مراکز داده‌ سبز راهکاری برای صرفه جویی انرژی در جستجوهای اینترنتی

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش‌بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری آنا،  هنگامی که شما مشترک یک سرویس اینترنتی(یا اصطلاحا سرویس ابری) ‌شوید، در واقع زیرساختی از رایانه‌ها، فضای ذخیره‌سازی با ظرفیت شبکه‌سازی را اجاره کرده‌اید. این منابع معمولا در جایی به نام مراکز داده قرار دارند. مراکز داده حاصل سرمایه گذاری‌های شرکت‌های بزرگ هستند و اغلب سرویس دهنده‌های بزرگ اینترنتی مانند گوگل، مایکروسافت، آمازون و ... دارای تعدادی مرکز داده در اقصی نقاط مختلف جهان هستند، به عنوان مثال ابر گوگل دارای حدود بیست مرکز داده‌ بزرگ در جهان است.

هر جستجوی اینترنتی که انجام می‌دهیم، به این مراکز داده مخابره می‌شوند. در حالی که در سال 1999 به طور کل 795.2 میلیون جستجو در سایت گوگل در طی یک سال انجام گرفت، در حال حاضر و با گذشت بیش از بیست سال تنها در طول یک روز 3.5 میلیارد جستجو در گوگل انجام می‌شود. مراکز داده‌ی گوگل، این غول فناوری را قادر ساخته تا بتواند از ​​40 میلیون جستجو در ثانیه پشتیبانی کند.

در همه کشورها مراکز داده‌ عظیمی وجود دارند و رایانه‌های این مراکز به شبکه جهانی اینترنت وصل هستند. در ایران نیز مانند سایر کشورها تعداد زیادی مرکز داده وجود دارد که برخی اینترنت داخل کشور را تامین می‌کنند و برخی دیگر اطلاعات حیاتی افراد و سازمان‌ها را نگهداری می‌کنند. مراکز داده به دلیل حجم بالای منابع به طور معمول انرژی زیادی مصرف می‌کنند. در این گزارش نگاهی به تلاش‌های تازه در حوزه صرفه جویی منابع در مراکز داده خواهیم انداخت.

مراکز داده کم مصرف

گروهی از پژوهشگران و کارشناسان سخت افزار در حال ایجاد مراکز داده‌ای هستند که با استفاده از کانتینرهای قابل حمل، نیروگاه‌های بادی یا نیروگاه‌های خورشیدی کار کنند. این مراکز داده بسته به در دسترس بودن انرژی کافی برای اجرای امور، می‌توانند روند فعالیت‌های خود را به طور مکرر قطع یا وصل کنند. چنین رویکردی می‌تواند به رایج شدن استفاده از انرژی بادی (یا انرژی خورشیدی) کمک کند و همچنین از مصرف انرژی به صورت سنتی بکاهد. براساس پیش‌بینی‌ها صنعت فناوری اطلاعات تا سال 2030 بیش از 20 درصد از برق جهان را مصرف خواهد کرد(که رقم قابل توجهی است) و این مقارن با زمانی است تلاش‌ها برای بکارگیری فناوری اطلاعات به منظور کاهش موثر انتشار کربن نیز بیش از پیش شدت خواهد گرفت.

بسیاری از تقاضاهایی که روانه‌ی مراکز داده می‌شود مستلزم پاسخ دهی فوری است. برای مثال کاربران انتظار دارند هر جستجوی اینترنتی در کسری از ثانیه انجام گیرد. با این حال نوع دیگری از کارها هم وجود دارند. در واقع بسیاری از کارهای محاسباتی که در درون مراکز داده انجام می‌گیرد را می‌توان قطع کرد و سپس در بازه‌ی زمانی دیگری ادامه داد و پاسخ دهی به آن بلادرنگ نیست.

این محاسبات می‌تواند شامل استخراج بیت کوین، برخی از انواع فرایندهای هوش مصنوعی مبتنی بر یادگیری ماشین، دینامیک مولکولی(دینامیک مولکولی نوعی شبیه‌سازی کامپیوتری است که در آن اتم‌ها و مولکول‌ها می‌توانند برای دوره‌ای براساس قوانین فیزیکی برهم کنش کنند تا روابط بین ساختار مولکول‌ها، حرکت آن‌ها و توابع مولکولی مورد بررسی قرار گیرد)، و بسیاری دیگر از شبیه سازی‌های مهندسی و علمی باشد. به طور کلی، هر کار غیرحیاتی که مستلزم اجرای 24 ساعته نباشد و همچنین نیازی به تعامل با سایر برنامه‌ها یا کاربران نهایی نداشته باشد، را می‌توان با پردازش موقت(یا مکث پذیر) انجام داد.

