بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
رایانش ابری سبز
خلاصه
رایانش ابری سعی دارد نسل جدیدی از مراکز داده ای را ایجاد کند و با ارائه سرویس ها و خدمات در ماشـینهای مجـازی شبکه شده بصورت پویا، این امکان را به کاربران دهد که بتوانند از هر جایی از دنیا به برنامه های کـاربردی مـورد نیازشـان دسترسی داشته باشند. در راینش یا محاسبات ابری سبز میتوان با اسـتفاده از یـک سـری رویکردهـا و الگوریتمهـا انـرژی مصرف شده و توان مصرفی را کاهش داد.
کلمات کلیدی: رایانش ابری سبز، محاسبات ابری سبز، رایانش سبز، رایانش ابری، محاسبات ابری
مقدمه
مدل خدمات رایانش ابری شامل ارائهی یک سرویس دهنده خدمات از استخر بزرگی از منابع محاسـباتی بـا کـارآیی بـالا و دستگاههای ذخیره سازی با ظرفیت بالا هستند، که در میان کاربران نهایی نسبت به نیازشان تقسیم مـیگردنـد. مـدلهای خدمات ابر بسیاری وجود دارد، اما به طور کلی کاربران نهایی خدماتی را تصویب میکنند که به دادههای میزبـان خـود بـه وسیلهی سرویس دسترسی داشته باشند و توان دستیابی به منابع محاسباتی تخصیص داده شده بـرای تقاضـا از اسـتخر را دارا باشند.
رایانش ابری به طور بالقوه یک مزیت مالی کلی را ارائه میدهد، که درآن کاربران نهایی یک استخر مدیریت شدهی مرکـزی و بزرگ را برای ذخیره سازی و منابع محاسباتی به جای داشتن و مدیریت کردن سیستمهای خود، به اشـتراک مـیگـذارد. اغلب با استفاده از مراکز دادههای موجود به عنـوان پایـه و اسـاس، ارائـه دهنـدگان خـدمات ابـر در زیرسـاختهای لازم و سیستمهای مدیریت سرمایه گذاری میکنند و در عوض حق الزحمهای مبتنی بر زمان و یا مبتنـی بـر اسـتفاده از کـاربران نهایی دریافت میکنند.از طریق استفاده از سرورها و واحدهای ذخیره سازی بزرگ به اشتراک گذاشته شـده، رایـانش ابـری میتواند در ارائه خدمات محاسبات و خدمات ذخیره سازی پیشنهادی مبتنی بر حفظ انرژی ارائه دهد.
رایانش ابری شامل افزایش اندازه و ظرفیت مراکز داده و شبکهها میباشد، اما اگر به درستی مـدیریت شـده باشـد و مراکـز داده به سمت مدلهای فناوری موثر ابتکاری کشیده شوند، رایانش ابری به طور بالقوه میتواند منجر به صرفه جویی انـرژی زیادی گردد.
در فصل اول به شرح رایانش ابری، رایانش ابری سبز و نقش آن در دنیای فناوری اطلاعات پرداخته میشود. در فصـل دوم، رویکردها، استراتژیها و الگوریتمهای مورد نیاز برای بهینه سازی مصرف انرژی در رایانش ابری شرح داده خواهـد شـد. در فصل سوم چالشهای پیکربندی ماشینهای مجازی در محیط ابر بررسی میشود. در فصل چهـارم، مـدلهای سـرویس ابـر وصف خواهند شد. و در آخر در فصل پنجم، نتیجهگیری را مشاهده خواهیم کرد.
-1 رایانش ابری سبز
رایانش سبز و یا فناوری اطلاعت سبز1، به رایانش یا فناوری اطلاعت سازگار بـا محـیط زیسـت گفتـه میشـود. موروگسـان رشتهی رایانش سبز را بـه عنـوان "مطالعـه و عمـل طراحـی، سـاخت، اسـتفاده و مسـتعد کـردن کامپیوترهـا، سـرورها و زیرسیستمهای مرتبط - مانند صفحه نمایشها، چاپگرها، دستگاههای ذخیره سازی و شبکه بندی و سیستمهای ارتبـاطی-که تاثیر و بهره برداری حداقل از محیط داشته باشد و یا اثر شدیدی و یا ضربهای به محیط وارد نکند." تعریف میکند.
کاهش استفاده از مواد خطرناک، بهره وری از انرژی در طول زمان حیات محصول و افزایش توان بازیافت یا توانـایی تنزیـل بیولوژیکی محصولات مرده و پساب کارخانهها، از اهداف اصلی رایانش سبز هستند، که میتوانند با بـالا بـردن بهـره وری از کامپیوترها تا آن جا که امکانش است و طراحی الگوریتمها و سیستمهایی برای فناوریهای کامپیوتر به همراه به بهـره وری خوب، به آن دست یافت.
-1-1 رایانش ابری سبز در ICS 2 و ICT3
جامعهی ارتباطات و اطلاعات چالش جدید دیگری را دارد که آن چالش، پایـداری همـراه بـا سـازگاری بـا محـیط زیسـت4 میباشد. از زمانی که منابع بهره برداری میشوند، آب و هوا تغییر پیدا کرده است و آلودگیها بسیاری ما را به شدت تحـت تاثیر قرار داده اند. پایداری همراه با سازگاری با محیط زیست یکی از مهم ترین موارد مـورد بحـث و تحـت نظـر جامعـهی ارتباطات و اطلاعات قرار گرفته است.
بخشهای فناوری اطلاعات و ارتباطات یک قابلیت منحصر به فردی در کاهش اثرات زیسـت شناسـی دارد کـه عمومـاً ایـن کاهشها شامل کاهش در مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانهایی5 میباشد. از آن جایی که قسمتهای بخش مربـوط بـه صنعت از راه حلهای ابتکاری تکنولوژیکی استفاده میکنند.
موارد کلیدیای که در این الگوهای انرژی دخیل است شامل، (1) سودمندی انرژی6، به معنای کم کردن انرژی مورد نیاز و مصرفی یک سرویس ارائه شده برای یک دستگاه، بدون کم شدن عملکرد مفید آن و (2) هشدار انرژی7، که به معنـای ایـن است که انرژی کلی محاسبات را با بارگذاری جاری و معرفی و شناخت تناسب انرژی و استفاده کردن از منابع انرژی تجدید شدنی و بیرون آوردن انرژی و توان شبکههای هوشمند توزیع شده در شبکهها تطبیق میدهد. (3 ) انـرژی محـور8، اهـداف سودمندی انرژی و هشدار انرژی میتوانند با هم در یک هدف سیستمی که همهی طول عمر 9 هر یک از راه حلهای جدید برای مطمئن شدن از موثر بودن است، گرد هم میآیند و از اثر دوباره به جایگاه اول برگشتن جلوگیری میکند.10
-2-1 رایانش ابری: چالشها و نیازمندیهایش
جان مککارتی، که جایزهی Turning Award را در سال 1971 برای اهداف بزرگش در رشتهی هوش مصنوعی دریافت کرده است در سال 1961 در MIT Centennial میگوید: " اگر این نوع کامپیوترهایی که من طرفدارشان هستم تبـدیل
به کامپیوترهای آیندهشوند، ممکن است روزی محاسبات تبدیل به یک صنعت همگانی دقیقاً مانند سیستم تلفن کـه یـک صنعت عمومی است، شود. صنعت همگانی کامپیوتر ممکن است تبدیل به پایهای از یک صنعت با اهمیـت جدیـد شـود." . این دید به صنعتهای محاسباتی بر مدل تأمین سرویس پایه ریزی شده است که سرویسهای محاسباتی به آسانی بنـا بـه تقاضا، قابل دسترس اند، مانند سایر خدمات امروزی صنایع همگانی (به عنوان مثال، برق) اجتماعی در دسترس.
رایانش ابری زیرساخت، پایگاه و نرم افزار به عنوان یک سرویس را تحت مدل "موقع رفتن پرداخت کن"1 ارائه میدهد، کـه هر دو نوع منابع ابر فیزیکی و ابر مجازی شده را تأمین میکند و با زیرساخت به عنوان یک سرویس2، پایگاه به عنوان یـک سرویس3 و نرم افزار به عنوان یک سرویس4 به آنها ارجاع میدهد.
رایانش ابری سه نوع وضعیت دارد: ابرهای عمومی، ابرهای پیوندی و ابرهای خصوصی، که به وسیلهی شبکهها با هم متصـل میباشند. در ابرها، کسب و کار و کاربران از هرجایی در جهان بدون توجه به اینکه سرویسهای در کجا میزبان هستند، بـه سرویسهای مبتنی بر نیازمندیهایشان دسترسی دارند.
