HAP: Uusi horisontti Green Data Center Computingille

Ei ole outoa, että palvelinkeskusteollisuus hyödyntää innovatiivisia kestävän kehityksen ratkaisuja. Maapallon luonnonvaroja on jo pitkään käytetty keinona parantaa energiatehokkuutta viileämpiin, korkeammille leveysasteille rakennetuista tiloista suoraan merenpohjaan rakennettuihin datakeskuksiin meriveden jäähdytyksen maksimoimiseksi. Mutta entä jos suuntaamme korkeammalle. maan päällä?

Viime aikoina satelliittitietokeskukset ovat herättäneet kasvavaa kiinnostusta äskettäin määriteltynä tietojenkäsittelyn rajana. Tällä datakeskusarkkitehtuurilla on kuitenkin useita haittoja, kuten korkea hinta, ylimääräinen latenssi ja rajoitettu hyötykuorma. Mielenkiintoista on, että korkean korkeuden alustat (HAP) näyttävät olevan hyvä kompromissi näiden yhdistettyjen teknologioiden välillä, koska ne tarjoavat suuremman peittoalueen kuin vedenalaiset järjestelmät, tukevat suurempia hyötykuormia ja takaavat helpomman huollon ja pienemmän latenssin kuin satelliitit.

Termi "HAP (High Altitude Platform)" tarkoittaa yleensä korkealla leijuvaa alustaa, kuten ilmakehän yläpuolella olevaa ilmapalloa, ilmapalloa tai dronea. Julkaistu lokakuussa 2023,Palvelinkeskuskäyttöiset korkean tason alustat: vihreäVaihtoehto laskentaanarvioi HAP:n mahdollisia energiahyötyjä, käsitteellistä datakeskusjärjestelmää, jossa palvelimet on sijoitettu heliumilla täytettyyn ilmalaivaan.

Ensinnäkin HAP sijaitsee stratosfäärissä, mikä säästää jäähdytysenergiaa luonnollisesti alhaisemman ilmakehän lämpötilan ansiosta (50-15 celsiusastetta). Tämän seurauksena palvelinkeskuksia tukeva HAP voi purkaa osan työkuormista maanpäällisistä datakeskuksista, mikä säästää siihen liittyvää jäähdytysenergiaa.

Lisäksi HAP:n suuren pinnan ja sen sijainnin pilvien yläpuolella ansiosta HAP voi isännöidä suuria aurinkopaneeleja, jolloin saadaan suuri määrä aurinkoenergiaa. HAP toimittaa palvelimelle aurinkoenergiaa, joka kerätään päivän aikana ja varastoidaan öisin litium-rikkiakkuihin. Siksi kerätty aurinkoenergia voi kattaa täysin konesalipalvelimien tarvitseman laskentatehon; Samaan aikaan tarvittavia energian muunnos- ja hallintastrategioita sovelletaan tehokkaasti.

Toiseksi HAP sijaitsee korkealla, ja suuren maanpeittoalueen ja horisontissa olemattomien esteiden vuoksi LoS-viestintälinkit useiden vastaanottimien kanssa ovat mahdollisia. Tämän seurauksena HAP voi muodostaa luotettavan suoran yhteyden suureen määrään maatukiasemia. Nämä edut mahdollistavat palvelinkeskuksia tukevan HAP:n tarjoaman runsaasti laskentapalveluita iot-sovellusten tukemisesta älykkäisiin kuljetusjärjestelmiin, kuten kuvassa 1 näkyy.

Huomaa, että tämä ehdotettu ratkaisu on edelleen suurelta osin teoreettinen käsite. Tutkijat itse korostavat nopeasti lukuisia haasteita, jotka on voitettava, jotta korkealla sijaitsevista alustan palvelinkeskuksista saadaan todellisuutta.

On tärkeää vähentää maanpäällisen datakeskuksen energiankulutusta maksimoimalla sisäisten palvelimien määrä ja HAP:iin kuormitettu laskentateho. Tämän tekniikan käyttöönotto johtaa kuitenkin resurssien käytön dilemmaan, koska energiankulutus ja resurssien käyttö liittyvät vahvasti toisiinsa. Toisaalta käytettävissä olevien resurssien ylikäyttö uhkaa järjestelmän fyysisiä ominaisuuksia ja voi tuottaa toimimattomia palvelimia tai epätasapainoista HAP:ia. Esimerkiksi korkea keskusprosessoriyksikön (CPU) käyttöaste ja/tai muistin käyttöaste ylikuormittavat palvelinta ja aiheuttavat järjestelmän lakkaamisen tai jumiutumisen.

Toisaalta käytettävissä olevien resurssien vajaakäyttö voi johtaa palvelimien ikääntymiseen ja merkittävään energian tuhlaukseen, koska käyttämättömät palvelimet voivat kuluttaa jopa 60 % huipputehostaan. Siksi on hyödyllistä käyttää asianmukaisia ​​resurssien hallintatekniikoita (esim. yhdistäminen, kontointi) HAP-tukikeskuksissa, jotta voidaan vähentää kulutetun energian määrää laiminlyömättä käytettävissä olevien resurssien fyysistä kapasiteettia.

Taloudellisesta näkökulmasta palvelinkeskusta tukevan HAP:n taloudellinen kannattavuus on otettava huomioon. Tämä sisältää pääomakustannuksia, kuten HAP-alustan ja over-the-air-palvelimien kustannukset, sekä käyttökustannuksia, kuten energiakustannuksia. Kannattavuuden kokonaisarvion perusteella ne voivat pidentää HAP:n käyttöönottoa. Teknisestä näkökulmasta HAP kohtaa teknisiä haasteita, sillä stratosfäärin epävakaat sääolosuhteet asettavat elektroniikalle suurempia vaatimuksia. Lisäksi korkealla sijaitsevien ilmalaivojen ja palvelimien ylläpito edellyttää tasapainottamista palvelun laskennallisen laadun ja tehtävän keston välillä.

Yhdessä HAP, joka tukee palvelinkeskusta innovatiivisena kestävän kehityksen ratkaisuna, voi saada aikaan uudelleenarvioinnin siitä, missä tietoja käsitellään kestävän kehityksen parantamiseksi. Vaikka joitain haasteita on vielä ratkaisematta, tämä uusi konsepti tarjoaa mahdollisuuden konesalien tulevaan kehittämiseen. Lisätutkimusta ja käytäntöä tarvitaan teknisten ja taloudellisten haasteiden voittamiseksi ja sen mahdollisten energiahyötyjen maksimoimiseksi.