Elektrik Hesapları ve Sunucu Elektrik Tüketimi

Standard

Veri merkezinde çalışan sunucularınızda her bir enerji portu için bağımsız sayaca sahip akıllı bir PDU yoksa elektrik hesaplaması nasıl yapılır? Bu konu hakkında size bilgi ve tecrübelerimi herkesin anlayacağı şekilde basit, teknik olmayan bir dilde anlatmaya çalışacağım.

Hızla yükselen elektrik fiyatları artık evimizde kullandığımız ampulü bile değiştirmemize sebebiyet verdi. Peki ya mevcutta kullandığınız sunucunuzu değiştirip, yeni nesil bir sunucuya geçtiğinizde, elde edeceğiniz kaynak ve kullanacağınız enerji size bu sunucuyu bedavaya getirebilir mi? Neden olmasın? Eğer çok eski bir sunucu kullanıyorsanız zarar bile ediyor olabilirsiniz.

Öncelikle enerji sarfiyatı nasıl ölçülür? Bu konudan başlayalım;

Bazı veri merkezleri elektrik tüketimini Amper (büyük A ile gösterilir) üzerinden, bazı veri merkezleri Kilowatt üzerinden (kW – k harfi küçük W büyük yazılır) bazı veri merkezleri de Kilowatt saat üzerinden (kWh – k harfi küçük, W büyük, h harfi küçük yazılır) ölçmektedir. Nadir de olsa bazı veri merkezi enerji ölçümünü Kilo volt-amper (kVA – k küçük, V büyük, A büyük yazılır) üzerinden yaparlar.

Amper üzerinden ölçümleme en ucuz yöntemler arasında yer aldığı için ülkemiz veri merkezlerinde genelde enerji sarfiyatı amper üzerinden hesaplanır. kW veya kWh üzerinden ölçüm yapmak için daha çok yatırım yapmak, Ampermetre yerine daha profesyonel ekipmanlar kullanmak gerekir. Yani yatırım maliyeti vardır.

Eğer bir veri merkezi kW üzerinden ücretlendirme yapıyorsa aslında kWh üzerinden de ücretlendirme yapabilir, kW üzerinden yapılan ücretlendirme tamamen ticari bir tercihtir. Ancak Amper üzerinden ücretlendirme yapan veri merkezi eğer ampermetre kullanıyor ise kW veya kWh yada kVA üzerinden ücretlendirme teknik olarak yapamaz.

Amper nedir, kWh nedir, kW nedir veya kVA nedir bilmiyorsanız, bunları lütfen kendiniz wikipedia veya benzeri kaynaklardan okuduktan sonra yazıya buradan tekrar devam edin.

Veri merkezleri ölçümlemeyi genellikle kabinetlerin tamamı için tab off box üzerinden veya tüm kabinetler merkezi bir enerji panosuna bağlı ise bu panonun üzerinden yapmaktadırlar. Bu blog yazısında sadece AC tipi enerji hakkında bilgiler verilmektedir. Türk Telekom ve benzeri telco-dc (Telekomünikasyon hizmeti verip de veri merkezi olanlara telko-dc denir) veri merkezlerinde DC tipinde de enerji kullanımı mümkündür. Bu başka bir blog konusu olsun diyelim..

Elimizde A, kW, kWh  ve son olarak kVA var, alt kısımda paylaşacağım hesaplamalarda veriler nasıl birbirlerine çevirebiliriz basit bir matematik ile her şeyin standart ve sabit olduğu bir dünya hayal ederek hesaplama, örnekler yapacağız. Amper akış şiddeti olduğu için voltajın durumuna göre değişkenlik gösterirken, kW, kWh gerçekleşen kullanımı kVA ise aktif ve reaktif gücü bir arada ifade eden birimdir. Basitçe söyle düşünebilirsiniz; Amper hortum içinden geçen suyun basıç şiddeti, kW sürekli sabit olduğunda 1 saatte geçen su, kWh N saat boyunca geçen su, kVA suyun basıncını oluşturan cihaz ile birlikte suyun basınç şiddeti.. (sonu olmadı..)

Çok detaya girmeden, güç faktörünü, voltajı hep sabit olduğunu düşünerek;

1 Amper = 0,23 kW

şeklinde sabit tutalım. Bu sabiti elde etmek için voltajın hep 230 Volt tek faz olduğunu varsaydık. Bu hesaplar gerçeğe yakın tahmini hesaplar olarak kabul edilebilir.