. با افزایش هزینهی انرژیها و همچنین تقلیل انرژی، فقط نمیتوان روی عملکرد مدیریت منابع مرکـز داده تمرکـز کنـیم، بلکه باید روی بهینه سازی بهره وری مناسب از انرژی نیز تمرکز کنیم همان طور که همه میدانند، اثرات کربنی موجب تغییر در آب و هوا میگردد، کـه نگرانـی دولتهـای سراسـر جهـان را در رابطه با این امر، در راستای توجه به کاهش اثرات کربن قرار داده است
رایانش ابری نه تنها باید به گونهای تخصیص یابد که نیازمندیهای کیفیـت سـرویس 5(QoS ) کـه بـه وسـیلهی کـاربران تعیین شده است را به وسیلهی توافقات سطح سرویس حفظ کند، بلکه همچنین باید ظابطهای از اسـتفاده از انـرژی را نیـز داشته باشد.
-3-1 مشکل انرژی
تخمین زده شده است که تقاضای بشر در زیست کره که با نام اثرات زیست شناسی بشر6 شناخته شده است معادل بـا 1/5 سیارهی زمین است که این به این معنی میباشد که انسانها از منابع بوم شناسی1/5 7 برابر سریع تر از ظرفیت زمـین کـه برای نگهداری و بقای ما میباشد در حال استفاده است. که این خود یکی از چالشهـای بسـیار بـزرگ فنـاوری اطلاعـات و ارتباطات میباشد. از آن جایی که انرژی الکتریکی به عنوان انـرژی مصـرفی در فنـاوری اطلاعـات و ارتباطـات بـه صـورت مستقیم از طبیعت دریافت نمیشود، باید از منابع انرژی اولیه یا ابتدایی استفاده شـود. بـه عنـوان نمونـه، آنهـایی کـه بـه صورت مستقیم درطبیعت وجود دارند مانند؛ نفت، خورشید و اتمی که ممکن است تجدید پذیر یا غیر قابل تجدیـد باشـند استفاده نمود. منابع غیر قابل تجدید، مانند سوختهای فسیلی، زمانی که میسوزند مقادیر زیادی از گازهـای گلخانـهای در جو (که معمولاً دیاکسید کربن معادل با 8 اندازه گیری شدهاند) آزاد میکنند، در نتیجه به گرم شدن کرهی زمـین کمک میکنند. منابع تجدیدپذیر نیز ممکن است برای تولید برق مورد بهره برداری قرار گیرند. اکثـر منـابع انـرژی تجدیـد
پذیر پاک (که معمولاً به عنوان سبز نامیده میشوند) هستند. به این معنا که در حین استفاده از آنهـا گازهـای گلخانـهای (به استثناء زیست توده) انتشار نمییابند. با این حال ممکن است هنوز مشکلات دیگری مانند تاثیر سمعی و بصری ناشی از موتورهای توربینهای بزرگ بادی و یا سطح بزرگ تحت پوشش در مورد قابهای خورشیدی وجـود داشـته باشـد. بـا ایـن وجود از نقطه نظر زیست محیطی، منابع انرژی تجدید پذیر بیش از کل چرخهی عمر خود سودمند هسـتند. حتـی ممکـن است هزینه و بهره وری آنها وقتی آنها را با منابع انرژی فسیلی مقایسه میکنیم، کم باشند. که همین امر ذکر شده اصلی ترین دلیل برای این است که به کارگیری آنها باید با یک ارزیابی در مزایا و مشکلاتشان در نظر گرفته شود. علاوه بر پـاک بودن، یکی از دلایل برتری انرژیهای تجدید پذیر، پایان ناپذیر بودن آنها میباشد. بنابراین آنها گزینههای مناسبی بـرای حمایت از رشد سازگاری با محیط زیست هستند ولی با این حال منابع انرژی تجدید پذیر ممکن است همیشه در دسـترس نباشند مانند خورشید و باد و یا رفتار دورهای دارند مانند جزر و مد و یا کاملاً پدیدههای غیرقابل پیش بینی هستند. برخـی از اینرسی توسط بستههای باطری و ذخیره سازی تکنیکهای بالقوه انرژی قابل ضمانت هستند.
