Energieffektivare kylning av datacenter
Det byggs allt fler megadatacenter i världen och Sverige är det land som angetts som det femte mest attraktiva landet för etablering av datacenter. Eftersom själva kylningen av ett datacenter står för en betydande del av dess totala energikonsumtion, satsar nu två forskare vid Luleå tekniska universitet på att utveckla mer energieffektiv och miljövänligare kylning av systemen.
– Vi strävar efter att hitta strategier som automatiskt reglerar kylning av servrar i ett datacenter så att vi inte kyler servrarna i onödan, säger Damiano Varagnolo, forskare inom reglerteknik vid institutionen för System- och rymdteknik.
Sverige intressant för etableringar
Bara ett stenkast från Luleå tekniska universitet finns Facebooks europeiska datacenter, med tusentals dataservrar. Facebook förbrukar visserligen mindre el än vedertaget för nerkylning av servrarna, bland annat på grund av klimatet här i Norrbotten. Samtidigt, år 2010, stod datacenter i världen för 1,3 % av den totala energi konsumtionen i världen. Beräkningar visar att energikonsumtionen för datacenter kommer att öka med femtio procent till år 2020. Prognoser visar nämligen att det behövs 200 nya mega datacenter bara i Europa 2014-2020 och Sverige är sannolikt mycket intressant för etableringar.
– I detta forskningsprojekt, kombinerar vi två olika forskningsämnen för att energieffektivisera nedkylningen av datacenter och därigenom bidra till att göra datacenter mer miljövänliga, säger Anna-Lena Ljung, forskare inom strömningslära vid Luleå tekniska universitet.
Det finns två typer av modeller i detta forskningsprojekt: Anna-Lena står för en Computational Fluid Dynamics (CFD) modell som simulerar hur luft som kommer ut från luftkonditioneringsapparater kyler servrarna. Damiano står för en enklare kontroll orienterad modell som kan användas för att simulera snabbt och i realtid vad som kommer att hända i ett datacenter vid tillämpning av en viss operationsplan, till exempel inställningen av luftkonditioneringar att de ska avge luft vid 15 grader i stället för vid 17 grader.
CFD-modeller representerar verkligheten och används för konstruktionsändamål; samtidigt som de är så komplicerade att de inte kan användas för att förutsäga vad som kommer att hända i realtid: beräkningskraven är för höga.
– Att förutse vad som händer i ett serverrum i nästa minut med CFD-modeller i en vanlig dator kan ta 1,5 timme, och detta innebär att man inte kan använda dessa modeller för att bestämma i realtid hur man hanterar de olika kylenheterna. Denna typ av beslut kräver en styrorienterad modell som är tillräckligt enkel för att användas för att simulera snabbt och i realtid vad som kan hända vid tillämpning av ett visst beslut, säger Damiano Varagnolo.
Kombinerar olika modeller
De två forskarna skulle vilja kombinera noggrannheten hos Anna-Lenas CFD-modeller med hastigheten av kontrollorienterade modeller.
– Tyvärr är detta inte en enkel uppgift: kontroll orienterade modeller är förenklade representationer av verkligheten, medan CFD-modeller är mer korrekta sådana. Förenkla kräver således tillnärmning. Problemet är: hur ska vi göra denna approximation? säger Damiano Varagnolo.
Syftet med forskningsprojektet är att besvara denna fråga och att skapa en programvara som automatiskt gör om Anna-Lena Ljungs CFD-modeller till styrorienterade modeller med fördefinierade komplexitet. Projektet är också en bra bas för att automatisera optimeringsteg i datacenter och att överföra kunskap till exempelvis SICS North, Swegon och ABB.
Forskningen finansieras av det starka forsknings- och innovationsområdet, Smarta maskiner och material vid Luleå tekniska universitet.
