Big Data
Spécial | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | Tout
D |
|---|
| DB | Data center sous marin | ||
|---|---|---|---|
Université d'Angers BESSENONEAU Floriane DENZE Baptiste FRAPPIER Clément PAYET Léhane ROYER Antonin SIMON Noémie
Vers un data center plus vert : Le data center sous marin Depuis l’apparition d’internet et des sites de stockages, de drive, de courriers électroniques ou encore de streaming, les datacenters sont plus que primordial et permettent le bon fonctionnement du web. Cependant leur consommation en électricité est très importante. Ils ont besoin d’énergie pour fonctionner mais aussi pour être refroidis. En effet 40% de l’énergie consommée par les datacenters est utilisée pour diminuer les températures élevées causées par la chaleur qu’ils émettent. Les systèmes de refroidissement sont donc gourmands en énergie et ont un impact direct sur l’environnement par l'émission de gaz à effet de serre. Les datacenters sont donc pointées du doigt par les organisations défendant l’environnement. Il est alors urgent de développer et de mettre en place des méthodes qui dans le futur pourront faire baisser la pollution émis par les datacenters. Une des solutions des plus novatrice est encore en phase de test. Vous pourrez retrouvé d’autre solution dans l'article suivant "Les green data centers".Elle montre des avantages tout à fait remarquable. En effet l’idée de data center sous- marin est apparue en 2018 sous le nom de projet Natick par Microsoft.Ce caisson de 864 serveurs, soit 12 mètres, a été plongé à 35 mètres de profondeur au large de l’Écosse. Il représente une quantité de stockage de 27,6 pétaoctets, jugée suffisante par la multinationale pour sa phase de test. (1)(2) Le but étant de baisser drastiquement la consommation électrique due au refroidissement des data center. Les procédés, afin d’aboutir au résultat voulu, sont les suivants : un data center pour être viable ne doit pas souffrir de la corrosion et doit maintenir sa température entre 20 et 25°C qui doit surtout être constante. C’est là que le rôle de l’eau intervient en tant que refroidisseur. En effet, le stabiliser au fond de l’océan permet d’avoir une température qui garde une constance importante dû aux conditions météorologiques quasi immobiles à cette profondeur. L’eau reste donc à la température idéale tout le long de l’année. Grâce à cette révolution le taux de défaillance d’un data center sous-marin ne pointe qu’à 12% , ce qui est plutôt faible compte tenu du taux lourd des data- center terrestre. (2)(5) « Au premier coup d’œil, nous avons pensé qu’il y avait un grand écart entre les centres de données et les sous-marins, mais en réalité ils ont beaucoup de synergies » (6)  (1) L’idée des data center sous marin on pu être inspiré grâce aux multiples technologie sous marine déjà existantes. En effet les câbles ayant pour but d’amener internet d’un espace un a un autre ou encore les sous marin sont des idées inspirante pour les data center. Malgré tout, des problèmes subsistent encore. Le moindre souci sur le data center qui doit être corrigé par l’homme entraîne des moyens financiers importants. Les techniciens doivent pouvoir plonger à cette profondeur et être capables de régler le problème assez rapidement (2)(4) L’impact environnemental : Un problème qui n’en est pas un !  (2). En effet la question est légitime. Mais il faut reconnaître que ces data-center n’ont pas apporté de problème écologique du tout a l’échelle de ce data center. Le nombre de crevettes dans cette zone a augmenté grâce à la création d’un micro-écosystème autour de ce caisson. Malgré tout la chaleur que ce data center dégage est minime et si plus de data center était plonger dans l’océan l’impact serai peut être néfaste pour les écosystèmes.L’Écosse étant particulièrement connue pour sa pêche à la crevette a pu en tirer un avantage aussi jusqu’à maintenant. (1) ( cours du Pr J.Fleurence à l’université de Nantes ) Néanmoins il ne s’agissait que d’une phase de test. Des data center plus volumineux et plus nombreux ne seraient-ils pas plus problématique pour le milieu marin ? SOURCES : IMAGES : Lien : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ifremer_- _Cyana.jpg (1) licence :
Author = 2005 Jérome SAUTRET Lien : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Langostinos-rafax.JPG (2) Auteur : Rafael Ortega Díaz licence : This file is licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. | |||
