Veri Merkezi Tesislerinin En Verimsiz Donanımı Hangisidir?

Şenol Gürvit 

Veri Merkezi tesisinde bulunan sistemlerin verimliliği, kurumsal iş modellerinin artan BT (IT) bağımlılığı ve buna paralel yükselen BT donanım yatırımı ile önemini her geçen gün arttırmaktadır. Enerji tüketimi, işletmenin ilk iki sıraya giren en büyük masrafları arasındadır. Doğal olarak veri merkezi tesisinde bulunan her sistemin verimliliği, veri merkezi işletme yönetiminden tesise ürün sağlayan sağlayıcılara kadar geniş yelpazede konuşulan konular arasında yer alır.

Ana prensip olarak verimlilik, yönetilmesi gereken bir parametredir ve yönetimi için belirli sıklıkta toplanan yeterli detayda veriye dayalı bir strateji oluşturmak gereklidir. Verimlilik yönetimi, kapasite yönetimi ile birlikte yapılması zorunluluktur.

Yukarıdaki resim, bir veri merkezine sağlanan enerjinin nerelerde kayıp olarak ortaya çıktığını göstermektedir. Soldan sağa doğru incelendiğinde solda veri merkezi tesisi, ortada tesis içinde konumlu BT donanımı, sağda ise bu donanım içindeki mikroişlemci blok temsili olarak resmedilmiştir.

PUE (Power Usage Effectiveness) - "Güç Kullanım Etkinliği" - veri merkezi literatürüne giren popüler bir terimdir. Bu ölçüt, veri merkezi kritik fiziksel altyapısının enerji tüketim kriteri olarak işletme performansını belirler. Kritik soğutma sistemlerinin tüketimleri başta olmak üzere, elektrik sistemleri (örneğin KGK (UPS), güç dağıtımı) verimsizliklerinden gelen kayıplar tesisin toplam kayıplarını büyük oranda oluşturur. PUE, yıllık toplam tesis tüketiminin BT cihazlarına sağlanan enerjiye oranı olarak tanımlıdır.




Yukarıdaki resmin sol tarafında tesis bazında temsil edilen bölümde görüldüğü gibi, tesise giren enerjinin yarısı bu aşamada atmosfere kayıp olarak soğutma sistemi ile atılmaktadır. (PUE = 2) Uptime Institiute 2020 DC Endüstri Araştırmasına göre; gözlenen veri merkezlerinde ortalama PUE değerinin, 2,0 mertebesinden 1,6 seviyesine zaman içinde düşürüldüğü belirtilmiştir.

PUE tanımı ve ölçütleri, uluslararası GreenGrid konsorsiyumu tarafından 2006'da yayımlanmıştır. Daha sonra alternatif enerji ve soğutma sistemlerinin, elektrik enerjisi dışındaki tüketimlerini de kapsayacak şekilde genişletilmiştir.
Fiziksel olarak incelendiğinde; veri merkezi beyaz alanlarındaki BT donanımlarının harcadığı gücün yaklaşık tamamı, odada ısı yükü oluşturmaktadır. Bu ısı yükünü atmak için kritik soğutma sistemi; kesintisiz olarak çalışarak, oldukça büyük tüketime neden olmaktadır.

Yukarıdaki temsili resmin orta ve sağ bölümlerinde bir BT donanımının güç tüketim dağılımı gösteriliyor. Donanıma sağlanan gücün yaklaşık %40'lık bölümü güç modülleri, soğutma fan bloku başta olmak üzere destek modüllerinde ısıya dönüşürken, %60'lık bölümü silikon kor çekirdeklerde harcanıyor. Elektriksel olarak giren güce karşı çıkan, sadece mikro-Watt mertebesinde ağ bağlantısı üzerinden bilgi içeren işaret gücü olduğu düşünülürse, BT donanımının "%100" verimsiz olduğu daha da iyi anlaşılabilir. BT donanımına verilen tüm güç, ısı enerjisine dönüşerek kritik soğutma tüketimini doğrudan etkilemektedir.

BT donanımları verimli şekilde tasarlansa idi, kritik soğutma için büyük tüketimlere neden olmadan da yüksek kapasiteli veri merkezleri mümkün olacaktı. Yüksek kritik soğutma tüketimlerine göğüs germemizin ana nedeni, elektrikli ısıtıcı gibi çalışarak durmadan güç emen BT donanımları.

Son yıllarda BT donanım ve işletme yazılım sağlayıcıları, donanım verimliliği üzerine oldukça eğildiler. Sanallaştırma gibi işletme yazılımları, "Blade" gibi yapısal değişiklikler, ileri fan kontrolü gibi iyileştirmeleri hayata geçirdiler. SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation) , sunucular için standart performans ölçme metodu ortaya koyarak -(SERT - Server Efficiency Rating Tool) -, ünlü markaların tanınmış modellerinin performanslarını pratik ölçümlere dayalı şekilde tüketicilerin bilgisine sunmaktadır. Buna paralel ASHRAE TC 9.9 (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ise sunucu ürün ömrü ile kritik soğutma tüketiminin optimum noktasında işletme için verimli yöntem ve standartlar ortaya koymaktadır.

Özellikle BT donanımlarının verimliliği konusunda gidilecek çok uzun yol olduğu aşikardır. İnsan tanımlayamadığı her şeyi, bildiği ve benzettiği varlık ile tanımlamaktadır. İnsan beyni bu yanılgı ile bilgisayara benzetilmektedir. Her ne kadar elma ve armut gibi karşılaştırma yapılması çok tutarlı olmasa da sadece akıl yürütmek için bir beynin ne kadar güç harcadığı araştırılırsa; 1,4 kg bir normal beynin 20 Watt tüketime sahip olduğu bilgisine ulaşabilir.

10 katı ağırlıktaki 2U standart bir sunucu 800 ile 1600 W güç modüllerine sahip olabilir. Beyin kapasitesine ulaşmak için benzeri binlerce donanıma ihtiyaç var. Popüler yazılarda bir beynin 1 Gigawatt'lık veri merkezi kapasitesine denk geldiği yazılmaktadır.

İnsan beyninin; sağlıklı çalışması için soğutma değil, 36 derece civarında kalması için insan vücudu tarafından ısıtması gerekmektedir. Sunucuların giriş hava sıcaklığının 18 - 27 derece aralığında tutulması için ise kritik soğutma sistemlerine ihtiyaç duyuluyor.