Какой ЦОД нужен для майнинга?

Как известно, прибыльность майнинга криптовалют, а также других приложений распределённого реестра «блокчейн», значительно ограничена затратами на электроэнергию, которая необходима для питания мощных ферм специализированных серверов. Часто бывает, что добытые «биткойны», или другие крипто-токены, не стоят затраченной электроэнергии, либо дают весьма незначительный доход.

Повысить энергоэффективность ЦОДа можно сократив затраты на охлаждение. По данным американского общества инженеров по нагреву, охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), на системы охлаждения в ЦОД приходится 38% потребляемой электроэнергии, причем 30% — это компрессоры. Нужно либо снизить число охладительных компрессоров, либо полностью от них избавиться.

Но возникает вполне естественный вопрос: «Ведь это плохо, повышение надёжности и снижение количества отказов в ЦОДах – основная задача систем климатики ЦОД!». Однако, майнинг – задача весьма специфическая, для которой среднегодовой простой до 5% процессорного времени не является чем-то критичным. Конечно, при таком уровне простоя крипто-инвестор немного «недомайнит», но не настолько, чтобы это явилось причиной больших затрат на системы резервирования и охлаждения крипто-ферм. Если рассматривать задачу построения специализированного ЦОДа именно под майнинг, вполне можно пожертвовать отказоустойчивостью, получив в виде компенсации показатель энергоэффективности PUE менее 1,1 и даже 1,05.

Для обычных ЦОД отключение сервера – это критичное событие, поэтому, в них используются дорогостоящие меры по обеспечение надёжности, включая климатику. Однако, для задач майнинга отключение нескольких серверов в ЦОДе не является критичным, если время простоя процессорного времени не будет превышать нескольких процентов.

Можно ранжировать требования к майнинг-ЦОДу по степени важности:

1. Простота конструкции (снижение капитальных затрат).
2. Повышение энергоэффективности (снижение операционных затрат на охлаждение) до уровня PUE=1,03.
3. Уровень среднегодового простоя серверов – не более 5% процессорного времени.

Простота конструкции и некритичный показатель среднегодового простоя побуждает отказаться от использования ИБП и кондиционеров. Для достижения уровня энергоэффективности майнинг-ЦОДа можно выбрать схему фрикулинга (свободного притока воздуха) с адиабатическим охлаждением (испарителем), как наиболее сбалансированную между требованиями сокращения затрат и достижения эффективности вычислений. Верхний предел температуры можно выбрать в +38^oC, поскольку, по данным метеорологов, выше этого значения в средней полосе России температура практически никогда не поднимается.

Только ли майнинг?

Простой и неприхотливый ЦОД для майнинга со схемой фрикулинга можно будет использовать и для многих других задач.

Например, в операторских сетях сейчас реализуется концепция вычислений для многорежимного доступа на границе сети МЕС (Multi-access Edge Computing), что является частью общей тенденции виртуалзации операторских сетей на вычислительных платформах ЦОД. Основой МЕС является множество небольших ЦОД, расположенных на границе сети, работающих в режиме взаимного резервирования.

Например, до последнего времени, основной частью базовых станций для мобильной сети был т.н. «базовый блок» BBU (Base Band Unit). Это предъявляло к конструкции базовой станции очень высокие требования, в т.ч. и по климатике вычислительного блока. Однако, при виртуализации сетевых функций, в направлении которой сейчас идут практически все операторы связи (во всяком случае, те, которые смотрят в будущее) BBU будут реализовываться в микро-ЦОДах МЕС в виде программных сетевых функций. И таких микро-ЦОДов скоро потребуется очень и очень много. К ним также не будут предъявляться высокие требования по отказоустойчивости серверов, поскольку работать они будут по принципу взаимного резервирования, который был абсолютно невозможен при реализации BBU внутри самих базовых станций.

Есть и другое перспективное применение для таких простых, неприхотливых и энергоэффективных ЦОДов. Это нарождающаяся концепция т.н. «туманных вычислений», Fog Computing. МЕС тесно с ней связана, и можно сказать, что МЕС – это одно из приложений Fog. Fog-сети предусматривают множество взаимосвязанных и взаимо-резервирующих вычислительных узлов.

Fog-сети предназначены, в основном, для приложений и услуг, которые плохо работают в архитектуре централизованного облака Cloud Computing, либо вообще не могут в ней работать. В основном, это область Интернета Вещей (IoT). Развитие IoT столкнулось с необходимостью фильтрации и предварительной обработки больших объёмов данных, получаемых с сенсоров и датчиков IoT, перед отправкой в центральное облако. Эту обработку можно производить в таких майнинг-ЦОДах, которых на границе сети скоро появится великое множество.

Таким образом, микро-ЦОДы с фрикулингом имеют хорошие перспективы и в области туманных вычислений, в т.ч. и МЕС. Они обеспечивают высокую энергоэффективность, достаточно надёжны, некритичны к условиям окружающей среды, могут быть развёрнуты на сети за несколько дней или даже часов, а не месяцев, как традиционный ЦОД с мощными системами климатики.