| FC | Définition des Data Centers | ||
|---|---|---|---|
Data Centers : qu'est ce que c'est ? Autrices et auteurs : BESSONNEAU Floirane DENIZE Baptiste FRAPPIER Clement PAYET Léhane ROYER Antonin SIMON Noémie Un data center ou centre de données est un site regroupant des installations informatiques qui ont pour but de stocker des données mais aussi de les distribuer à travers un réseau ou un accès internet. (1.1 et 1.2) Un centre de données est utile pour toutes les entreprises qui possèdent des bases de données ou autre puisqu'elles permettent d’héberger leurs activités. Ces installations peuvent être privées ou bien peuvent regrouper plusieurs clients, c’est-à-dire plusieurs entreprises ou sites regroupés dans un centre. Un data center peut regrouper toutes sortes de données comme les courriels, la gestion de la relation client et bien d’autres. Pour une entreprise, stocker ses données dans un centre de données est un énorme avantage. En effet, c’est la méthode de stockage la plus fiable, élaborée avec des technologies de pointe et qui est en constante évolution. De plus, la sécurité pour les données y est maximale. Un data center a un fonctionnement précis et ne s’arrête jamais. Il travaille 24h/24 et 7j/7 grâce à une infrastructure imposante avec de nombreux systèmes d’alimentation pour éviter les coupures. L’accès aux données est donc garanti toute l’année. (2.1 et 2.2) On y trouve de nombreux routeurs, serveurs, communicateurs, disques durs qui fonctionnent ensemble pour avoir un maximum d’efficacité. Ces sites physiques sont imposants, et tous les composés consomment de l’énergie pour fonctionner.  Ces derniers sont regroupés sous forme de baies, permettant d’organiser le matériel qui les compose, chacun ayant son utilité. En effet, les ordinateurs à eux seuls ne sont pas suffisants pour accomplir la gigantesque charge de travail demandée ; ils sont donc assistés par des supports aussi bien physiques que virtuels, qui les entretiennent et permettent la communication entre eux. Dans une baie, l’entretien physique de l’ordinateur se fait en premier lieu par une climatisation, qui permet de refroidir sa température. Il existe plusieurs méthodes différentes avec chacune leurs avantages et inconvénients. On retrouve aussi des filtres à air permettant d’éviter l’intrusion de poussières volatiles qui pourraient endommager les machines. Un système de protection contre les incendies a aussi été spécialement conçu pour ces infrastructures, qui concentrent de nombreux produits inflammables. Etant donné qu’il est impossible de déverser des litres d’eau sur le matériel sans l’endommager, on emploie généralement des techniques d’extinction de feu par dispersion de microgouttelettes ou de gaz inerte. Le plancher sur lequel les baies sont posées est surélevé, permettant une bonne aération, tout en facilitant le passage des câbles de branchement. Parmi ceux-ci, on retrouve les câbles d’alimentation, apportant l’énergie nécessaire aux batteries d’ordinateurs, mais aussi aux batteries des blocs d’alimentation d’urgence de l’unité de secours, pour empêcher toute panne éventuelle. Il y en a cependant de nombreux autres, tels que les câbles de cuivre torsadés pour être connectés en Ethernet, ou encore la fibre optique, permettant tous deux une liaison inter-routeur, avec une liaison inter-sites en plus possible pour la fibre. (3) Le routeur fait partie des nombreuses composantes de la baie gérant le réseau : c’est l’un des deux modes de communication de celle-ci. Il a pour principe de transmettre des « paquets », des morceaux de message découpé qui seront par la suite recollés, et ce par le chemin le plus court possible. (4.1 et 4.2) Le second mode de communication envisageable est le commutateur, présent sous forme de boitier comportant de nombreux ports. Il permet de relier plusieurs câbles et fibres entre eux, formant ainsi un réseau informatique. L’information est redirigée vers le port qui la concerne, se frayant un chemin vers son receveur ; mais ce trajet n’est pas forcément le plus court ! (5.1 et 5.2) Pour la sécurité des données empruntant ces voies de communication, il existe des supports virtuels, tels que les systèmes de détection d’intrusion de logiciel. Les pares-feux quant à eux sont aussi bien virtuels que physiques ; ils surveillent les flux de données afin de ne laisser passer que les communications autorisées. (6.1 et 6.2)Pour finir, les passerelles sont des composants polyvalents de la baie : il y en a de plusieurs types, séparés selon leur niveau ; le routeur en fait partie. Elles relient le réseau local au réseau internet, mais peuvent aussi avoir d’autres utilités, comme celle de pare-feu, de contrôle qualité des conditions de trafic…(7.1 et 7.2 ) Image de Data Center du CERN (8)  Actuellement, le plus gros Data Center se trouve en Chine (LangFang), il fait environ 585.000 m2. Mais ce record sera bientôt battu par un Data Center en construction dans l’Arctique, plus précisément dans le Nord de la Norvège. Celui-ci attendra les 600.000 m2. Encore plus grand, l’entreprise Switch a pour projet de construire un centre qui atteindrait les 669.000 m2. Le nombre de Data Center augmente énormément avec l’essor de l’ère du numérique et le perfectionnement des outils internet. Les Data Center assurent aussi un haut niveau de sécurité pour les entreprises, ce qui les pousses à stocker leurs données dans ces centres. Aujourd’hui, le Data Center Map recense plus de 4000 data Center dans le monde. En France, on en compte plus de 140. (9.1 et 9.2) L’Université d’Angers va bientôt avoir son propre Data Center. Celui-ci est en construction et devrait voir le jour en 2021. (10) Aujourd’hui, les data centers sont indispensables au fonctionnement de notre société et il serait impensable de vouloir les supprimer. Pourtant, malgré leur grande utilité, ils posent problème à cause de leur impact environnemental. En effet, énormément de composants sont nocifs pour l’environnement, sans compter les énergies fossiles consommées pour leur fabrication puis pour fournir l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. (voir l'article : Le prix de la sauvegarde de nos données). Image du Data Center de Facebook vue de l'intérieur (11) (1.1) https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/informatique-data-center-15675/ (1.2) https://www.cisco.com/c/fr_fr/solutions/data-center-virtualization/what-is-a-data-center.html (2.1) https://www.cisco.com/c/fr_fr/solutions/data-center-virtualization/what-is-a-data-center.html (2.2) https://fr.wikipedia.org/wiki/Centre_de_donn%C3%A9es (3.1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Centre_de_donn%C3%A9es#Composantes (3.2) https://www.commentcamarche.net/contents/1254-data-center (4.1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Routeur (4.2) https://www.lebigdata.fr/routeur-definition (5.1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Commutateur_r%C3%A9seau (5.2) https://www.tomshardware.fr/comprendre-le-switch-reseau-commutateur/ (6.1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Pare-feu_(informatique) (6.2) https://www.cisco.com/c/fr_fr/products/security/firewalls/what-is-a-firewall.html (8) :
(9.1) https://www.journaldunet.com/solutions/cloud-computing/1191577-quelle-est-la-repartition-des-data-centers-en-france-par-region/#:~:text=C'est%20le%20constat%20que,de%20156%20bas%C3%A9https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/big-data-plus-grand-datacenter-monde-sera-construit- (9.2) https://www.futura-sciences.com/tech/actualites/big-data-plus-grand-datacenter-monde-sera-construit-arctique-68290/(10) Data center - Université Angers (univ-angers.fr) (11) : https://www.groundreport.com/importance-colocation-data-centres-india/, “image certifié libre de droit par Ecosia, si le propriétaire de l’image se reconnait, contactez caroline.devred@univ-angers.fr” | |||
L |
|---|
| SN | Le prix écologique de la sauvegarde de nos données | |
|---|---|---|
Le prix écologique de la sauvegarde de nos données Autrices et auteurs : BESSONNEAU Floirane DENIZE Baptiste FRAPPIER Clement PAYET Léhane ROYER Antonin SIMON Noémie Aujourd’hui, dans notre monde hyperconnecté, les data centers sont indispensables pour stocker toutes sortes de données. Ces machines sont très puissantes et ont un fonctionnement complexe qui nécessite un apport constant d’énergie. Au fil des années, cette quantité d’énergie consommée augmente avec le besoin de stocker de plus en plus d’informations dans les centres de données, générant ainsi beaucoup de chaleur qu’il faut évacuer. On peut ajouter à cette note écologique déjà salée les matériaux composant les baies, aboutissant à un vrai problème environnemental des data centers. Les data centers ont besoin d’être alimentés en électricité en permanence pour fonctionner 24h/24, 7j/7 toute l’année, afin que les données stockées puissent être accessibles tout le temps par les utilisateurs. Et oui, notre