Determinando Capacidades de Energia, Refrigeração e Espaço ao Consolidar Data Centers

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1 Determinando Capacidades de Energia, Refrigeração e Espaço ao Consolidar Data Centers White Paper 177 Revisão 1 Por Wendy Torell e Patrick Donovan > Sumário Executivo Ao planejar a consolidação de vários data centers Conteúdo clique em uma seção para ter acesso a ela Introdução 2 em data centers existentes, quase sempre é difícil Determinando capacidades estabelecer as diversas capacidades e recursos de em data centers existentes 2 infraestrutura física de cada site. Essas informações são uma entrada fundamental para decidir que sites se Uma abordagem padronizada 3 tornarão os data centers receptores. Este documento descreve como especificar esses requisitos em termos padrão e como estabelecer as condições atuais e os para avaliar sites Conclusão 9 recursos futuros de cada data center envolvido em um projeto de consolidação. Recursos 10 by Schneider Electric White Papers são parte da livraria de White papers Schneider Electric, produzidos pelo centro científico de data centers Schneider Electric DCSC@Schneider-Electric.com

2 Introdução Na preparação para um projeto de consolidação de data center, existem etapas que precisam ser executadas para que sejam tomadas boas decisões sobre o quanto poderá ser consolidado e que sites deverão se tornar data centers receptores. Assim como ativos de TI, largura de banda de rede, potência computacional e o nível de virtualização são determinados como parte da análise de consolidação, também é fundamental ter uma compreensão precisa dos recursos de infraestrutura física de cada site. Este documento trata especificamente de energia da instalação, refrigeração e o espaço físico. Não fazer a contabilização adequada disso pode levar a problemas sérios, incluindo o provisionamento de recursos em excesso ou, por outro lado, não ter capacidade suficiente de energia, refrigeração ou espaço para atender as necessidades do usuário A capacidade, a utilização e a escalabilidade atuais para crescimento futuro precisam ser compreendidas antes da decisão de que data centers se tornarão o host receptor. Entretanto, em vários casos, essas informações são desconhecidas. E, uma vez que pode haver amplas disparidades nas estruturas de tamanho, arquitetura e gerenciamento e relatórios entre os data centers envolvidos em um determinado projeto, a especificação desses recursos pode parecer uma tarefa gigantesca. Este documento descreve uma abordagem simples, econômica e padronizada para estabelecer as condições atuais e os recursos futuros de cada data center. Determinando capacidades em data centers existentes Avaliar as capacidades de energia, refrigeração e espaço de um data center existente é uma etapa fundamental para a compreensão da adequação de um site para que ele se torne um data center receptor em um esforço de consolidação. Entretanto, a maioria dos operadores de data center de hoje têm dificuldade de responder perguntas simples como: Qual é a classificação de projeto (kw) do meu data center? Qual é a capacidade de espaço atual do meu data center? Quanta potência em massa e refrigeração estão disponíveis em meu data center? Quanta energia e distribuição de refrigeração estão disponíveis em meu data center? O que está impedindo o meu data center de adicionar mais carga de TI? Em que densidade o meu data center está funcionando? Muito desta dificuldade deriva do fato de que não há uma linguagem padrão para conversar sobre capacidade da infraestrutura física em um data center. E, além disso, não há um processo padrão para comparar um site a outro e tomar decisões racionais. Considere dois data centers Um com potência em massa (No-break) e refrigeração (eliminação de calor) em excesso mas que está sofrendo de graves pontos de calor no espaço vazio devido a uma fraca distribuição de refrigeração e o outro utilizando a potência em massa e a refrigeração em capacidade máxima mas com distribuição de ar efetiva e espaço vazio disponível suficiente. Qual é o melhor candidato a se tornar o data center receptor? Análises de avaliações de potência de data center e de refrigeração de baixo custo e de dinâmicas de fluido computacional (CFD) podem ajudar a responder essas perguntas. Entretanto, a maioria das avaliações de data center são caras, exclusivas e não oferecem resultados que possam ser comparados em uma população de data centers. Uma avaliação que pode ser repetida usando uma declaração padronizada de trabalho e um formato de relatório padronizado simplifica o processo, reduz os custos e oferece dados em um formato em que eles possam ser comparados em data centers. A próxima seção descreve um método padronizado para avaliar capacidades de energia, refrigeração e espaço de um data center existente. Esse método também avalia outras variáveis pertinentes à seleção de que Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 2

