Maîtrise énergétique des datacenters

Jean-Marc Menaud, professeur IMT-Atlantique

Alors que le numérique s’invite dans tous les aspects de nos vies, la maîtrise énergétique des datacenters est devenu un enjeu majeur. Des solutions pour améliorer cette gestion commencent à voir le jour.

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Facebook, Gmail, Dropbox, mais également les services de télédéclaration des impôts des particuliers sont des exemples d’applications informatiques accessibles directement depuis le Web au travers d’un simple navigateur Internet. Si l’interface graphique de ces applications « Cloud » s’exécute sur votre ordinateur, le traitement des données s’effectue dans de grandes salles informatiques, nommées centre de données ou datacenter, regroupant des dizaines, des centaines voire des milliers de serveurs interconnectés.

De nos jours, les coûts de fonctionnement de ces salles peuvent dépasser les coûts d’investissement. En effet, une grande partie des coûts de fonctionnement est lié à la consommation électrique de ces salles. Il est estimé qu’en 2015 les besoins en énergie des datacenters représentaient 1,62 % de la production mondiale. Pour 2020,  les prédictions envisagent une consommation de l’ordre de 1,9 %.

La consommation électrique des centres de données est principalement liée aux serveurs informatiques et à leur refroidissement. Les constructeurs informatiques ont fait ces dernières années de gros efforts sur ces deux aspects. Sur la consommation elle-même, ils se sont attachés à produire des serveurs consommant moins et surtout mieux. À une époque récente, les serveurs consommaient autant d’énergie quelle que soit leur charge. Aujourd’hui, leur consommation évolue en fonction de la charge en essayant de s’approcher du principe de l’« energy proportional computing ». Sur le refroidissement, les constructeurs proposent de plus en plus de serveurs pouvant fonctionner à des températures élevées (35 °C contre 25 °C). En augmentant les températures de fonctionnement, ils limitent le froid à produire pour les refroidir.

Au-delà des constructeurs, de nombreuses sociétés se sont créées autour de la maîtrise énergétique et thermique des centres de donnés. Les premières étudient la consommation électrique des serveurs et proposent des solutions d’analyse et de gestion des traitements permettant d’allumer et d’éteindre des serveurs à la demande, en fonction des pics d’activité. Les secondes s’intéressent à des solutions de refroidissement intelligent et novateur comme le refroidissement par air extérieur ou par bain d’huile. Parmi ces sociétés, certaines s’intéressent également à l’exploitation de la chaleur produite via des systèmes de cogénération (typiquement la production d’eau chaude).

Pour exemple, EasyVirt, une start-up française créée en 2011 sur les bases de travaux de recherche menés à l’IMT-Atlantique avec l’institut Carnot M.I.N.E.S a industrialisé et étendu un mécanisme d’optimisation énergétique permettant de placer et déplacer les traitements sur les serveurs informatiques en vue de minimiser le nombre de serveurs allumés. Basée sur la virtualisation et la « cloudification » des applications, cette technologie permet de réduire de 20 à 50 % la facture énergétique des centres de données. EasyVirt permet également d’estimer la consommation énergétique des calculs en vue de les intégrer dans leurs coûts d’exploitation.

Sur les aspects thermiques, nous pouvons citer la start-up Stimergy (créée en 2013) qui propose une chaudière numérique consistant à installer des salles serveurs éco-responsables dans des bâtiments ayant un chauffage d’eau centralisé (piscines, hôpitaux, bâtiments résidentiels collectifs…) afin d’utiliser la chaleur produite par les serveurs pour chauffer/préchauffer cette eau sanitaire. Enfin, d’autres sociétés, comme Greenspector, proposent d’attaquer la problématique de consommation électrique à la source en développant des outils pour éco-concevoir les logiciels et faire en sorte qu’ils consomment moins d’électricité.

 

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