-4-1 شبکه های هوشمند
شبکه های هوشمند علاوه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، وظیفه ی کاهش انرژی مصرفی رو به رشد زیرسـاخت هـای شبکه های فناوری اطلاعات و ارتباطات را هم دارند. شبکه های هوشمند سناریوی جدیدی برای تولید و مصرف انـرژی بـه وجود آورده اند که میتواند به راحتی از تولید اوج نیرو جلوگیری کند و به راحتی قابل تطبیق باشد، که در آن هـا کمیـت، کیفیت و هزینه ی انرژی به عنوان یک تابع از نیروگـاه تولیدکننـدهی آن متفـاوت اسـت. شـبکه هـای هوشـمند اجـازه ی پیوستن ساختمان ها، مراکز داده ها، ذخیره سازی های انجام شده با یک منبع انرژی متفاوت را می دهند. راه حل دیگـری که برای همچنین مکان نیروگاهها به مکانی که از نظر شرایط آب و هوایی و محیطی مطلوب تر است (به عنوان مثـال، آب و هوای سرد که مورد بهره برداری برای سرد کردن ماشین آلات قرار میگیـرد) را منتقـل میکننـد، از ایـن رو شـبکههای هوشند نقش بنیادی و اساسی در کاهش انتشار گازهای گلخانهای ایفا میکنند.
-5-1 معیارهای1 بهره وری انرژی ICT
. قرار گرفتن شاخص کارایی استفاده از نیرو 2(PUE)با بازدهی زیرساخت مراکز داده 3(DCiE)به وسـیلهی شـبکه سـبز4، یک معیار مشخص شدهی جهانی میباشد که برای تخمین بازدهی انرژی مرکز داده با در نظر گرفتن تاثیر مولفههای معین در پاسخ گویی به مولفههای پایهای، استفاده میشود. PUE به عنوان نرخی بین مقدار کلی و مورد نیـاز کـل زیرسـاخت و نیرویی که مستقیماً به تسهیلات ICT (رایانش، ذخیره سازی و شبکه بندی) تحویل داده میشود، شناخته شده است:
DCiE به عنوان درصدی از نیروی تجهزات ICT به وسیلهی نیروی کل تجهیزات بیان میشود:
ارزش یک PUE از 2 یا معادل یک %50 DCiEی میتواند به صورت نمونه به وسیلهی امتحان کـردن بیشـتر تأسیسـات متداول، با توجه به این که 1 HVACو سیستمهای UPS نیاز انرژی مرکز داده را تقریبا دو برابر میکنند در نظـر گرفتـه میشود.
در این سناریو تسهیلات خنک سازی پراهمیتترین زهکشی انرژی موازی2 را نشان میدهد. با این حال کارایی انرژی ممنون استراتژیهای خنکسازی جدیدی است که دارای هزینهای، بر پایهی اسـتفاده از دینامیـک سـیالات محاسـباتی و مفـاهیم استفادهی مجدد از جریان هوا (خنک سازی رایگان، راهرو سرد کانالهای خنک کننده و ...)میباشد.
-6-1 کارایی انرژی3
از پایین ترین دانه دانگی4، کارایی انرژی را میتوان در سطح دستگاهها اجرا کرد، طراحی و ساخت مولفههای کارایی انـرژی بیشتر در حالی که در سطح خدمات ارائه شده اختلالی ایجاد نمیکنند باعث کاهش مصرف نیرو میشوند و یا حتی افزایش مییابد. به عنوان یک مثال، Apple iMac را در سال 2000 در نظر بگیرید: ابعاد یـک مـانیتور CRT را داشـت، وزنـش 15,8 کیلوگرم بود و مشخصات فنی آن پردازنـده500 5 مگـاهرتز، 128 مگابایـت RAM و 30 گیگابایـت فضـای ذخیـره سازی، با توان مصرف در حدود 150 وات بودند. در سال 2010، 10 سال پس از آن، اپل آیفون 4، که بـا وجـود آن کـه در اندازه اش طوری بود که در دست جا میشد و 137 گرم وزن، به حال 1 گیگـاهرتز پردازنـده، 512 مگابایـت RAM و 32 گیگابایت ظرفیت ذخیره سازی و جذب توان آن تنها 2 وات بود. علاوه بر این، ویژگیهای پیشرفته مانند GPS، Wi-Fi و قطب نما، تلفن همراه، و غیره اضافه شده است، و با الگوی "برای کمتر بیشتر انجام بده" همراستا ست.
