Nhu Cầu – Thách thức Về Mức Tiêu Thụ Điện Năng Phòng Máy Chủ

Nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng tăng của máy chủ

Những năm gần đây đã có sự gia tăng mạnh mẽ về mức tiêu thụ năng lượng máy chủ ở các trung tâm dữ liệu. Riêng 2020, các trung tâm dữ liệu đã tiêu thụ gần 196 – 400TWh , chiếm 1% – 2% mức tiêu thụ năng lượng hàng năm trên toàn cầu. Mức tiêu thụ điện năng của máy chủ ở mức 1.000 kWh/m2, gần gấp 10 lần mức tiêu thụ năng lượng trung bình của một hộ gia đình ở Mỹ. Việc sử dụng nhiều năng lượng này đến từ các giá đỡ máy chủ, cần nguồn điện rất lớn để vận hành và làm mát hệ thống máy chủ.

Sau đây chúng ta cùng phân tích chi tiết nhé!

Mở rộng việc sử dụng máy chủ

Sự ra đời của các dịch vụ đám mây dẫn đến sự mở rộng đáng kể nhu cầu sử dụng máy chủ dựa trên công nghệ điện toán đám mây. Các công ty đang dần chuyển dịch sang nền tảng kỹ thuật số, đòi hỏi số lượng máy chủ tăng cao. Sự gia tăng đáng kể này cũng làm tăng mức tiêu thụ điện năng của máy chủ.

Bộ nhớ máy chủ đòi hỏi nhiều năng lượng hơn.

Ngay cả khi bộ xử lý máy chủ được tối ưu việc sử dụng năng lượng, bộ nhớ chứa nó cũng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn. Khi mức tiêu thụ điện của bộ nhớ tăng, khiến nó trở thành thiết bị tiêu thụ năng lượng hàng đầu trong kiến ​​trúc máy chủ.

Khả năng cung cấp điện của nhiều đơn vị còn hạn chế.

Hiện tại, các đơn vị cung cấp điện còn chưa đạt được hiệu quả như mong đợi. Mặc dù chúng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho máy chủ nhưng đôi khi nó sẽ gây lãng phí năng lượng ở cả ở ổ cắm trên tường và trong quá trình chuyển đổi AC-DC. Các máy chủ đang hướng tối ưu năng lượng sử dụng nhưng bộ nguồn lại tiêu tán lượng năng lượng đáng kể.

Tham vọng AI

Trí tuệ nhân tạo AI ra đời đã làm thay đổi ngành điện toán đám mây nói chung. Với khả năng tính toán phức tạp và nhu cầu xử lý dữ liệu khổng lồ của nó dự đoán sẽ làm tăng nhu cầu về năng lượng của máy chủ một cách đáng kể.

Tìm hiểu về mức tiêu thụ điện của phòng máy chủ

Các trung tâm dữ liệu là những cơ sở phức tạp và tiêu tốn nhiều năng lượng, nó hỗ trợ các doanh nghiệp, chính phủ và cá nhân một cách hiệu quả. Tuy nhiên, khi sự phụ thuộc ngày càng tăng cao vào quy trình kỹ thuật số và lưu trữ đám mây khiến nhu cầu năng lượng cũng tăng theo. Việc nắm bắt được sự phức tạp trong cách phân bổ và sử dụng năng lượng ở các trung tâm dữ liệu là điều hết sức quan trọng để nâng cao hiệu quả, giảm thiểu chi phí và giảm tác động môi trường.

Hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE)

Số liệu này đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của một trung tâm dữ liệu được tính bằng cách chia tổng năng lượng vào trung tâm cho năng lượng được tiêu thụ riêng bởi thiết bị CNTT.

PUE ở mức lý tưởng nhất là 1,0, biểu thị hiệu quả tốt nhất. Tuy nhiên, con số này rất khó đạt được và PUE gần 1,0 cho thấy hiệu quả hoạt động cao hơn.

Thiết bị CNTT

Với sự phát triển của điện toán hiệu năng cao và các tác vụ máy chủ phức tạp, nhu cầu về điện năng cho máy chủ và thiết bị liên quan không ngừng tăng lên. Những nỗ lực tiết kiệm năng lượng hơn đang được thực hiện, và được các công ty đầu tư vào thiết bị mang lại hiệu suất tốt hơn trên mỗi watt.

Hệ thống làm mát

Các trung tâm dữ liệu truyền thống chủ yếu dựa vào hệ thống HVAC, hệ thống này tiêu thụ điện năng nhiều hơn thiết bị CNTT. Ngày nay, các cải tiến như ngăn lối đi nóng/lạnh, làm mát miễn phí và làm mát địa nhiệt đang được triển khai, mang đến các giải pháp làm mát hiệu quả hơn.