3 instalação (ou instalações) será a mais adequada a ser o data center receptor em um projeto de consolidação. Uma abordagem padronizada para avaliar sites Para caracterizar completamente as capacidades de energia, refrigeração e espaço, além dos recursos de densidade de cada data center, o seguinte deve ser incluído em uma avaliação: Avalie a capacidade de infraestrutura crítica e a utilização atual usando a terminologia padrão definida abaixo Determinar a eficácia da distribuição de refrigeração Avaliar a condição do equipamento de energia e de refrigeração Fazer recomendações para otimizar capacidades de equipamento existente Estabelecer a viabilidade de expansão para crescimento futuro Determinar a capacidade de densidade máxima atual por meio de análises CFD 3D de temperatura e fluxo de ar (consulte a Figura 1 para declaração de trabalho de exemplo) quando o software de gerenciamento de capacidade não estiver ativado Fazer recomendações para otimizar capacidades de densidade de equipamento existente Figura 1 Exemplo de declaração de análise CFD de trabalho para determinar a capacidade de densidade A Figura 2 oferece um trecho de um relatório que ilustra a capacidade de refrigeração avaliada usando a metodologia descrita acima. Abaixo, dois estudos de caso que ilustram a utilidade de tais avaliações. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 3

4 Estudo de Caso 1: Avaliação de 5 data centers dos fuzileiros navais Em agosto de 2011, a Schneider Electric recebeu a tarefa de avaliar os sistemas de infraestrutura, a configuração operacional e o layout físico de cinco data centers dos fuzileiros navais para identificar alterações no data center que gerariam economia de energia, redução de despesas operacionais e maior disponibilidade. Quatro de cinco sites foram determinados como de custo proibitivo para expansão ou atualização, e foi recomendada a consolidação de todos os cinco locais no site de Pendleton, mais novo. As avaliações padronizadas da Schneider Electric tornaram isso possível, por meio de uma linguagem e de uma metodologia comuns, para comparar com precisão os recursos dos cinco locais. Estudo de Caso 2: Avaliação do data center EPA em Potomac Yard Avaliação de Green Grid Avaliação do Data Center EPA de Camada Intermediária em Potomac Yard O EPA e a Green Grid assinaram um memorando de entendimento (MOU) em abril de 2008 para estabelecer um contrato de trabalho para a avaliação de um data center EPA de pequeno a médio porte. A Schneider Electric participou com a Green Grid na condução da avaliação real. A intenção era oferecer recomendações específicas para melhorias da eficiência de energia no data center estudado, como também compartilhar os resultados, as metodologias e as recomendações entre o EPA e as agências governamentais relacionadas. A PUE de pré-avaliação foi 2,9 e a avaliação concluiu que uma PUE potencial de 1,8 era possível. Entretanto, foi determinado que as melhorias de capital necessárias para atingir essa PUE tinham um ROI e um período recuperação de investimento de baixos. Em vez disso, foi recomendado que a eficiência fosse baseada em todas as alterações e adições feitas no data center de forma contínua. Figura 2 Exemplo de um relatório de avaliação de capacidade Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 4

5 Terminologia padrão Os termos a seguir oferecem uma base para a comunicação e a avaliação das capacidades e dos recursos de diferentes data centers: Capacidade do data center Esta é a carga máxima de TI que o data center pode suportar. Capacidade extra É a capacidade excessiva real atual que pode ser utilizada agora mesmo para novos equipamentos de TI. Capacidade subutilizada É a capacidade que não pode ser utilizada por cargas de TI devido ao projeto ou à configuração do sistema. A presença da capacidade subutilizada indica um desequilíbrio entre duas ou mais das seguintes capacidades: Área e espaço em rack Medições de Distribuição de energia Refrigeração Distribuição de refrigeração White Paper 150 Gerenciamento da Capacidade de Energia e Refrigeração para Data Centers A determinação de capacidades extra ou subutilizada de sites existentes exige diferentes níveis de abstração para diferentes subsistemas no data center. Por exemplo, potência em massa e equipamento de refrigeração como No-break, gerador ou refrigerador no nível de instalação seriam descritos e medidos no nível da sala, enquanto que equipamento de refrigeração e de distribuição de energia como PDUs ou sistemas de refrigeração orientados a rack ou a linha seriam descritos e medidos no nível do grupo, da linha ou do rack. O White Paper 150, Gerenciamento de capacidade de energia e refrigeração para data centers, oferece mais explicações sobre esses termos. Métricas padrão para caracterizar a capacidade e a capacidade de densidade A Mesa 1 representa uma lista recomendada de métricas padrão a serem incluídas na avaliação da capacidade de infraestrutura física, garantindo uma avaliação justa de site para site. Essas métricas oferecem uma percepção não só da capacidade geral do data center, como também de onde existem gargalos na capacidade. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 5