طراحی سخت افزار جدید کمابیش همواره در فرآیندهای صنعتی برای دستیابی بـه کـارایی انـرژی وجـود داشـته اسـت، و کاهش درخواست انرژی به عنوان یکی از مهم ترین اهداف آن باقی مانده است. با این حال، به علت دو دلیل اصـلی داشـتن مولفههای بیشتری در کارایی انرژی کافی نسیت. از یک طرف، بهره وری انرژی به تنهایی نمیتواند بـا نیازهـای روز افـزون انرژی و پی آمد اثرات کربن مقابله کند. از طرف دیگر، افزایش بهره وری میتواند منجر به اثـر دوبـاره بجـای اول برگشـتن شود که هر گونه بهبود را میتواند محدود و یا حتی باعث بدتر شدن اثرات زیست محیطی شود.
-7-1 رایانش ابری سبز در زیرساخت سرورهای مجازی
به جای بیش از حد تدارک دیدن برای ملاقات با تقاضاهای حداکثری بار زیر ساخت یک برنامهی کـاربردی، یـک برنامـهی کاربردی میتواند در کسب و انتشار VM به جای نوسان بار مقیاس گذاری خودکار را انجام دهد. مقیاس گـذاری خودکـار بهره وری از سرویس دهنده را افزایش میدهد و همچنین زمان بیکاری را کاهش میدهد که ایـن باعـث کـم شـدن اثـرات کربنی خواهد شد.
علاوه بر این، با تخصیص ماشـینهای مجـازی بـه برنامـههای کـاربردی مبتنـی بـر تقاضـا، کـاربران میتواننـد هزینـههای زیرساختهای ابری را برای سرویس دهندگان به صورت تدریجی و افزایشی بپردازند به جای آن که هزینههای بسـیار زیـاد پیش رو را به سرویس دهندگان جدید دهند.
مکانیزمهای ارث بری برای کاهش مصرف انرژی و اثر شدید زیست محیطی از طریق مقیاس گذاری خودکار رایانش مشکل است. در مقیاس گذاری خودکار باید مطمئن شد که ماشینهای مجازی توان بـه سـرعت بـوت کـردن بـرای دسـتیابی بـه
نتیجهی مطلوب در زمان مورد نیاز بارگذاری تغییرات را دارند که اگر نوسانهای بارگـذاری بسـیار کنـد باشـد، برنامـههای کاربردی ممکن است دورهای ضعیفی برای پاسخ گویی تخصیص منابع محاسباتی اضافی را داشته باشد. یک روش برای کم کردن این ریسک این است که صف مقیاس گذاری خودکـار را کـه شـامل preboot و پـیش پیکربنـدی1 میباشـد بـرای نمونههای ماشینهای مجازی میتوانند به سرعت تخصیص یابند.
-2 استراتژیها، رویکردها و الگوریتمها
مدیریت مصرف انرژی در مراکز داده به پیشرفت های قابل توجهی در بهرهوری انرژی دسـت یافتـه اسـت و خواهـد یافـت. زیرساختهای رایانش ابری در مراکز داده قرار دارد و بطور قابل ملاحظه ای از این پیشرفت ها بهره مند میشـود. در ادامـه به استراتژیها، رویکردها و الگوریتمهای مطلوب برای دستیابی به رایانش ابری سبز خواهیم پرداخت.
-1-2 استراتژی محدود کردن انرژی
در چنین شرایط پویا و ناهمگنی، زیرساخت رایانش ابری (مراکز داده متفاوتی که در سراسر کرهی زمین پخـش شـده انـد) باید در برابر منابع انرژی مصرفی برای نیروی تجهیزات و درخواستهای ممکن در شبکههای هوشمند (که تولیـد کننـدهی انرژی اند) ، تدارک بینندهی نیروی خاص (کمیت، کیفیت و انرژی) برای استخراج انرژی از منـابع و کـاهش اثـرات زیسـت محیطی کاملاً هوشیار باشند. اینها نیازمند استراتژیهایی مبتنی بر هستند که به تصـویب دولتهـا رسـیده باشـند، مانند: Cap and Trade ، جبران کربن2، مالیات بر کربن3 و چارچوبهـای تشـویق کننـدهی سـبز.4 در ایـن سـناریو، دو
رویکرد اساسی جهت کاهش اثرات کربن کشف شده است: بی طرفی کربن5 و صفر کربن.6
در روش بی طرفی کربن، استراتژی آن برای انتشار گازهای گلخانهای صنعتی نسبی و یا کامل است، به این معنا که انتشـار گازهای گلخانهای تا حدی یا به صورت کامل توسط سیستمهای اعتباری (به عنوان مثـال Cap and Trade و یـا جبـران کربن) جبران میشوند. علاوه بر این، مدل مالیات و یا مدل انگیزش هم برای تشویق به استفاده از منابع سـبز و همچنـین محدود کردن اثرات کربنی صنعت موثر و مفید واقع میشوند.