Hệ thống chiếu sáng

Các trung tâm dữ liệu tiên tiến đang tích hợp hệ thống chiếu sáng thông minh có khả năng điều chỉnh dựa trên công suất sử dụng và thời gian trong ngày, từ đó giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng không cần thiết một cách hiệu quả

Hệ thống dự phòng

Mặc dù rất cần thiết để đảm bảo thời gian hoạt động 24/7 nhưng hệ thống này không phải lúc nào cũng hoạt động. Tuy nhiên, việc duy trì các hệ thống này ở chế độ chờ sẽ góp phần làm giảm lượng năng lượng tổng thể của cơ sở. Nghiên cứu về các giải pháp sao lưu tiết kiệm năng lượng hơn đang được theo đuổi.

Hệ thống giám sát và bảo mật tiên tiến.

Khi các trung tâm dữ liệu phát triển, nhu cầu về hệ thống giám sát và bảo mật hiện đại cũng được chú trọng hơn, để đảm bảo dữ liệu có giá trị được bảo vệ và hỗ trợ quản trị viên theo dõi chặt chẽ tình trạng và hiệu suất của hệ thống.

Thách thức gặp phải khi muốn điện năng máy chủ hoạt động hiệu quả

Tiến bộ công nghệ nhanh chóng:

Các công nghệ ngày càng phát triền và thâm nhập thị trường, nó sẽ tăng thêm gánh nặng cho các trung tâm dữ liệu. Những công nghệ tiên tiến như AI, 5G 6G thường đòi hỏi khả năng xử lý mạnh mẽ, tiêu tốn năng lượng nhiều hơn.

Mặc dù công nghệ mới ra mắt sẽ mang lại hiệu quả nhất định ở một số lĩnh vực, nhưng mặt khác nó cũng gây quá tải cho cơ sở hạ tầng hiện có, cần phải nâng cấp hoặc mở rộng để thúc đẩy nhu cầu năng lượng.

Khối lượng công việc tăng lên

Luồng dữ liệu toàn cầu là rất lớn nên việc lưu trữ và xử lý dữ liệu này đòi hỏi khả năng máy chủ mạnh mẽ. Khi khối lượng tăng lên, nhu cầu về điện năng cũng tăng theo, thường vượt xa hiệu quả từ thiết bị mới hơn.

Hạn chế về cơ sở hạ tầng

Các hệ thống dự phòng, thiết bị cũ và cơ sở hạ tầng được cấu hình không đúng có thể tiêu hao năng lượng mà không giúp xử lý dữ liệu tối ưu.

Việc đảm bảo thiết bị hoạt động ở nhiệt độ tối ưu là rất quan trọng. Tuy nhiên, nhiều phương pháp làm mát truyền thống tiêu tốn nhiều năng lượng.

Khi mở rộng trung tâm dữ liệu và mật độ thiết bị tăng lên, hệ thống làm mát thường phải căng mình để theo kịp để không làm tăng mức tiêu thụ điện năng của máy chủ.

Nhiều trung tâm dữ liệu cũ không đáp ứng được nhu cầu của kỹ thuật số hiện đại. Việc trang bị thêm các cơ sở để phù hợp với các thiết bị và hệ thống làm mát tiết kiệm năng lượng mới gây tốn kém, phức tạp và có thể không đạt hiệu quả như mong muốn.

Vấn đề về môi trường và pháp lý

Chi phí điện tăng và tác động môi trường của việc tiêu thụ điện năng máy chủ cao. Các trung tâm dữ liệu đang phải vật lộn chi phí hóa đơn tiền điện tăng vọt kèm theo đó là rủi ro về môi trường và danh tiếng liên quan đến lượng khí thải carbon cao.

Chính phủ và các tổ chức quốc tế vẫn đang đưa ra nhiều quy định nhằm giảm lượng khí thải carbon và tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng. Các trung tâm dữ liệu hoạt động ở nhiều khu vực pháp lý, phải đối mặt với nhiệm vụ khó khăn là đảm bảo tuân thủ trong khi vẫn đáp ứng hiệu suất hoạt động.

Giải pháp quản lý năng lượng với quản trị viên máy chủ

Sự phụ thuộc ngày càng lớn vào cơ sở hạ tầng kỹ thuật số trên toàn cầu đặt ra trách nhiệm cho các quản trị viên máy chủ. Không chỉ đảm bảo thời gian hoạt động ổn định mà họ còn giúp quản lý mức tiêu thụ điện năng máy chủ một cách hiệu quả.

