حسن ابوالحسنی

مطالعه موردی،

صرفه جویی در انرژی با استفاده از جی میل

این مقاله ترجمه آزادی است از این مقاله: http://static.googleusercontent.com/external_content/untrusted_dlcp/www.google.com/en/us/green/pdfs/google-green-computing.pdf

مراکز داده گوگل به استفاده از انرژی تجدید پذیر نظیر انرژی خورشیدی، باد و نظایر آن مشهور هستند و  این شرکت در این زمینه از سال ۲۰۰۷ سرمایه گذاریهای بزرگی انجام داده است.

از طرف دیگر گوگل با فراهم سازی بستر محاسبات ابری امکان بهره گیری از مراکز داده هایش را از طرف شرکتها فراهم می سازد. در این مقاله تمرکز بر روی استفاده از جی میل توسط شرکتها به جای راه اندازی ای میل سرورهای اختصاصی است. جی میل بر روی بستر محاسبات ابری گوگل اجرا می شود و امکان میزبانی برای شرکتها را با دامین اختصاصی آنها  را فراهم می سازد.

گوگل از الگوریتم های هوشمند برای توزیع بار بر روی سروها و استفاده بهینه از آنها که در نتیجه تعداد سرورهای مورد نیاز و میزان توان لازم برای راندن آنها را کمینه می سازد.

با توجه به اهمیت مباحث مربوط به آلودگی و همچنین تاثیر استفاده نامناسب از انرژی در گرمایش زمین این مقاله سعی دارد توجیه کند چرا استفاده از جی میل به کاهش آلودگی و مصرف انرژی کمک نماید. البته با توجه به اینکه نویسنده کارمند گوگل است انتظار ندارد که خوانندگان نوعی تبلیغ برای گوگل را در این نوشته احساس نکنند، ولی امیدوار است حداقل اطلاعات آورده را مطالعه و در آنها تامل کنند.

برای کار بر روی ای میل ها، انرژی در ۳ محل مصرف می شود:

اگرچه انتقال از یک میل سرور اختصاصی به جی میل به مصرف انرژی در هر سه مورد بالا اثر دارد ولی تاثیر مهم را در مصرف انرژی سرور خواهد داشت و بنابر این تاکید این مقاله بر روی این قسمت است.

یک سرور ای میل کامپیوتری است که ای میل ها را به شبکه ارسال کرده، ای میل ها ی ورودی را دریافت کرده و آنها را ذخیره می سازد. بسته به میزان درخواستها یک سرور می تواند ماشینی با قدرت پردازشی بالا یا ماشین کوچک با توان محدود باشد. در اینجا سه سناریو که در جدول زیر خلاصه شده را در نظر می گیریم:

کسب و کارهای امروزی به ای میل وابسته هستند و بنابراین باید مطمین بود که ای میل سرور همواره فعال بوده یا به اصطلاح بصورت ۲۴*۷*۳۶۵ کار کند. همچنین برای حصول از قابلیت اطمینان سرورهای اضافی در کنار سرورهای اصلی بکار گرفته شده تا در هنگام از کار افتادن سرورهای اصلی بصورت خودکار جایگزین آنها شوند. برحسب اندازه سازمان این افزونگی ها می تواند شامل موارد زیر باشد:

معمولا از نماد N استفاده می شود تا میزان افزونگی سرورهای ای میل در یک سازمان را نشان داد. اگرN  نشاندهنده تعداد سرورهای لازم برای سرویس دهی ای میل یک سازمان باشد آنگاه افزونگی N+1 به این معناست که یک سرور اضافی آماده وجود دارد تا در صورت از کار افتادن یکی از سرورهای اصلی به خدمت رسانی بپردازد. همچنین افزونگی 2N به معنی داشتن یک سرور اضافی به ازای هر سرور اصلی است.

افزونگی باعث بالا رفتن اطمینان و از طرفی بالاتر رفتن مصرف انرژی است. جدول زیر میزان افزونگی مناسب برای سازمانهای کوچک، متوسط و بزرگ اشاره شده در بالا را نشان می دهد:

بر اساس این جدول می توان مصرف انرژی سالیانه را بصورت زیر تخمین زد:

به این ترتیب میزان انرژی مصرف برحسب کاربر برای شرکتهای بزرگ میتواند تا یک پانزدهم شرکتهای کوچک برسد.

سرورها برای اینکه بتوانند به کار خود ادامه دهند نیاز به خنک شدن دارند. اگر در هوای معمولی یک اداره که درجه حرارتش برای راحتی کارمندان تنظیم شده نگهداری شوند، فن آنها با تناوب بیشتری برای خنک کردن دستگاه روشن می شود که باعث مصرف بیشتری انرژی و همچنین اصطحلاک سریعتر خواهد بود. برای قابلیت اطمینان بیشتر و صرفه جویی در انرژی مصرفی، سرور ها معمولا در اتاق مجزا و یا برای مجموعه بزرگتری از آنها در مراکز داده ای که مخصوص نگهداری از سرورها تنظیم شده اند  نگه داری می شوند.

در صنعت مراکز داده از معیار PUE یا power usage effectiveness برای محاسبه میزان انرژی اضافی لازم برا نگهداری و خنک کردن سرور ها استفاده می شود.

معمولا بدلیل طراحی مناسب مراکز داده بزرگ PUE کمتری نسبت به مراکز داده کوچکتر و یا اتاق های سرور که در سازمانهای کوچک وجود دارد دارند.

جدول زیر این ملاک را در محاسبه میزان انرژی برای سه نوع بیزنس دز نظر گرفته است:

ممصرفمص

با توجه به این جدول توان کل مصرفی برای بیزنس های بزرگ بر حسب کاربر میتواند تا یک بیستم بیزنس های کوچک کاهش پیدا کند.

تا اینجا مدل گفته شده مزیت شرکت های بزرگ را نشان می دهد: از سرورها بهره وری بهتری میتوانند داشته باشند و انرژی مصرفی کمتری برای هر کابر استفاده می کنند. شرکت هایی که ابر های محاسباتی تدارک می بینند این مزیت را در اندازه بالاتری خواهند داشت چرا که با داشتن میلیون ها استفاده کننده کارایی سرورها را در حین اینکه تعداد سرور کمتری در مقایسه بکار می برند بالا برده و انرژی مصرفی پایین تری برحسب کاربر دارند.

شکل زیر این وضعیت را نشان می دهد:

گوگل با جی میل در حال حاضر علاوه بر سرویس دهی به حدود یک میلیارد کاربر عادی، به ۴ میلیون سازمان کوچک و بزرگ نیز خدمت ارایه می دهد. این شرکت همواره در حال بهبود سازی مراکز داده خود و صرفه جویی بیشتر در مصرف انرژی است. همچنین از سال ۲۰۰۷ با بهره گیری از انرژی هایی نظیر انرژی خورشیدی میزان دی اکسید کربن تولیدی را به صفر رسانده است.

گوگل از سخت افزارهایی که خود می سازد به همراه نرم افزارهای خودش برای ساخت سرورهای مورد استفاده در مراکز داده بهره میبرد و لذا کارایی سرورهایش از حالتیکه سخت افزار را شرکتی و نرم افزار را شرکت دیگری توسعه داده باشد بالاتر است.

امروزه با وجود سرویس دهنده های محاسبات ابری نظیر گوگل و سرویس هایی نظیر جی میل بکار گیری سرورها در یک سازمان برای خدمت دهی به کاربران ای میل مقرون بع صرفه نیست. استفاده از جی نیل برای یک سازمان مزایای زیر را دارد: