A l’heure de l’inflation du prix de l’énergie, de la surcharge des réseaux d’électricité, des restrictions de construction de centres de données, de la numérisation des métiers et de l’essor de l’IA : comment les opérateurs cloud trouveront les ressources nécessaires ? Jeff Wittich, Chief Product Officer chez Ampere, nous livre son analyse.
Jeff Wittich Chief Product Officer chez Ampere
Les centres de données animent de nombreux débats, en raison de leur forte consommation d’énergie et de leur bilan énergétique élevé. Pour faire face à la croissance des données, de manière durable, les hébergeurs de données doivent d’abord réduire la consommation énergétique de leurs centres. Les processeurs ont un rôle majeur à jouer dans la réduction de l’empreinte carbone des datacenters, grâce à leur architecture novatrice.
D’après une étude, les serveurs sont considérés comme les plus gros consommateurs d’énergie du secteur informatique. Or, pour gérer son infrastructure numérique de manière performante et éco-responsable, une société doit placer l’architecture de ses serveurs au centre de ses priorités. Outre la durabilité et les coûts élevés de l’énergie, les pressions et les restrictions exercées par les législateurs plaident également en faveur d’une amélioration de l’efficacité des centres de données.
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Récemment, le centre de recherche de l‘UE pour l’efficacité énergétique a partagé un cadre pour évaluer l’efficacité énergétique des centres de données. Ce cadre vise à déterminer si un centre de données est conforme à la taxonomie européenne pour les activités durables. Initiée par la Commission européenne en 2018, la taxonomie européenne guide et mobilise les investissements privés pour faciliter la neutralité climatique d’ici à 2050.
La région d’Amsterdam, connue pour être un centre numérique européen, a déjà publié un moratoire en 2019 interdisant temporairement la construction de nouveaux centres de données. Les raisons invoquées étaient la grande quantité d’espace nécessaire et la pression exercée sur le réseau électrique régional. Francfort-sur-le-Main, la métropole allemande des centres de données, poursuit également une politique rigide en matière de construction de nouveaux centres de données. Les spécifications strictes de la ville pourraient rendre la construction de nouveaux bâtiments beaucoup plus difficile.
Alors, d’où viendra la puissance de calcul nécessaire à la poursuite de la numérisation ?
Plus de puissance de calcul et moins de consommation d’énergie – un problème digne de la quadrature du cercle ?
Les exploitants de centres de données connaissent un dilemme cornélien. D’une part, ils doivent devenir plus durables, répondre aux objectifs ESG et aux exigences réglementaires, et maîtriser leurs coûts d’électricité. D’autre part, il leur est de plus en plus difficile de s’étendre sur le terrain en raison des nouvelles réglementations en matière de construction. On attend pourtant des opérateurs qu’ils fournissent des capacités pour les services cloud en forte croissance et les nouvelles technologies à forte intensité de calcul, particulièrement avec l’essor de l’IA, du ML et de la réalité augmentée.
Pour s’adapter aux structures existantes, les entreprises doivent trouver des moyens d’intégrer davantage de puissance de calcul dans leurs baies existantes. Les processeurs basés sur les architectures ARM, connus jusqu’à présent principalement dans le secteur des systèmes embarqués, offrent ici des avantages évidents par rapport aux architectures x86 traditionnellement utilisées, en termes d’encombrement et d’efficacité énergétique.
L’une des principales limites des systèmes actuels est l’énergie disponible par rack. Celle-ci varie entre 6 et 14 Kilowatts dans les baies de stockage, même si dans les environnements hyperscale, elle peut atteindre 22 Kilowatts. Cette limite empêche les hébergeurs, dotés traditionnellement des processeurs x86, d’exploiter leurs baies de stockage pleinement.
Pour déployer leurs structures existantes à grande échelle, ils cherchent donc des solutions intégrant une puissance de calcul par rack élevée. Les processeurs reposant sur l’architecture ARM, initialement employés dans les systèmes embarqués, offrent de précieux avantages par rapport aux modèles x86, qui présentent des contraintes énergétiques et spatiales. Ces processeurs cloud natifs consomment 2,8 fois moins d’énergie que les modèles x86. Ils sont également applicables à tous types d’architectures, par exemple, top-of-rack (ToR) ou end of row (EoR).
Des CPUs cloud natifs à thread unique
Dans les datacenters, les processeurs sont les équipements les plus énergivores. Ils surchauffent et consomment de l’électricité en grande quantité pour traiter les données. L’objectif d‘une architecture ARM – fondée sur des processeurs à thread unique – est de consommer moins d’électricité, grâce à des circuits simplifiés.
Contrairement à une architecture reposant sur des processeurs multi-thread, une structure ARM économise des ressources. Les processeurs à thread unique ont une meilleure gestion de l’énergie : ils consomment moins d’énergie et produisent moins de chaleur, minimisant, par conséquent, le besoin de refroidissement des serveurs.
Dans l’idéal, ces processeurs fonctionnent à des fréquences élevées et constantes et sont dotés de grands caches privés à faible latence. Ils offrent ainsi des performances élevées et prévisibles, qui peuvent évoluer de manière linéaire et élastique pour les applications générales des centres de données.
Plus important encore, ils offrent plus de performances tout en consommant moins d’énergie – nettement moins que les processeurs x86. En outre, les processeurs ARM sont plus compacts et ont un encombrement plus faible que leurs homologues d’autres architectures. Il est ainsi possible de loger davantage de cœurs par rack et d’augmenter la puissance de calcul, sans consommer plus d’énergie.
Les processeurs cloud natifs ont été conçus pour assurer une performance continue, même en cas de pic d’activité, ce qui est extrêmement important dans un environnement cloud natif.
Les anciens processeurs x86 sont liés à des conceptions obsolètes imposées par les clients. Certes, ils offrent de bonnes performances, mais ils sont extrêmement énergivores et empêchent d’exploiter pleinement les racks. La surface des racks inexploitée et le manque de puissance des services cloud natifs sont à l’origine des datacenters polluants d’aujourd’hui. Les processeurs cloud natifs, en revanche, ont été conçus pour gérer des charges de travail efficaces et évolutives. En déployant cette nouvelle génération de processeurs, les opérateurs de centre de données peuvent réduire leur consommation d’énergie et leurs coûts d’exploitation, tout en économisant de l’espace.