Sau đây là các chiến lược chính mà quản trị viên máy chủ có thể tích hợp để tối ưu hóa việc quản lý năng lượng bạn có thể tham khảo:

1. Ảo hóa máy chủ: Nó cho phép nhiều máy chủ ảo chạy trên một máy chủ vật lý. Từ đó giảm nhu cầu sử dụng nhiều máy chủ vật lý và giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể trong cả hoạt động và làm mát. Ngoài ra, nó còn tăng tính linh hoạt, cho phép mở rộng nhanh chóng theo nhu cầu.

2. Hợp nhất máy chủ: Đây là giải pháp giúp loại bỏ các máy chủ không được sử dụng đúng mức. Việc hợp nhất giúp các hoạt động được sắp xếp hợp lý, tối ưu việc sử dụng năng lượng.

3. Làm mát hiệu quả; Các kỹ thuật như ngăn lối đi nóng/lạnh giúp nâng cao hiệu quả làm mát. Hoặc giải pháp làm mát cải tiến khác như hệ thống làm mát bằng chất lỏng, mang đến nhiều cơ hội để cắt giảm chi phí năng lượng.

4. Bảo trì và nâng cấp thương xuyên; Bằng cách duy trì lịch cập nhật thường xuyên để thay thế các phiên bản cũ giúp đảm bảo hoạt động của máy chủ ở mức cao nhất. Đồng thời nó cũng hữu ích trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm đáng kể.

5. Triển khai các công cụ giám sát năng lượng: Các công cụ giám sát thời gian thực như quản lý cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu (DCIM) giúp mang lại những hiểu biết sâu sắc về động lực năng lượng của máy chủ. Việc nhìn nhận rõ hơn về mô hình tiêu thụ năng lượng, quản trị viên có thể xác định sự thiếu hiệu quả, từ đó có cách khắc phục phù hợp. Điều này cũng giúp đảm bảo sử dụng năng lượng tối ưu hơn.

6. Lựa chọn phần cứng tiết kiệm năng lượng: Khi doanh nghiệp muốn nâng cấp hoặc mua thiết bị mới, cần ưu tiên các thiết bị tiết kiệm năng lượng để tạo ra sự khác biệt. Các dòng máy chủ đời mới thường trang bị các tính năng tiết kiệm năng lượng, đảm bảo hiệu suất tối ưu mà không lãng phí năng lượng.

7. Sử dụng nguồn điện hiệu quả: Bộ nguồn hiện đại mang đến hiệu quả, đảm bảo chuyển đổi năng lượng đầu vào để sử dụng máy chủ và giảm thiểu lãng phí. Việc tích hợp các bộ nguồn này đảm bảo tiết kiệm năng lượng, giảm lượng nhiệt tỏa ra, tối ưu hóa các yêu cầu làm mát.

8. Quản lý năng lượng động: Máy chủ có khả năng điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng phù hợp với nhu cầu khối lượng công việc, đây là quản lý năng lượng động, lợi ích cho việc bảo tồn năng lượng. Máy chủ có thể tăng sử dụng năng lượng trong thời gian có nhu cầu cao nhất và giảm trong thời gian không sử dụng nhiều, đảm bảo mức tiêu thụ năng lượng của máy chủ theo nhu cầu sử dụng thực tế.

9. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo: Việc chuyển đổi mô hình tìm nguồn năng lượng sang năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc gió giúp làm giảm lượng khí thải carbon của trung tâm dữ liệu. Mặc dù, ban đầu ngân sách đầu tư lớn nhưng lợi ích lâu dài và bền vững cả về môi trường và kinh tế.

10. Đào tạo nhân viên: Bằng cách thúc đẩy một môi trường nơi nhân viên hiểu được tầm quan trọng của hiệu quả năng lượng, đồng thời đào tạo về các cách thực hiện tốt nhất để quản lý năng lượng toàn diện.

Kết luận

Với nhu cầu về năng lượng máy chủ ngày càng tăng cao, đòi hỏi về tính bền vững được chú trọng hơn. Tối ưu hóa mức tiêu thụ điện năng không chỉ tăng tính bền vững mà nó còn giúp cắt giảm chi phí năng lượng ngày càng tăng. Tuy nhiên, cần có sự kết hợp giữa đổi mới công nghệ, chiến lược chủ động và cam kết sâu sắc về quản lý môi trường.

Trên đây, LANIT đã chia sẻ chi tiết về nhu cầu thách thức và giải pháp tiêu thụ điện năng phòng máy chủ hiệu quả. LANIT là đơn vị cho thuê máy chủ vật lý được đặt tại các trung tâm dữ liệu lớn nhất tại Việt Nam như FPT, Viettel đảm bảo các tiêu chuẩn Tier3, hệ thống điện, mạng, làm mát, hệ thống bảo trì bảo dưỡng, bảo mật dữ liệu được đảm bảo tốt nhất.

Liên hệ LANIT để được tư vấn dịch vụ máy chủ sớm nhất nhé!