיכה ב- 2.

כאשר מרכזי נתונים נודדים ל- 25GbE / 100GbE להתנצלות, מפעילי צריכים לתכנן עבור EEE-enabled אופטיקה ו-PHYs. TheFLT:0IEEE 802.3 קבוצות עבודה קבוצה 1FLT:1 ממשיך לחדד את יעילות האנרגיה בכל תיקון חדש, ולהבטיח כי משקל חיסכון כוח עם דרישות רוחב פס.

מסקנה

IEEE 802.3az Energy-Efficient Ethernet הוא מנגנון מוכח, מבוסס סטנדרטים לצמצום צריכת החשמל ברשתות מרכז נתונים ללא הקרבת הביצועים.על ידי הצבת נמלים של idle למדינות בעלות כוח נמוך ועיר אותם רק כאשר יש צורך, EEE מספקת הפחתה משמעותית בשימוש חשמל, פליטות פחמן, ועלויות קירור.

מקורות נוספים: (FLT:0)U.S. Department of Energy Center Energy EfficiencyFLT:1 ו-FLT:2A סקירה מקיפה של Ethernet אנרגיה Efficientientient Ethernet במרכזי נתונים (מדע, 2021)FLT 3LT 3:2A.