Энергопотребление сервера: как снизить расход электроэнергии

Рост плотности вычислений, масштабирование ИТ-инфраструктуры и требования к устойчивости бизнеса усиливают внимание к затратам на электричество. Энергопотребление сервера становится управляемым параметром, влияющим на совокупную стоимость владения, надежность и масштабируемость вычислительных центров. Корректная оценка нагрузки и продуманная оптимизация позволяют контролировать бюджет и повышать стабильность ИТ-среды.

От чего зависит энергопотребление сервера

Правильный расчет мощности важен для планирования размещения в стойке, организации охлаждения и распределения ресурсов. Номинальные значения не отражают реальную картину без учета профиля работы.

Основными потребителями внутри узла являются:

• процессор и подсистема памяти;
• дисковая часть и контроллеры;
• блок питания и потери на преобразование;
• встроенное и внешнее охлаждение;
• дополнительные модули и платы.

На итоговое количество затрачиваемых ресурсов влияют загрузка, тип процессора, конфигурация накопителей, виртуализация, КПД преобразователей и используемые режимы управления. Узел, работающий при среднем уровне загрузки, расходует заметно меньше, чем система с постоянно высокой нагрузкой, даже при одинаковых паспортных показателях.

Сколько электроэнергии потребляет сервер: ориентиры, расчеты, примеры

Точный расчет необходим для формирования бюджета на год и оценки возможностей центра обработки данных. Показатели зависят от класса применяемых решений.

Типовые ориентиры по мощности:

• 1U сервер - 250-450 Вт;
• 2U сервер - 400-800 Вт;
• GPU-сервер - от 1 кВт;
• blade-модуль - 300-600 Вт на один узел.

Чтобы определить, сколько потребляет сервер электроэнергии в час, используется простая формула: мощность (кВт) × 1 час = кВт·ч. Так, значение 600 Вт соответствует 0,6 кВт.

Для оценки, сколько электроэнергии потребляет сервер в месяц, учитываются часы работы в день, средний уровень загрузки и показатель PUE инфраструктуры - коэффициент, отражающий соотношение между общими затратами дата-центра и нагрузкой ИТ-платформ. Примерный расчет:

• 300 Вт → ~216 кВт·ч/месяц;
• 600 Вт → ~432 кВт·ч/месяц;
• 1 кВт → ~720 кВт·ч/месяц.

В таблице приведены ориентировочные данные для решений разного класса.

*Расчет приведен с учетом PUE = 1.6.

Как снизить энергопотребление: аппаратные и конфигурационные методы

Экономия достигается сочетанием грамотного подбора компонентов, настройки системы и контроля нагрузки.

"Железо" и конфигурация

Основой является выбор современных компонентов. Ключевые направления:

• процессоры и память. Новые поколения CPU (например, на архитектурах Intel Xeon Scalable или AMD EPYC) предлагают более высокую производительность на ватт. Аналогично, использование модулей RAM большего объема снижает удельные затраты на гигабайт;
• накопители. Массовый переход на SSD вместо HDD - один из самых эффективных шагов;
• блоки питания. Выбор БП с высоким КПД (95% и выше) и правильное резервирование (работа двух блоков с нагрузкой 40-60% каждый) минимизирует потери;
• настройки BIOS/UEFI. Активация специальных режимов процессора (C-states, P-states), отключение неиспользуемых портов и контроллеров дают немедленный эффект.

Кроме того, размещение нескольких виртуальных машин на одном физическом хосте повышает загрузку оборудования и позволяет отключать неиспользуемые узлы. Например, платформа виртуализации на базе серверов YADRO X3-105/Х3-205 заменяет несколько устаревших машин одной системой и заметно снижает потребляемую мощность сервера в кВт.

Настройки и оптимизация - при загрузке и в простое

Инструменты оркестрации (Kubernetes и VMware DRS) перераспределяют задачи между узлами и позволяют отключать неиспользуемые мощности в пуле. Политики энергосбережения в операционной системе переводят диски и отдельные компоненты в режим простоя при низкой активности. Непрерывный мониторинг загрузки процессора, памяти и дискового ввода-вывода помогает своевременно выявлять "зомби-серверы" и приложения, которые расходуют ресурсы без практической пользы.

Инфраструктурные решения: охлаждение, питание, компоновка стойки

Внедрение следующих решений позволяет значительно снизить PUE:

• организация горячих и холодных коридоров с изоляцией воздушных потоков. Системы изоляции коридоров RakTek повышают эффективность работы прецизионных кондиционеров;
• использование in-row-охлаждения, которое отводит тепло максимально близко к источнику;
• повышение температурного режима в холодных коридорах до рекомендованных стандартами ASHRAE A1-A4 (до 27°C и выше), что снижает нагрузку на чиллеры.

Эффективное питание предполагает:

• применение интеллектуальных блоков распределения питания (PDU), которые обеспечивают удаленный мониторинг потребления по каждой розетке и помогают равномерно нагружать фазы;
• правильную компоновку стоек: распределение оборудования с разной тепловой нагрузкой для избегания образования горячих точек.

Как выбрать энергоэффективный сервер

При подборе следует обращать внимание на несколько ключевых критериев:

1. TDP процессора и результаты независимых тестов.
2. Наличие сертификатов Energy Star или 80 Plus (для БП)
3. Конфигурация под задачи. Не стоит переплачивать за избыточную производительность.
4. Сравнение поколений. Апгрейд с оборудования 5-7-летней давности на современные модели может снизить потребление сервера на 30-50% при аналогичной или большей производительности.

Оценка показателя "эффективность/Вт" помогает сопоставлять разные решения.

Инструменты мониторинга и расчета энергопотребления

Корректные данные - основа любой оптимизации. Для сбора и анализа используются:

• встроенные контроллеры управления (BMC, iDRAC, iLO);
• интеллектуальные PDU;
• системы управления инфраструктурой ЦОД (DCIM);
• онлайн-калькуляторы.

Этапы внедрения:

1. Установка измерительных приборов (PDU) для сбора данных по каждой стойке.
2. Выявление наиболее ресурсоемкого оборудования, пиков нагрузки.
3. Разработка плана по консолидации, виртуализации, замене компонентов.
4. Реализация аппаратных и программных изменений.
5. Постоянный мониторинг и тонкая настройка под изменяющуюся нагрузку.

Лучшие корпоративные практики снижения энергозатрат

Успешные стратегии опираются на комплексный подход:

• регулярный аудит с постоянным сбором и анализом данных - отправная точка для любых улучшений;
• консолидация и виртуализация объединяют малонагруженные системы на платформах с высокой плотностью размещения;
• плановая модернизация предполагает замену устаревшего оборудования на более энергоэффективные решения, включая обновление стоек и сетевой инфраструктуры, например с использованием высокоплотных коммутаторов KORNFELD;
• экономический расчет учитывает не только стоимость нового "железа", но и снижение расходов на электричество и охлаждение. Часто дополнительные вложения окупаются за 1-3 года.

Рациональный подход к питанию и охлаждению вычислительных платформ обеспечивает заметный экономический эффект и повышает устойчивость ИТ-системы.

Компания Netwell, дистрибьютор высокотехнологичного оборудования, помогает выстраивать энергоэффективную современную инфраструктуру на этапе проектирования и закупки. В каталоге представлены серверы, сетевые решения и компоненты питания, которые позволяют точно подобрать конфигурации под реальные нагрузки и сократить эксплуатационные затраты без потери производительности.