روش صفر کربنی تنها روش بلند مدتی است که به عنوان راه حل مداوم و قابل رشد شناخته شده است. از آن جایی کـه بـا اثر برگشت هم مواجه نمیشود حتی با افزایش تقاضا هیچ گاز گلخانهای منتشر نخواهـد شـد. از ایـن رو بـرای رسـیدن بـه پایداری محیط زیستی، بهبود بهرهوری انرژی و هوشیاری نسبت به انرژی، باید هر دو رویکـرد در یـک روش انـرژی گـرای سیستماتیک برای اعمال نفوذ در شبکههای هوشمند که منبع و تکنیکهای سبز تجدید پذیر برای سیاستهای سطح بـالا به پیشرفتهای تکنولوژی در سطح پایین با هم همکاری میکنند، به کار میگیرند. این اسـتراتژیها نـه تنها باعث معکوس کردن روند گرم شدن کرهی زمین بلکه دستیابی به راه حلهای پایدار برای دهههای آینده بهحساب میآید.
-2-2 رویکردهای حفظ انرژی
رویکردهای جاری برای حفظ انرژی در دسترس به سه صورت مختلف توصیف میشوند، اسـتراتژی "کمتـر کـار کـردن"7، استراتژی "کم کردن سرعت"1 و در نهایت استراتژی "خاموش کردن عناصر بیکار".2
در استراتژی کمتر کار کردن، برنامههای کاربردی یا کارها، نیاز به سرویسهایی برای بهینهسـازی زمـان و فضـا در رایـانش دارند که برای حفظ ترتیب بار اجرایی در سطح پایین، منجر به محاسبات با توان کاهش داده شده، میشود. اسـتراتژی کـم کردن سرعت به این معتقد است که، عناصر سریعتر با شدت بیشتری از منابع استفاده میکنند. سرعت فرآیندها میتواند با استفاده از دو روش کاهش پیدا کند: آنها میتوانند با سرعت قابل تطبیق اجرا شوند، با انتخاب کمترین سرعت مـورد نیـاز برای تکمیل فرآیند در زمان مقرر یا زمان متناوب، فوراً تکنیکهای ذخیره سازی (بافر کردن) میتواند معرفی شود. بنابراین
به جای شروع اجرا به صورت فوری، فرآیند به محض رسیدن، یک وظیفهی جدیدی را باید انجام دهد، که آن این است کـه به منظور پرشدن کامل بافر و بعد از آن، آنها را در حجم بزرگ اجرا میکند. به عبارتی آنها را در یـک بـافر، تـا زمـان پـر شدن بافر، ذخیره نماید و زمانی که بافر پر شد برای پردازش و اجرا اقدام شود. که این امر باعث خاموشی موقت و در نتیجه منجر به توان محاسباتی کمتری میشود. در آخر، عناصر بیکار را خاموش میکنـد و فرصـت اسـتخراج قابلیـت اسـتفاده از وضعیت محاسباتی با توان پایین را به دست میآورد و حالت خواب3 را در دستگاههای درگیرشده بوجود میآورد. استراتژی خواموش کردن عناصر بیکار، این بدین معنی است که این رویکرد به تغییر وضـعیت دسـتگاهها بـه حالـت خـواب در طـی دورهی زمانی عدم فعالیت هستند و بازیابی آنها بـه وضـعیت کـاملاً عملیـاتی وقتـی کـه نیـاز بـه تـوان بیشـتری داریـم، میانجامد.اگر این روشها به صورت مناسب و مطلوب استفاده گردد، همـهی اسـتراتژیهای مبتنـی بـر اسـتفاده از حالـت خواب، ممکن است برای دستیابی به حفظ انرژی و نیرو در مراکز دادهی بزرگ، بسیار مفید واقع شوند. این رویکرد معمـولاً بر مبنای روش قیاسی طراحی میشود.