قابل تخمین است بتوان با استفاده از این روش جدید که در تگزاس آمریکا پیشنهاد شده به بسیاری از ملزومات محاسباتی و پردازشی استراحت داد، بهره وری سرویس‌ها را بالا برد و  همچنین تخفیفی 50 الی 90 درصدی را در مقایسه با سرویس‌های سنتی فراهم کرد(زیرا قیمت برق به صورت تصاعدی بالا می‌رود اما اگر منبع تغذیه انرژی چیزی به جز شبکه برق سراسری باشد، از هزینه‌ها به شدت می‌توان کاست).

توجیه دیگری که در این زمینه وجود دارد این است که با جایگزینی انرژی رایج، قطعی برق در مناطق محلی کمتر خواهد شد، به ایجاد اشتغال در روستاها و حاشیه شهرها کمک خواهد شد(در بسیاری از مواقع، مراکز داده را در جاهایی خارج از شهر و در نزدیک رودخانه و چشمه برپا می‌کنند) و به رشد اقتصادی سایر شرکت‌هایی که تولید کننده‌ی اشکال دیگر انرژی‌اند(مثل انرژی بادی) کمک خواهد شد.

درون مرکز داده چه خبر است؟

بدون اشاره به چند لغت تخصصی نمی‌توان زیاد از مراکز داده سر درآورد. بنابراین در این بخش قدری با مرکز داده نیز آشنا خواهیم شد. هر مرکز داده می‌تواند از میزان معینی از کاربران پشتیبانی کند. این بدین معنی است که اندازه‌ی نمونه‌های موجود در سرورها محدودیت دارد. در مرکز داده، ماشین‌های مجازی درون کانتینرهایی هستند که منابعی مشخص برای آنها تعیین شده است. گروهی از کاربران که از یک کانتینر استفاده کنند را پاد(pod) می‌نامند. وقتی کاربران یک "کار" را تقاضا می‌دهند، این "کار" با استفاده از اندیسی به نام jobID  و ابزارهای خط فرمان یا رابط اینترنتی(مانند مرورگرها) ایجاد، ردیابی و مدیریت می‌شود.

"کار" آن قدر ادامه پیدا می‌کند تا یا خاتمه یابد، یا تقاضا برای منبعش به پایان برسد یا از میزان درخواست منبع فراتر رود(برای مثال زمان، حافظه، یا فضای ذخیره سازی موقت بیش از مقدرای شود که کاربر سفارش داده است). همچنین ممکن است کار معلق شود یا نهایتا مهاجرت داده شود (در اصطلاحات کامپیوتری مهاجرت دادن به این معنی است که فرضا برنامه از مرکز داده‌ای به مرکز داده دیگری منتقل شود و در آنجا ادامه یابد). یک کار معلق را می‌توان در آینده(و وقتی که منابع دوباره در دسترس قرار گرفت) از همان مقطع مشخص و در همان مکان مجددا فعالسازی کرد.

آیا از طریق تجهیزات هم می‌توان صرفه‌جویی کرد؟

در بسیاری از مواقع، از مراکز داده برای ذخیره‌سازی اطلاعات کاربر استفاده می‌شود(مانند گوگل درایو و سرویس‌هایی نظیر آن). در چنین شرایطی با یک سری زیرساخت‌های ایستا سر و کار داریم که کاربر انتظار دارد هر زمان که خواست به آنها دسترسی داشته باشد.

در مبحث فضای ذخیره سازی با دو نوع فناوری مواجه هستیم. HDD و SSDها. هر دو فناوری اطلاعات را در خود ذخیره می‌کنند اما به دلیل نیاز اضافی برقHDD‌ها و همچنین گرمای تولید شده توسط آنها تلاش بر این است تا در درجه‌ی اول از SSD‌ها در مراکز داده استفاده شود که هم برق کمتری مصرف می‌کنند و هم انرژی کمتری برای خنک سازی‌شان نیاز است.

تحقیقات شرکت نرم‌افزاری وریتاس نشان می‌دهد 52 درصد از اطلاعاتی که در سازمان‌ها ذخیره می‌شود در رده‌ی داده‌های تاریک(Dark data) طبقه بندی می‌شوند. داده‌های تاریک، داده‌هایی هستند که ارزش آنها هنوز تعریف نشده است یا کاربردی تلقی نمی شوند. بنابراین با افزایش کل داده‌های ذخیره شده، انرژی غیرضروری‌ای برای نگهداری و مدیریت این دسته از داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 با کنترل موثرتر داده‌ها و حذف داده‌های بلااستفاده و بی فایده از فرایند ذخیره سازی ابری، به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می‌شود و دی اکسید کربن بسیار کمتری در طی فرایند ذخیره این داده‌ها تولید خواهد شد.

انتهای پیام/