envie de pouvoir accéder aux informations en continu n’est pas sans conséquences ! Cette électricité permet avant tout de faire fonctionner les centres de données qui sont très énergivores : ce sont des ordinateurs fonctionnant à pleine puissance sans jamais s’arrêter. Mais près de la moitié (40%) de l’électricité consommée sert seulement au refroidissement des Data Centers (1)(2) car une grande partie de l’énergie de fonctionnement se dissipe sous forme de chaleur. Pour ne pas détériorer le matériel et maintenir les centres en état de fonctionnement, il faut obligatoirement les réfrigérer en permanence. En France en 2015, la consommation en électricité des Data Centers atteignait 3 térawatt-heure (TWh) (3.1)(3.2) sachant qu’un TWh est égal à 1000 milliards de Wh. Ce chiffre est plus important que la consommation d’énergie de la ville de Lyon (4)(3.2) et cela représente 8% de la consommation électrique nationale (1)(3.1). A une autre échelle, la consommation électrique des centres de données atteint selon les sources 3 à 10% de la consommation mondiale (1)(2). Si toute cette énergie était de l’énergie propre, de l’énergie verte, l’impact des Data centers sur ce plan serait moindre. Malheureusement ce n’est pas encore le cas et la production d’électricité pour les centres aggrave le réchauffement climatique. Aujourd’hui, les datas centers sont responsables de l’émission de 2% des gaz à effet de serre et selon les prédictions des experts, ils pourraient être responsables de 14% des émissions en 2040 (1)(5). Le graphique suivant montre que les émissions de CO2 des data centers étaient aussi importantes que celles du Nigeria en 2008 (20). On peut alors penser qu’aujourd’hui elles ont augmenté et dépasse maintenant de loin les émissions du Nigeria. Les data centers sont un gouffre en électricité et le refroidissement par climatisation occupe une part importante de cette consommation en énergie, il est alors primordial de concevoir à l’avenir de nouvelles méthodes moins énergivores et tout aussi efficaces. Actuellement, différentes techniques de refroidissement existent. Chacune a ses avantages et ses inconvénients mais elles ont toutes le même but : maintenir le système en état de marche. Les data centers consomment beaucoup d’énergie pour le refroidissement, les hangars accueillants des serveurs doivent maintenir une température entre 20 et 25°C(6.1)(6.2). Les data centers qui sont composés de centaines de serveurs fonctionnent en continu et produisent énormément de chaleur (6.1)(6.2). C’est pourquoi, afin de conserver ses serveurs, il faut à tout prix faire descendre la température. Depuis des années les ingénieurs recherchent et développent de nouvelles techniques afin de concilier bonnes performances et économie. Comme dit précédemment, près de la moitié de l’énergie utilisée par les data centers est consacrée au refroidissement (6.1)(6.2). Ce chiffre peut varier en fonction de l’âge des serveurs et de la technologie utilisée pour leur conception. La
Une autre technique très utilisée est le refroidissement par confinement. Cette méthode consiste à utiliser de façon plus efficace l’air froid produit par les climatiseurs. C’est-à-dire, améliorer les flux d’air. Pour cela il faut éviter que l’air chaud et froid se rencontre et se mélange. Ainsi dans les datacenters, des allées froides et des allées chaudes seront confinées pour empêcher tout mélange d’air. L’air froid produit par le système de refroidissement sera parfaitement utilisé (11)(12). Pour les pays où le climat est chaud, la technique du free cooling est difficilement applicable, car l’écart entre la température intérieure et extérieure n’est pas suffisante pour refroidir les hangars. C’est pourquoi, le refroidissement par évaporation est utilisé. Il consiste à vaporiser de l’eau dans les bâtiments chauds. Par l’effet de la chaleur, l’eau va s’évaporer et va diminuer la température (11)(13). Toutes ces techniques ne sont pas applicables partout, un datacenter voulant changer son mode de refroidissement n’est pas forcément adapté à toutes les méthodes possibles. En effet, tous les data centers diffèrent dans leur gestion des multiples problèmes auxquels ils sont confrontés, impliquant diverses méthodes de résolution passants par leur conception et les technologies qui y sont employées. Cependant, ils se réunissent sur un point : les composants. Ces derniers sont nombreux et sont aussi au centre du débat sur la pollution des datas center.