6 Sistema internacional Capacidade elétrica em massa Definição A capacidade de TI utilizável (kw) de subsistemas de potência em massa: No-break, gerador, painel de distribuição no nível da instalação Notas Identificar o subsistema de potência em massa com a menor capacidade de TI utilizável Mesa 1 Métricas de capacidade padronizadas propostas Capacidade de refrigeração em massa Capacidade de distribuição de energia Capacidade de distribuição de refrigeração A capacidade de TI utilizável (kw) de subsistemas de refrigeração em massa: componentes de eliminação de calor (isto é, refrigerador, torre de refrigeração) A capacidade de TI utilizável (kw) de subsistemas de distribuição em massa: PDUs, circuito derivado A capacidade de TI utilizável (kw) de subsistemas de distribuição de refrigeração: /linha/cracs de rack/crahs de perímetro Identificar o subsistema de refrigeração em massa com a menor capacidade de TI utilizável Identificar capacidade de TI utilizável, avaliada por linha ou grupo e somado para obtenção do total Identificar capacidade de TI utilizável, avaliada por linha ou grupo e somado para obtenção do total Capacidade do data center Carga total máxima de TI atual A carga de TI utilizável máxima (kw) que pode ser suportada Carga máxima de TI (kw) medida (para cargas dinâmicas, necessárias para rastrear por um período) Valor de kw mínimo acima de 4 capacidades Comumente avaliadas de saídas de PDU e somadas para obtenção do total É importante compreender que as classificações indicadas pelo fabricante dos diversos subsistemas do data center não refletem a capacidade disponível para o equipamento de TI. Para determinar a capacidade de TI utilizável de cada sistema, o seguinte deve ser deduzido da indicação do fabricante: Desclassificação de margem de segurança Requisito de redundância Cargas diferentes de TI no subsistema White Paper 120 Diretrizes para a Especificação da Densidade de Potência do Data Center Além da capacidade de potência e de refrigeração, a capacidade de densidade é crucial para a avaliação de que sites podem ser facilmente adaptados a futuras necessidades de TI. A arquitetura de distribuição de refrigeração e a configuração têm um grande impacto na densidade dos racks de TI no espaço. E a capacidade de densidade do site influencia diferente na capacidade de espaço. Mesmo se não houver muito espaço de TI disponível em um site em particular, quando a arquitetura de distribuição de refrigeração puder lidar com densidades maiores do que as existentes nos racks de TI de hoje, o site poderá ser adaptado a zonas de densidade maiores, permitindo que espaço seja liberado para racks de TI adicionais. A Mesa 2 ilustra métricas adicionais necessárias para cada site para comparar a capacidade de densidade e capacidade de espaço. O white paper 120, Diretrizes para a Especificação da Densidade de Potência de um Centro de Dados, oferece mais informações sobre como a densidade média e de pico ajudam a densidade de um data center. Com as informações da Mesa 1 e da Mesa 2 para cada site, uma comparação detalhada pode ser feita em relação a capacidade e capacidade de densidade. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 6