Buna göre 1000 Watt, 1 kW eder, 1 Amperde 230 Watt eder diye tahmini olarak düşünmek çok da yanlış olmayacaktır. Yani aktif olarak 230 Watt enerji çeken bir sunucu, 1 Amper enerji tüketir, eğer işlemci modelinizi Google arama motoruna yazarsanız kaç Watt tükettiğini görebilirsiniz. 2 Fiziksel işlemcili sunucular L tipinde değilse her halükarda 1 Amperin üzerinde enerji tüketimi yaparlar. Sonuçta sunucu içinde tek işlemci bulunmaz.

Amper değeri ile kW değerini sabitlediğimize göre kWh hesabının nasıl yapıldığına gelelim. kWh n saat içerisindeki kW gösterir. Dolayısıyla bir sayaç olmadan kWh hesaplamak tam anlamı ile çok mümkün olmasa da amperde olduğu gibi tahmini bir hesap nasıl yapılır anlatacağım.

9 Amper enerj tüketen bir kabininiz var, bunun aylık olarak kaç kWh harcayacağını hesaplamanız gerekiyor. 9 Amper değerinin her zaman sabit, hiç değişmeyen bir şekilde duracağını düşünürsek;

9 Amper x 0,23 kW = 2,07 kW

2,07 kW değerini (Amper ile kW yukarda sabitledik) elde ettik. Bu blog postu Nisan 2022 yılında atıldı bu ay 30 gün bu durumda 30×24 = 720 saat var.

720 Saat x 2,07 kW = 1.490,40 kWh

Yani 9 amper enerji tüketen bir kabin, imkansız ama 7×24 hiç durmadan her zaman 9 amper tüketir ise 1490,4 kWh tüketim yapacaktır diyebiliriz. Bu her ay 30, 31, 29, 28 çektiği için farklı çıkacaktır. Rakamı direkt olarak 24 ile çarpmanız durumunda günlük kWh da bulunabilir.

Benzer şekilde kWh değerini Amper’e çevirmek de mümkündür. Örneğin 640 kWh kullanıma sahip birinin kullandığı amper yine tahmini olarak kabaca eldeki sabit değerler ile şöyle hesaplanır;

640 kWh / 720 saat =  0,89 kW

0,89 kW / 0,23 kW (Amper Sabiti) = 3,86 Amper yani 4 Amper’dir.

Çok fazla kullanılmayan kVA özellikle UPS üzerindeki yükü hesaplamak adına veri merkezleri tarafından kullanılan 1000 volt-amper biriminden kVA olarak (kilo 1000 olmasından gelir) gösterilir. kVA çevirme işleminde güç faktörü çok önemlidir. Burada güç faktörünün ne olduğunu yine sizlerin araştırmasına bırakarak güç faktörünü sabit 0.8 alarak işleme devam edeceğim.

1 kVA değerini 0.80 kW değerine aynı amper de olduğu gibi sabitleyelim.

9 Amper kullanan birini önce kW çevirelim, 9 x 0,23 = 2,07 kW ve şimdi de bu değeri 0,8 ile çarpalım kVA değerini bulalım;

2,07 kW x 0,8 = 1,66 kVA’dır.

Enerji, veri merkezlerinde ev ve işyerimizdeki birim ücret üzerinden hesaplanmaz. Genellikle hesaplama yöntemi EPDK (T.C. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu) tarifesinin 2,5 ile çarpılmasıyla bulunur. Peki neden bu fark oluşmakta? Öncelikle veri merkezinde, sunucuların doğru bir şekilde çalışması için kesintisiz güç kaynağı (UPS) ve iklimlendirme sistemleri ile tüm bunları besleyen trafolar bulunmaktadır. UPS cihazları özellikle modüler olmayan, eski nesil cihazlarda enerji verimliliği çok düşüktür. 100 kW bir enerji için 120 kW harcama yapar.. Aynı şekilde iklimlendirme sisteminde kullanılan ekipmanlar, trafonun çalışması için harcanılan enerji gibi bir sunucunun doğru bir ortamda çalışması adına pek çok enerji maliyetine katlanılmak zorunda kalır. Veri merkezlerinin giderleri bunlarla sınırlı değildir, tüm bu sistemin işletilmesi için profesyonel ekipler tarafından A’dan Z’ye tüm sistemin periyodik bakımını yapması gerekir, jeneratör, trafo, UPS, iklimlendirme sistemleri veri merkezinin operatör gerektiren en hayati yapı taşlarını oluşturur.