-3-2 مدل انرژی آگاه مرکز داده
. معمولا، مراکز داده با درجه قابل توجهی از تأمین بیش از حد منابع طراحی شده است که همیشه برخی از ظرفیـت بـاقی مانده که مورد نیاز برای اجرای عمیات تحت شرایط اوج حجم کار میباشد و اطمینان از حد مقیاس پذیری معین در طـول زمان، رزرو میشود. با این حال، با وجود یک حجم کار محدود، سرورهایی که کاملا بیکار هستند، ازآن جایی که آنهـا هـیچ فرآیندی برای اجرا ندارند، به طور معمول روشن نگه داشته میشوند، بنابراین بر مصرف نیرو اثر منفی میگذارند.
در چنین شرایطی، با توجه به استراتژیای که قبلا شرح داده ایم، استراتژی "خاموش کردن مولفههای بیکار"، بایـد بیشـتر تلاش در مختصر کردن سرورهای فعال/در حال اجرا به حداقل یک زیر مجموعه و همچنین خاموش کردن سرورهای بیکـار باشد. برای این خاطر، منطق سطح بالای کنترل انرژی آگاه مورد نیاز است تا به صورت پویـا توزیـع نیـرو را در مرکـز داده برای حفظ انرژی، بهره برداری از نوسانات بار و خاموش کردن سرورهای غیر فعال استفاده نماید. بنابراین، از آن جـایی کـه بار4 جاری تا زیر آستانه دقت خاص کاهش مییابد، یک سیاست به درستی طراحی شده باید به وضوح شناسایی (1) چگونه بسیاری از سرورها و (2) که از آنها باید خاموش شوند و روشهای صحیح برای انجام این کار باید اجـرا شـوند، اطمینـان از این که وابستگی فیزیکی و منطقی در میان دستگاهها در مرکز داده خواهد بود همواره مورد توجه است.
-4-2 وابستگی فیزیکی و منطقی
در مزارع مرکز داده مدرن 5 شرکت در شبکه یا زیرساختهای محاسبات توزیع شده مبتنی بر ابر، متشکل از تعداد زیادی از دستگاههایی که با هم در قالب گروه همیاری میپیوندند، که متشکل از محاسبات، ذخیره سـازی و یـا گرههـای ارتباطـاتی
ناهمگن اند، که هر یک نقش خود را در مزرعه دارند، میباشـد. هـر یـک از ایـن گرههـا، اغلـب بـه عنـوان کـارگزار منـابع محاسباتی یا مولفهی کنترل 1(CE) ، مدیر ذخیره سازی/عنصر 2(SE)، سرور دیسک 3(DS)، دروازه4، روتر5 و یا هـر چیـز دیگری شناخته شده اند، که ویژگیهای سخت افزاری و نرمافزاری خاص خود را دارند که زمانی که در مرکـز داده مشـغول عملیات هستند باید در نظر گرفته شوند. علاوه بر این، گرهها در تعامل با نقش منطقی خود در مزرعه و به صورت متوسـط اما نه کم، با قرار گیری فیزیکی خود هستند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. چنین وابستگیهای منطقـی و فیزیکی باید به خصوص در عملیات مدیریت قدرت که در آن دستگاهها روشن و خاموش میشوند ارزیابی گردد.
شکل: 1 گراف وابستگیهای برای یک مزرعهی هوشمند
یک مثال از اجرای یک روش روشن کردن گرهی SE1 در شکل 2 نشان داده شده است کـه در آن گرههـایی کـه پررنـگ شده اند، روشن هستند، که با شروع از گره یUPS1 و بـا رفـتن بـه گرههـای RACK1، FARM1 اسـت، و در نهایـت SE1 به پایان میرسند.
در مقایسه، یک روش خاموش اجرا شده در گرهی SE1 در شکل نشان داده شده است که گرههای پر رنگ شـده خـاموش میباشند، که از گرهی SS1 و SS2 شروع شده و بالا میرود تا به گرههای DS1'…'DSn و در نهایت بـه گـرهی SE1 میرسند. در این روش، بخشی از گروه مربوط به زیر سیستمهای ذخیره سازی که به صورت کامل خاموش گردیـده انـد در حالی که بخش باقی مانده هنوز مشغول به کار است.
