Data Center Degrowth - an Experimental Study

Abstract

Due to the massive increase in demand for cloud services, and popularity of mobile devices, the number of data centers and the amount of energy consumed by data centers is constantly growing. IT hardware does become more energy efficient according to Koomey's law, but the power proportinality of, e.g., servers and network switches is still quite poor.

In this thesis, the trends in data center energy consumption and efficiency is closely examined, and some alternative methods for reversing the trend of data center power consumption are considered. In the experimental phase, a pilot data center is built and a basic web service architecture is designed on top of it in order to study how optimization and allocation of resources affect the quality of experience of the service. The results from the measurements indicate that, for this particular system, a surprisingly small amount of application processing server instances was required for near optimal quality of experience.

Pilvipalveluiden kysynnän ja mobiililaitteiden suosion valtavan kasvun vuoksi palvelinkeskusten lukumäärä ja energiankulutus on maailmanlaajuisesti jatkuvassa kasvussa. Vaikka IT-laitteiston energiatehokkuus paraneekin jatkuvasti Koomeyn lain mukaisesti, on esimerkiksi palvelinten ja verkkokytkinten tehonkulutus edelleen varsin epädynaamista.

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan palvelinkeskusten energiankulutuksen ja energiatehokkuuden kehityssuuntia ja selvitetään vaihtoisia toimintatapoja yllä mainitun kehityssuunnan kääntämiseksi. Kokeellisesta osiota varten rakennettiin pilottipalvelinkeskus ja sinne suunniteltiin tavanomainen verkkopalveluarkkitehtuuri, jotta olisi mahdollista tutkia kuinka optimointi ja resurssien allokointi vaikuttavat palvelun käyttökokemukseen. Mittausten tulokset osoittivat, että tässä kyseisessä järjestelmässä yllättävän pieni määrä sovelluspalvelimia riittää lähes optimaalisen käyttökokemuksen tarjoamiseen.