Cuộc khủng hoảng năng lượng gia tăng tại các trung tâm dữ liệu

Trung tâm dữ liệu là những cột trụ không bền vững của nền kinh tế kỹ thuật số, hỗ trợ mọi thứ từ dịch vụ truyền tải đến tải mây. Tuy nhiên, sự thèm khát điện tử của họ là đáng kinh ngạc. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 1–2% điện toàn cầu, và chia sẻ đó đang tăng lên như trí thông minh nhân tạo, 5G, và các thiết bị điều khiển máy tính cạnh. Trong một cơ sở điển hình, thiết bị mạng có thể tài khoản 10–20% của toàn bộ năng sử dụng, nhiều của nó bị lãng phí trong thời gian không hoạt động, nhưng không có dữ liệu chảy.

Cách IEEE 802.3az Work: The Tech Foundation

EEEE, được cấp phép như IEEE 802.3az năm 2010, hoạt động ở lớp vật lý (PHY) của mô hình hệ thống hệ thống hệ thống hệ thống hệ thống tập tin. Nó giới thiệu cơ chế cho Ethernet để nhập vào trạng thái không dùng điện thấp (LPI) khi không có dữ liệu để truyền. Tiêu chuẩn này áp dụng cho đồng xoắn và máy bay Ethernet, bao gồm 100BASE-TSXX, 1000BASE-T, và 10GBASE-T, như là các biến thể quang học như 10GBASE/R.

Chế độ & điện năng thấp (LPI)

Trong khi đánh dấu XLI, máy phát tín hiệu không hoạt động thường xuyên và thay vào đó gửi tín hiệu cập nhật tuần hoàn để duy trì sự đồng bộ hóa liên kết. Tốc độ cập nhật thấp hơn nhiều so với kiểu không dùng trong Ethernet thông thường, giảm đáng kể điện năng được tiêu thụ bởi máy phát và bộ nhận dạng PHY. Đối với 10GBASE-T, chẳng hạn, PHY có thể nhập vào trạng thái ngủ mà có thể cắt điện từ khoảng 4–6 watt xuống còn ít hơn 1 watt.

Thời gian dậy thì và sự yên tĩnh

Một yêu cầu thiết kế thiết kế quan trọng của EEEEEE là sự chuyển đổi từ LPRI trở lại chế độ hoạt động phải đủ nhanh để tránh mất hay sự thay đổi không thể chấp nhận được. Các tiêu chuẩn định nghĩa thời gian thức tỉnh của ít hơn 10 phần triệu giây cho 1000BASE-T và ít hơn 4 phần triệu giây cho 10GBASE-T. Trong thực tế, chuyển đổi silicon hiện đại thành chuyển đổi phụ phần giây. Tốc độ bảo đảm rằng EE có thể được sử dụng trên mạng sản xuất mà không ảnh hưởng đến ứng dụng thời gian thực như VoIP hay tài chính, được thiết kế đúng đắn.

Phát triển năng lượng tiết kiệm trong việc triển khai năng lượng trên thế giới

Một bài nghiên cứu về dữ liệu xuất bản giả sử sử sử dụng giao thông xanh và mạng lưới [FLT: 1] đã xác nhận rằng EEE cung cấp các giảm đáng kể năng lượng. Một bài nghiên cứu năm 2021 được xuất bản trong (FE: 0) trong trung tâm nghiên cứu dữ liệu giảm tiêu thụ điện trung bình của cổng tiêu dùng 45–60% trong thời gian giao thông điển hình. Đối với các liên kết không có nhiều hơn 80% thời gian máy tính mạng [ Dịch vụ vi tính bằng cột- thanh toán] trong cấu trúc cột- cột- nền hướng hướng đông- tây- 90% tiết kiệm.

Một trung tâm dữ liệu cỡ trung với 10.000 cảng 10GbE có thể giảm đi dự luật mạng của nó hơn 80 nghìn kWh mỗi năm, tương đương với khoảng 60 tấn khí thải CO2. một số nhà cung cấp lớn về mây, bao gồm Google và Microsoft, đã công khai công bố rằng EEE với việc giúp họ đạt được mục tiêu bền vững nội bộ.

