Alimentació dels motors d’Internet: els centres de dades de Google utilitzen l’aprenentatge automàtic i el refredament rendible per maximitzar l’eficiència energètica

TL; DR: Respondre 1,2 trilions de preguntes a l’any i fer servir l’enviament de milers de milions de bústies d’entrada de Gmail. Alimentar el motor de cerca número 1 del web és un joc de gran cost energètic, que no hi ha forma, no? Google diu el contrari. Després de deu anys de compromís amb l’eficiència de l’enginyeria als seus centres de dades, Google acumula 3,5 vegades la potència informàtica de la mateixa quantitat d’energia que fa cinc anys. S’han compromès a arribar al desviament del 100% de l’abocador de residus produïts a les seves instal·lacions i sis dels seus 14 llocs ja han aconseguit aquesta marca. Si s’estableix el funcionament dels seus centres de dades, com es refreden els servidors i com es pot reparar el maquinari, Google està estalviant milions de dòlars i conservant el nostre entorn, ajudant a acabar amb la idea que costa massa verd per tornar-se verd..


En qualsevol moment, podem consultar el nostre historial de cerques en línia i trobar fotografies de les nostres vides enregistrades al nostre navegador. Les consultes recents varien de manera salvatge des de “Grey’s Anatomy opener season” fins a “comprar més emmagatzematge MacBook Air” o “inici de sessió a Gmail”. Les nostres cerques en línia diuen molt de nosaltres. Per a molts, demanen la constatació que fem servir Google per a tot.

Indiscutiblement, el motor de cerca més popular del web, Google té una participació del 64% en allò que alguns han encunyat la guerra de quota de mercat del motor de cerca, tres vegades la del competidor més proper. Google té una presència tan present a la nostra vida quotidiana que l’hem convertit en un verb mentre que ens referim a l’influenciador amorf per a la direcció diàriament..

La realitat és que Google no és només una font d’informació que no es pot explicar. El motor amb 1,2 bilions de sol·licituds cada any té el suport d’una gran xarxa de servidors que requereix uns sòlids 11.000 milions de dòlars de costos operatius anuals. Yikes.

Per molt aclaparadors que siguin, Google assumeix els costos i les demandes amb molta velocitat, desafiant-se com a empresa per continuar augmentant, mantenir la latència i reduir els efectes sobre el medi ambient. El resultat: això estalvia milions de dòlars en costos materials.

10 anys de desenvolupament amb resultats de centres de dades que afecten l’eficiència

Tot i que potser la generació Z no coneixia el temps sense Google, la companyia va arribar a ser a finals dels anys 90, i des d’aleshores han estat iterats al motor de cerca. Durant els darrers deu anys, s’ha dedicat una atenció especial a l’enginyeria de solucions respectuoses amb el medi ambient: aporten eficiència als seus centres de dades.

L’aprenentatge de màquines Ekes obté més potència, requerint un 40% menys d’energia per refredar

Qualsevol propietari del centre de dades té un repte important per mantenir els servidors prou freds com per ser executats. Típicament, això es fa mitjançant bombes, refrigeradors i torres de refrigeració, tremendament tedioses per optimitzar l’eficiència energètica. El maquinari, el seu entorn físic i els éssers humans que hi actuen mantenen una relació complexa i el sistema no pot estar al dia dels canvis gaire fàcilment. A més, cada centre de dades individual és únic amb el seu propi conjunt de complicacions per mantenir-se en verd.

Collage de centres de dades i empleats de Google que hi treballen

Els enginyers de Google i DeepMind es van unir per desenvolupar un marc adaptatiu per optimitzar l’eficiència del centre de dades.

No cal dir que la sofisticació dels centres de dades de Google fa que els avenços en eficiència energètica siguin un calent i un moviment lent. Això és una part del que fa notar un dels últims anuncis de la companyia sobre aquest tema.

Al juliol de 2016, Google va revelar que després de dos anys d’aplicació de l’aprenentatge de màquines a les seves operacions del centre de dades, van poder reduir en un 40% l’energia necessària per refrigerar els seus centres de dades..

En els darrers mesos, Google ha demanat als investigadors de DeepMind l’assistència en la creació d’un “marc més eficient i adaptatiu per comprendre la dinàmica del centre de dades i optimitzar l’eficàcia”, segons el post de l’enginyer de recerca DeepMind Rich Evans i l’enginyer de Google Data Center Jim Gao..