Veri merkezleri ticari birer işletmedir, sizlere sundukları hizmetler karşısında kar amacı güderek hayatını devam ettirir, istihdam sağlar. Sektörde firmaların fiyatları birkaç kuruş oynar, genellikle tüm firmalar benzer fiyatlara hizmet sağlarlar. Bunun istisna olduğu durumlar tamamen pazarlama amaçlıdır.

Sunucularınızın ne kadar enerji tüketeceğini hesaplamanız için sizlerle güzel bir kaynak paylaşacağım;

https://outervision.com/power-supply-calculator

Paylaştığım web sitesinde sunucunuzun bileşenlerini eksiksiz, doğru bir içimde girdiğinizde ne kadar Watt tüketim yapacağınızı hesaplayabilirsiniz. Sunucunuza ait 1500, 750 Watt gibi PSU’ların olması o kadar tüketim yapacağı anlamına kesinlikle gelmez. PSU güçleri maksimum tüm bileşenlerinize ne kadar enerji verilebileceğinin limitidir.

Çok eski bir benchmark yöntemi olsa da işlemcilerin birbirleri arasındaki farkı görmenizi yarayan bir başka kaynak da alt kısımda;

https://www.cpubenchmark.net/

Paylaştığım web sitesinde işlemcileri ve ona verdikleri puan değerlerini bulabilirsiniz. Yeni nesil ama daha az enerji tüketen bir sunucuya geçtiğiniz zaman puan olarak sizin CPU’nuzdan geri kalmayacak bir donanım olursa ne kadar kar edeceğinizi son olarak hesaplayalım.

Burada sunucu bileşenlerini yok sayarak sadece CPU güçlerinden basit bir hesaplama yapmak istiyorum;

2 Fiziksel Intel Xeon E5420 işlemcili bir CPU’nun aldığı puan cpubencmark web sitesinde 3997

Intel web sitesine baktığımızda Xeon E5420 işlemci için 80 Watt denilmiş 2 tanesi için 160 Watt

Bu işlemciye alternatif tek bir işlemci ile Intel Xeon E5-2430L modeli ise 5273 puan almış. Yani örnek sunucudan çok daha iyi ve epey de eski (2012 model)

Rasgele seçtiğimiz 2 CPU watt değerlerini 365 gün üzerinden hesapla yıllık kWh değerini herşeyin sabit olduğunu varsayarak hesaplayalım;

365 Gün x 24 = 8.760 Saat

160 Watt x 8.760 Saat = 1401,60 kWh (k için 1000’e böldük)

60 Watt x 8.760 Saat = 525,60 kWh (k için 1000’e böldük)

Yani 2012 model bir işlemciye geçiş yapıldığında yılda 876 kWh kar elde edilecek demektir. Bu tabi ki kötü bir hesaplama, aslında olay tek bir sunucu değil, birden fazla sunucunun konsolide edilerek daha az sayıda, daha fazla işlem yapan sunuculara geçirilmesi konusudur.

Örneğin Flash storage cihazları normal SAS diskli storage cihazlarından o kadar az elektrik tüketir ki uzun vadede elde edilen IOPS değerini de hesaba kattığımızda bugün yeni yapılacak yatırımların tamamında Flash storage tercih etmek en mantıklı çözümdür.

Lütfen sormak istediğiniz sorularınızı yorum olarak iletin elimden geldiğince cevaplamaya çalışacağım. Kullanıcıları üzmek istemem, arka arkaya gelen zamlar sebebiyle Türkiye’de barındırma hizmeti veren hosting firmalarının pek çoğu hesaplamaları geç yaptığı için aslında baya bir zararına hizmet vermektedir.

Mutlu Günler!

2 thoughts on “Elektrik Hesapları ve Sunucu Elektrik Tüketimi

  1. Sabit

    Güzel bir yazı olmuş, paylaşım için teşekkürler

    Piyasada bulunan çoğu ekipmanın pahalı ve sürekli yenilenmeyen ürünler olduğunu da hesaba katınca durumun vahimeti ortaya çıkıyor.

    Sunucularda çalışan kodların kalitesi de enerji tüketimine doğrudan etki etmekte ( Memory-Leak, Performans, Modülerlik vs ); belki de bu nedenledir bilinmez Google tüm sunucularda golang kullanma gayretinde (C++ ile yazılan codebase leri golang ile yeniden yazıyorlar)

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.