Standalone Data-Center Sizing Combating the Over-Provisioning of the IT and Electrical Parts
Dimensionnement des centres de données autonomes pour lutter contre le surdimensionnement des parties informatiques et électriques
Abstract
During the two last decades, sustainability of IT infrastructures like datacenters became a major concern for computer giants like Google or Amazon. Datacenters powered with renewable energy have been proposed. But because of the intermittency of these power alternatives, these platforms remains connected to the classical power grid. IT structure and electrical constraints were often questioned separately, leading to a non-efficient global system. In this paper, an energy self-sufficient green datacenter is modeled and designed, by proposing an electrically autonomous infrastructure including wind turbines, solar panels and its own short and longterm storage devices mainly based on batteries and hydrogen system. Existing sizing approaches limit themselves to a perfect QoS leading to an overestimation of the needed equipment. In this paper we show how to reduce and combat this overprovioning by questioning its impact on the QoS and needed equipment: decreasing the number of computing or storage elements (servers and batteries). As an example, decreasing the targeted QoS from 100 to 95% more than halves the needed number of servers, while a decrease of 30% of the battery capacity has a negligible impact on the electrical infrastructure.
Au cours des deux dernières décennies, la durabilité des infrastructures informatiques telles que les centres de données est devenue une préoccupation majeure pour les géants de l'informatique comme Google ou Amazon. Des centres de données alimentés par des énergies renouvelables ont été proposés. Mais en raison de l'intermittence de ces alternatives énergétiques, ces plateformes restent connectées au réseau électrique classique. La structure informatique et les contraintes électriques ont souvent été questionnées séparément, conduisant à un système global non efficace. Dans cet article, un centre de données vert autosuffisant en énergie est modélisé et conçu, en proposant une infrastructure électriquement autonome comprenant des éoliennes, des panneaux solaires et ses propres dispositifs de stockage à court et long terme principalement basés sur des batteries et un système à hydrogène. Les approches de dimensionnement existantes se limitent à une qualité de service parfaite, ce qui conduit à une surestimation des équipements nécessaires. Dans cet article, nous montrons comment réduire et combattre cette surestimation en questionnant son impact sur la qualité de service et les équipements nécessaires : en diminuant le nombre d'éléments de calcul ou de stockage (serveurs et batteries). A titre d'exemple, la diminution de la qualité de service visée de 100 à 95% réduit de plus de la moitié le nombre de serveurs nécessaires, tandis qu'une diminution de 30% de la capacité des batteries a un impact négligeable sur l'infrastructure électrique.
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