Els equips col·laboradors van recopilar dades històriques (temperatura, potència, velocitat de la bomba, etc.) de milers de sensors dispersos pels centres de dades i van utilitzar els coneixements per “entrenar un conjunt de xarxes neuronals profundes”. Van ensenyar a aquestes xarxes neuronals l’eficàcia mitjana de consum energètic futur (PUE) o la relació entre l’energia total utilitzada a la instal·lació i l’energia utilitzada per a la computació. Després, es van formar dos grups addicionals de xarxes per predir els propers canvis de temperatura i pressió a l’hora següent. Això va contribuir a que no es sobrepassessin les restriccions operatives.

El seu model es va desplegar en directe al centre de dades de Google, produint una “reducció del 15% de la despesa general PUE després de comptabilitzar les pèrdues elèctriques i altres ineficiències de refrigeració”. Es tracta del PUE més baix registrat al lloc i Jim i Rich van declarar que tenen previst “implementar aquest sistema de manera més àmplia” i compartir els detalls de la seva metodologia perquè altres operadors (i el medi ambient) puguin beneficiar-se d’aquest avançament..

Els servidors integrats a la casa asseguren que la potència està dirigida només als components informàtics

Per tenir un centre de dades eficient en energia, no podeu ignorar els servidors ells mateixos. Google els dissenya per utilitzar el mínim energia possible, especialment quan esperen la seva propera tasca. Han de ser de gran rendiment i han de funcionar constantment, de manera que també es presta una atenció especial a la mínima pèrdua d’energia.

Google va dir que els servidors tradicionals sovint es creen amb uns costos d’inici mínims i amb uns estàndards d’eficiència més baixos, però que a llarg termini solen produir més costos d’energia. “Un servidor típic malgasta fins a un terç de l’energia que utilitza abans que aquesta energia arribi a les parts que fan la informàtica real”, segons el lloc web.

En canvi, Google utilitza mòduls reguladors específics per mantenir la potència que flueix només cap als components informàtics de la instal·lació. Al posar les bateries de seguretat als seus bastidors, han eliminat dues etapes d’alimentació en què es converteixen els voltatges de corrent a tensions de corrent continu (un culpable habitual de pèrdua d’eficiència). Pel que fa al maquinari en si, han tret totes les parts que es consideren “innecessàries”, com ara connectors perifèrics o targetes de vídeo, i han assegurat que els ventiladors de refrigeració girin “prou com perquè les seves màquines estiguin prou fredes com per funcionar”.

S’utilitzen diverses formes d’aigua reciclada per a un refredament més eficient

Per contraindicatiu que sigui, l’aigua té un paper important en ajudar a funcionar els equips a escala de dades. Els milers de milions de quilowatts-hora d’electricitat que bomben a través de centres de dades per alimentar els servidors produeixen una enorme quantitat de calor. L’aigua es pot utilitzar com a font de refrigeració eficient energèticament.

En el cas dels centres de dades de Google, els aficionats treuen aire calent des de darrere dels servidors, impulsant-lo a través de bobines refrigerades per aigua i cap a les Hot Huts de Google, cases temporals perquè l’aire calent calgui (perdona el meu puny). Un cop refrigerat, l’aire es torna a circular a la zona principal del centre de dades. Un procés similar s’utilitza a les torres de refrigeració de Google, que accelereixen el procés d’evaporació a mesura que els ventiladors aixequen el vapor d’aigua, es refreda durant el procés i tornen a depositar l’aigua cap a la instal·lació principal..

Empleat de Google que revisa les canonades d'aigua al costat de Google Hot Hut

Google utilitza aigua de mar, aigua de pluja i aigües residuals reciclades per refrigerar les seves 14 instal·lacions del centre de dades.

En interès de la sostenibilitat, és important tenir en compte que l’aigua no és un recurs infinit. Google va proposar aquesta solució senzilla: “En lloc d’utilitzar aigua potable (o potable) per refredar-se, utilitzem fonts d’aigua no potables i netegem prou perquè la puguem utilitzar per refredar.”

Un dels seus centres de dades està alimentat per aigua de pluja (seriosament fresca, en sentit no temperat) i d’altres són alimentats per aigua reciclada de diverses fonts, incloses les aigües residuals de la ciutat tractades i l’aigua d’un canal industrial..

L’objectiu de Google: Residus zero a l’abocador

Gairebé la meitat dels centres de dades de Google han aconseguit “zero residus a l’abocador” i s’han compromès a aconseguir aquest objectiu als 14 centres de dades. Sis cap avall, vuit per anar! Fins al moment, el 86% dels residus es desvien dels abocadors a totes les operacions del centre de dades de Google, segons aquest article.