Để đọc thêm, LE 802.3AFAF chuẩn [FLT:] [FLT:] và ) Hướng dẫn nghiên cứu về năng lượng trung tâm cung cấp những thực hành tốt nhất để đưa EE vào chiến lược quản lý quyền lực rộng hơn.

Thi hành tốt nhất cho tổng đài dữ liệu

Phần cứng tương thích và phần cứng được cập nhật

EEEE được hỗ trợ trên hầu hết các máy chủ hiện đại và trung tâm dữ liệu hiện đại NICs và trung tâm chuyển đổi từ các nhà cung cấp như Cisco, Arista, Juniper, và Broadcom. Tuy nhiên, EEEEEE phải được bật rõ ràng trên cả hai đầu liên kết; nếu một thiết bị thiếu hỗ trợ, liên kết sẽ rơi trở lại hoạt động không E- E. Cần thiết để kiểm tra tất cả phần cứng trên đường dẫn- giữa các bảng vá và kiểu cáp có thể xử lý các tín hiệu cập nhật mà không có sự thoái hóa. Các bản cập nhật phần mềm vững chắc có thể cần thiết để hiệu lực các trạng thái ít nhất, đặc biệt là cho các trạng thái cũ 10GTHHHHHHH.

Cấu hình và Theo dõi

Quản trị mạng nên hiệu lực khả năng bật EEE trên liên kết tổng hợp (LACP) cẩn thận. Trong khi EEE có thể sử dụng riêng cho các thành viên của nhóm kết nối, thuật toán cân bằng tải chung có thể gây ra một số liên kết không hoạt động được trong khi các liên kết khác bận rộn. Dùng EEEE trên mọi thành viên cho phép liên kết không hoạt động, nhưng tính năng thức tỉnh phải được yếu hóa thành yếu tố không đúng thời điểm. Công cụ như SNMPMB và luồng quang phổ (v. d. F. F. F. E. E. E. E. E. E. E. E. E. E. E. E. E., chuyển đổi, cho phép người điều khiển, có khả năng phát hiện sự chuyển tiếp và tính năng tiết kiệm năng lượng hoá sai và khả năng tiết kiệm lỗi.

Độ nhạy ứng dụng

Các công việc nhạy cảm với độ nhạy cảm mức độ cao như giao dịch độ cao, phân giải thời gian thực, hoặc một số ứng dụng kiểm soát công nghiệp có thể cần thiết EEE tắt trên liên kết quan tới chỉ trích. Tuy nhiên, các thực hiện EEEE hiện đại với tiểu thức dậy phụ giây giới thiệu không đáng kể cho hầu hết các ứng dụng kinh doanh. Các thử nghiệm giao thông điều khiển được khuyến khích trước khi cuộn rộng.

Những thử thách và giới hạn

EEEE không phải là một pancacea. Một giới hạn là tiết kiệm năng lượng giảm khi sự tăng cường kết nối. Trên liên kết đã sử dụng chặt chẽ (v. d., trên 70%), giá trị trung bình, giá trị PHY tiêu dùng ít thời gian trong việc đánh giá, do đó, giảm điện toàn bộ là khiêm tốn. Hơn nữa, một số công tắc và NEC thực hiện EE không hiệu quả, gây ra sự kiện tăng cường hay tăng cường thức tỉnh. Tiêu dùng cũng không chỉ chức năng tiêu dùng trong chính công cụ dệt may mà thôi.

Một thách thức khác là khả năng tương tác giữa 10GBASE-T và SFP+-AT trực tiếp cáp đồng (DAC). Trong khi 10GBASE-T hoàn toàn hỗ trợ EE, SFP+DAS thường xuyên qua PHY hoàn toàn và do đó không thể hiệu lực EE. Bộ quản lý dữ liệu trung tâm dự định giảm thiểu năng lượng nên ưa thích 10GBASE-T hoặc chuyển đổi quang học với hỗ trợ EEEE trên DAC để tiếp cận lâu hơn.

Nhìn xa hơn đồng, EEEE cho quang học Ethernet (v.v., 25GbE, 40GbE, 100GbE) được chuẩn hóa trong các tu chính án sau này (IEE 802.3bj, 80.3bm). Những người này sử dụng một cơ chế khác gọi là “ Chế độ thấp năng lượng thay vì máy tính xách tay, nhưng nguyên tắc tiết kiệm năng lượng cũng tương tự.

Vai trò của EEE trong việc thiết kế trung tâm dữ liệu xanh

Chương trình năng lượng-Effient Ethernet là một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng xanh lá cây lớn hơn như là mã điều khiển dữ liệu và chương trình EPA EPA EERGY cho các thiết bị trung tâm dữ liệu. bằng cách giảm điện trên cơ sở hạ tầng mạng, EEEEE cho phép sử dụng nhiều hơn lượng công nghệ thông tin để tính toán và lưu trữ, cải thiện hiệu suất sử dụng điện năng tổng thể (PUE) Hơn nữa, vì EE giảm bớt sự phân hủy nhiệt độ, nó có thể làm giảm hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Đối với các tổ chức theo đuổi các mục tiêu mạng không carbon, tích hợp EEE là một bước thấp, có tính chất bảo vệ cao. Không giống như máy phục vụ thay thế hoặc nâng cấp hệ thống làm mát, cho phép EEE thường là một phần mềm hoặc công ty thay đổi phần mềm không có vốn. Một số nhà cung cấp dịch vụ mây cung cấp EE như một thiết lập mặc định về ảo và các trường hợp không có đường thẳng, âm thầm mang lại lợi ích cho tất cả người thuê.

Hơn 802.3az: Tương lai-Pauseing với IEE 802.3bz và 802.3cd

Ngành công nghiệp tiếp tục phát triển các kỹ thuật tiết kiệm năng lượng. IEE 802.3bz (.5GbE và 5GbE) và IEE 802.3cd (50GbE, 100GbE, 200GbE) trong việc kết hợp các cơ chế hiệu suất năng lượng mà xây dựng trên các nguyên tắc EE nhưng được tối ưu hóa cho các khoảng cách cao hơn và ngắn hơn. Ví dụ, 25GBE và 50GE sử dụng một chế độ “lực lượng thấp để giảm năng lượng trong thời gian không hoạt động, với thức tỉnh dưới 1 giây. Những tiêu chuẩn này cũng được hỗ trợ phụ, nơi mà đường dẫn vật lý đa đường không thể đi xuống khi không thể sử dụng.

Khi trung tâm dữ liệu di chuyển đến 25GE/100GbE, các nhà điều hành nên lên kế hoạch cho các hệ thống quang học và PHY. Dự án Tập đoàn công nghiệp (FLE- 8- 2.3] tiếp tục tinh luyện năng lượng hiệu quả trong mỗi tu chính án mới, đảm bảo mức tiết kiệm điện với nhu cầu băng thông. 2023 dự án công nghiệp mà việc tiếp tục truyền bá rộng rãi cho việc nhận dạng tập đoàn dữ liệu toàn cầu [CE:] có thể cắt giảm trung tâm của 30–40% đến 2030%.

Kết luận

IEE 802.3AF năng lượng-Etherient Ethernet là một cơ chế đã được chứng minh, dựa trên tiêu chuẩn để cắt điện tiêu dùng trong mạng lưới dữ liệu mà không cần phải hy sinh. Bằng cách khôn ngoan đặt các cổng không dùng vào trạng thái năng lượng thấp và đánh thức chúng chỉ khi cần thiết, EEEE cung cấp các yếu tố giảm lượng điện, khí thải carbon, và giá làm mát. Các tiêu chuẩn được hỗ trợ rộng rãi trong phần cứng hiện đại, dễ dàng hiệu quả, và tương thích với hầu hết các cơ sở hạ tầng hiện hữu Ethernet. Đối với bất kỳ tổ chức nào hoạt động hiệu quả và trách nhiệm môi trường, EE nên là một yếu tố cơ sở của mạng lưới quản lý điện lực. Trong khi các nguyên tắc tiếp theo, tốc độ, các nguyên tắc tiếp theo là 80znet sẽ tiếp tục tiến hóa và Ezther sẽ tiếp tục nhanh hơn nữa.

Nguồn tài nguyên phụ: Bộ dữ liệu năng lượng trung tâm năng lượng ) và ) Một bản ôn lại toàn diện về năng lượng Ethernet trong trung tâm dữ liệu (Science Dircition, 2021) ).