De nouveaux dispositifs sont mis en œuvre pour réduire l’impact environnemental de la consommation énergétique des data centers, notamment par l’utilisation de panneaux photovoltaïques tel que chez Apple (16.1 et 16.2). L’énergie qui en sort n’est pourtant pas aussi « verte » qu’on le laisse à penser : contenant du silicium, un seul de ces panneaux coûte à l’environnement environ 70 kg de CO2. (17.1 et 17.2) Sachant que la demande en matériel informatique ne cesse de croître et que nous manquerons de matières primaires d’ici quelques dizaines d’années, un certain intérêt est porté au recyclage des composés en eux-mêmes plutôt qu’à leur remplacement. Ce processus est possible mais encore très peu utilisé de nos jours à cause de son coût. En effet, les alliages appliqués aux métaux rares par les industriels sont très difficiles à défaire ; la matière recyclée qui en sort est donc plus chère que la matière directement prise à sa source.(18.1 et 18.2) Finalement, des outils environnementaux ont tout de même été spécialement conçus pour les data centers, tel que des évaluations et des bases de données, qui visent à renseigner et donc améliorer le choix des produits intégrés aux structures, afin qu’ils soient réparables plutôt que remplaçables. (19.1 et 19.2) Après ces constatations, il semble évident que les data centers ont du progrès à faire ne serait-ce que pour réduire l’énergie nécessaire pour le refroidissement et adopter des composants recyclés plutôt que des matériaux tout juste extraits. Des scientifiques et ingénieurs cherchent activement des nouvelles méthodes de fonctionnement ou de fabrication afin qu’il soit possible, à l’avenir, de stocker les données du monde entier sans aggraver la situation écologique et climatique. (1) : https://www.lebigdata.fr/data-centers-environnement (2) : https://www.lexpress.fr/actualite/refroidir-nos-datacenters-un-vrai-casse-tete_2028689.html (3.1) : http://citygreen.eu/consommation-electrique-data-center/ (4) : https://ufe-electricite.fr/ (6.1) : https://www.lexpress.fr/actualite/refroidir-nos-datacenters-un-vrai-casse-tete_2028689.html (8) : https://www.abcclim.net/free-cooling.html (10) : https://www.lemonde.fr/pixels/article/2016/06/03/les-datas-du-grand-froid_4932566_4408996.html (12) : https://www.lemagit.fr/article/Les-methodes-modernes-de-refroidissement-pour-votre-datacenter (13) : https://www.condair.fr/applications/sujets-sur-l-humidification/le-refroidissement-par-evaporation (14.1) : https://www.lebigdata.fr/data-centers-environnement (14.2) : https://www.lemonde.fr/technologies/article/2007/06/14/ordinateurs-pollueurs_916629_651865.html (16.1) : https://www.lebigdata.fr/data-centers-environnement (17.2) : https://ecoinfo.cnrs.fr/2010/10/20/5-impacts/ (18.2) : https://ecoinfo.cnrs.fr/2014/09/03/3-le-recyclage-des-metaux/ (19.2) : https://www.greenit.fr/epeat/ (20) : - auteur : Vincent Vidal - lien URL : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphique_%C3%A9missions_de_CO2_centres_de_donn%C3%A9es.png - licence : Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International (21): - auteur : Antonin Royer, - licence : respecter les conditions de la licence Pixabay License, image d’origine : - auteur : 简体中文 (Akela999) - lien URL : https://pixabay.com/photos/electrical-data-center-2476782/ - licence : Pixabay License (22) : - auteur : Trueblood786 - lien URL : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pakistan_Chrome_Mines20120126_16100237_0003.jpg?uselang=fr Schéma du free cooling naturel - auteur : Antonin Royer - non libre de droit | ||
méthode la plus ancienne est la climatisation. De gros climatiseurs sont placés dans les hangars stockant les serveurs, cependant ils sont extrêmement consommateurs en énergie et donc très coûteux et polluants. Il faut donc trouver de nouvelles solutions qui depuis quelques années sont de plus en plus nombreuses, à commencer par le free cooling, une méthode innovante qui se développe dans le monde entier. Cette pratique écologique consiste à utiliser le flux d’air naturel pour refroidir les pièces contenant les serveurs. L’air froid de l’extérieur entre par le sol de la pièce et l’air chaud sort dehors par le plafond (6)(7). Le free cooling peut être naturel si le renouvellement d’air se fait grâce à des fenêtres que l’on ouvre ou non en fonction du besoin (voir schéma) (7)(8). Il peut aussi être mécanique si le changement d’air se fait à l’aide de ventilateurs pour accélérer le phénomène. Ce dernier est évidemment plus cher que le free cooling naturel mais représente quand même une économie d’énergie par rapport aux climatiseurs (9). Pour utiliser le free cooling il est préférable que les data centers soient installés dans des territoires ayant un climat plutôt froid, à l’image de Facebook qui en 2013 à inauguré son nouveau datacenter utilisant le free cooling au nord de la Suède (10). Cette technique a permis à la firme américaine de baisser ses factures en électricité, le refroidissement représente maintenant 10% de sa consommation en énergie.
Le hardware des data centers concentre de nombreux composants nocifs pour l’environnement du fait de leur extraction, de leur production et de leur simple nature. Que ce soit pour le système général, les moyens de refroidissement ou l’emploi de batteries de backup, ces composés chimiques et hautement toxiques sont essentiels au bon fonctionnement de la structure. Rien que pour la fabrication d’un seul ordinateur, on utilise près de son pro