7 Sistema internacional Número de racks Disponibilidade de espaço em U Espaço de andar de TI não utilizado disponível Potência média por gabinete Pico para razão média (%) Potência máxima por gabinete Definição Número total de racks em espaço de TI atualmente no local Espaço em U disponível em racks existentes Número total de racks que podem ser adicionados a espaço de TI existente A densidade de potência média por rack atual (kw/rack) A energia máxima esperada ou permitida dividida pelo valor médio A capacidade de densidade média máxima de infraestrutura existente Notas Número de racks por linha e somados para obtenção do total Usado para determinar se o espaço é uma restrição para a adição de hosts de servidor físicos Com base em larguras de espaço definido/rack baseado em corredor e na infraestrutura de suporte necessária Avaliado no nível do grupo e no nível da sala Isso afeta a quantidade de capacidade subutilizada em distribuição de energia e de refrigeração Isso ajuda a determinar o potencial crescimento de densidade de infraestrutura existente Outros critérios de decisão Uma vez que a capacidade pós-consolidação atual e imediata e as especificações de densidade são determinadas, há outros fatores a serem considerados antes da decisão de que sites serão escolhidos para receber ativos de TI de outros data centers. White Paper 143 Projetos de data centers: Modelo de crescimento Expansão para futuro crescimento Se o plano de crescimento sugerir que a capacidade do data center necessária no futuro excederá a capacidade atual, o site deverá ser avaliado em relação a restrições que possam impedir a expansão. White paper 143, Projetos de Data Center: Modelo de Crescimento, mostra uma maneira simples e efetiva de desenvolver um plano de capacidade para um data center Idade da infraestrutura física Sistemas mais antigos podem não ser escalonáveis, têm a probabilidade de ser menos eficientes e podem estar próximos do fim de suas vidas úteis, exigindo manutenção ou substituição caras e que possivelmente causem interrupções. White Paper 154 Medição de Eficiência Elétrica de Data Centers White Paper 122 Diretrizes para a Especificação da Criticaldade/Níveis de Camada do Data Center Eficiência A arquitetura de refrigeração tem um papel importante na eficiência da infraestrutura. Uma grande diferença em eficiência pode compensar alguns dos potenciais benefícios que um data center pode ter. O White paper 154, Medição da Eficiência Elétrica para Data Centers, descreve uma linguagem padrão e um método para a medição da eficiência do data center. Redundância O nível necessário de redundância de energia e refrigeração também pode causar um impacto na decisão de qual data center deve ser o destino da consolidação. O White paper 122, Diretrizes para Especificação da Criticalidade/Níveis de Camada do Data Center, descreve como escolher um nível de criticalidade adequada, além de orientação de como manter seu nível de redundância selecionado. Recurso de software de gerenciamento de instalação Um site com um sistema de gerenciamento efetivo pode ter uma classificação maior porque é mais capaz de gerenciar os recursos de infraestrutura em ambientes de TI dinâmicos e mais densos. O White Paper 150, Gerenciamento de capacidade de energia e refrigeração para data centers, descreve os princípios para atingir o gerenciamento efetivo. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 7

8 White Paper 82 Segurança Física em Instalações de Missão Crítica Segurança física Os requisitos de segurança de pós-consolidação devem ser determinados e comparados em relação aos sistemas existentes. O white paper 82, Segurança Física em Instalações de Missão Crítica, descreve os sistemas e as práticas recomendadas para segurança física em um data center. Intimamente relacionada à segurança física é a avaliação dos riscos de localização que poderia afetar as operações do data center. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 8

9 Conclusão Possuir um conjunto padrão de métricas e um método padrão de avaliação de todos os data centers em um esforços de consolidação é fundamental para o planejamento de migração efetivo. Os serviços de avaliação simples, padronizados e econômicos existem para ajudar a estabelecer as capacidades e os recursos de infraestrutura de data center existentes, além de expansão para futuro crescimento, eficiências, riscos e oportunidades de melhoria. A avaliação adequada da infraestrutura física diminuirá surpresas, evitará os retrocessos onerosos e garantirá um resultado previsível. Sobre os autores Wendy Torell é Analista Sênior de Pesquisa do Centro de Ciência de Data Centers da Schneider Electric. Ela dialoga com os clientes sobre a disponibilidade de abordagens científicas e práticas de projeto para aumentar a disponibilidade de seus ambientes de data center. Ela obteve seu Bacharelado em Engenharia Mecânica pelo Union College em Schenectady, NY, e seu MBA pela Universidade de Rhode Island. Wendy é Engenheira de Confiabilidade Certificada da ASQ. Patrick Donovan é Analista Sênior de Pesquisa do Centro de Ciência de Data Centers da Schneider Electric. Possui mais de 16 anos de experiência em desenvolvimento e suporte de sistemas de energia e refrigeração críticos para a unidade de Negócios de TI da Schneider Electric, incluindo diversas soluções premiadas de proteção de energia, eficiência e disponibilidade. Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 9

10 Recursos Clique no ícone para linkar a pesquisa Gerenciamento da Capacidade de Energia e Refrigeração para Data Centers White Paper 150 Projetos de data centers: Modelo de crescimento White Paper 143 Medição de Eficiência Elétrica de Data Centers White Paper 154 Diretrizes para a Especificação da Criticalidade/Níveis de Camada do Data Center White Paper 122 Segurança Física em Instalações de Missão Crítica White Paper 82 Diretrizes para a Especificação da Densidade de Potência do Data Center White Paper 120 Explore todos os White Papers whitepapers.apc.com Explore todas as ferramentas TradeOff tools.apc.com Entre em contato Para incluir comentários sobre o conteúdo deste White Paper: Data Center Science Center DCSC@Schneider-Electric.com Se você é cliente e tem perguntas relacionadas especificamente com o data center que está projetando: Entre em contato com seu representante de Schneider Electric Schneider Electric Centro Científico de Data Centers White Paper 177 Rev 1 10