Com mesuren l’eficiència

PUE és la mètrica de tota la indústria del centre de dades per mesurar l’eficiència. Google mira totes les seves instal·lacions del centre de dades i calcula el rendiment durant tot l’any (en lloc només de fer un seguiment de l’eficiència a les instal·lacions més noves durant els mesos de tardor o hivern).

Moltes instal·lacions que no són de Google utilitzen tanta energia no informàtica com l’electricitat per alimentar els seus servidors. Google ha reduït la seva despesa fins al 12%, de manera que el consum energètic es dirigeix ​​directament a donar respostes a les cerques de Google i potenciar els productes de Google..

Captura de pantalla de la fórmula de Google per calcular PUE

Per a càlculs de PUE altament precisos, Google considera només que els servidors, l’emmagatzematge i els equips de xarxa són potències de TI.

Podeu trobar una discussió completa sobre com Google mesura l’eficiència en els seus servidors aquí.

Com ho fan?

Els principals avenços de Google en matèria d’eficiència energètica en enginyeria s’atribueixen a moltes variables: maquinari reciclat, mètodes de refrigeració eficients i investigacions dedicades, per citar algunes. Si bé hem tractat la investigació sobre refrigeració d’aigua, crec que l’ús del maquinari en si és especialment destacable.

Aquestes màquines alimenten els meus sis comptes de Gmail i milers de milions d’altres. Transmeten infinitat d’hores de vídeos de YouTube i ajuden a respondre milers de milions de preguntes inexplicables de la vida. Això requereix actualitzacions i gestió de màquines constants.

“Des del moment en què decidim comprar un equip fins al moment de retirar-lo, reduïm, reutilitzem i reciclem el màxim que puguem”, segons Google. Fins i tot es tenen en compte detalls fàcilment oblidats, com enviar l’inventari al centre de dades. “Sempre que sigui possible, utilitzem venedors locals per a components més pesats, com ara els racks de servidors”, va afirmar l’equip. “En limitar la distància d’enviament, reduïm l’impacte ambiental del transport.”

Més de la meitat de les peces utilitzades per a les actualitzacions de màquines es van reformar l’inventari el 2015 i el petit percentatge del maquinari que no es pot reutilitzar ni revendre, per qualsevol motiu, es recicla al seu lloc. Des del 2007, Google ha evitat la compra de més de 300.000 servidors de recanvi mitjançant la reconstrucció de nous i la reposició d’antics.

Els resultats fins ara són increïbles

El lloc del centre de dades de Google, al districte de Mayes, Oklahoma, va ser el primer dels sis que va assolir l’estat de deixalles zero a l’abocador. “En comparació amb cinc anys enrere, aconseguim aproximadament 3,5 vegades la potència informàtica amb la mateixa quantitat d’energia”, va dir Amy Atlas, representant global de comunicacions i sostenibilitat de Google. A continuació, resumim algunes de les victòries més notables:

  • Reducció del consum d’energia que no calcula un 12%
  • Reduïu un 15% la despesa general PUE amb l’ús de l’aprenentatge automàtic
  • Es calcula que estalviarà més de 500 kWh per servidor anualment (25%)
  • Reduïu un 65-85% l’ús d’energia per a infraestructures d’informàtica mitjançant productes al núvol de Google
  • Es va evitar la compra de més de 300.000 màquines noves mitjançant la restauració de les antigues

Aquests punts simplement il·lustren una part de l’impacte mediambiental que es fan mitjançant les mesures d’eficiència del centre de dades de Google. Espereu que la innovació només continuï des d’aquí.

Continuar amb Google: impulsar la indústria endavant

Quan penso en tot allò que utilitzo Google per al meu correu electrònic, el meu correu electrònic, la meva publicació de documents, la meva recerca i el meu entreteniment, estic desconcertat per la pura potència que requeriria per fer funcionar les màquines amb tantes àrees de la meva vida. Google és, sens dubte, un líder mundial en màrqueting de cerques i nombrosos camps tecnològics, però Google també ens dirigeix ​​cap a un món millor i més net.

“Tot i que els darrers 10 a 20 per cent del desviament seran els més difícils de resoldre, també és on veiem la oportunitat més gran de crear creativitat sobre noves associacions comunitàries i dissenyar fluxos de residus”, va dir Jim Miller, vicepresident de Global Operations. per a Google.

Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map