1 Cisco Roadshow Eficiência Energética no Data Center

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1 1 Cisco Roadshow 2010

2 Maio.2010 EFICIÊNCIA Cisco Roadshow Porto 2 Cisco Roadshow 2010

3 AGENDA 1. Análise do Contexto Actual 2. Abordagem Next Generation DataCenter Facilities 3. Casos de Estudo 4. Conclusões 3 Cisco Roadshow 2010

4 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL 4 Cisco Roadshow 2010

5 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL Factos FACTOS Alteração constante da forma e tipo de equipamentos, sem actualização das infra-estruturas existentes. Aumento da energia consumida com impacto directo na factura Legislação existente (ex: RCM 80/2008) e responsabilidade social O espaço disponível deixa de ser a principal preocupação do gestor de IT, dando o lugar a questões relacionadas com o fornecimento de energia e climatização. 5 Cisco Roadshow 2010

6 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL DESAFIOS As infra-estruturas, nomeadamente as referentes à Climatização e/ou Energia, tornaram-se manifestamente insuficientes e /ou desadaptadas; Continuar a assegurar os requisitos dos fabricantes ( garantia de MTBF) perante este cenário de mudança; Conceitos de layout apenas válidos para tecnologias já obsoletas. 6 Cisco Roadshow 2010

7 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL RESPOSTA: Novas Métricas e Metodologias de Análise Colocação no mercado de Métricas que permitem apurar como está a ser gerida a energia de acordo com os objectivos. PUE ( Power Utilization Efficiency) DCiE ( Data Center Infrastructure Efficiency CADE (Corporate Average Data Center Efficiency) 7 Cisco Roadshow 2010

8 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL RESPOSTA: Novas Abordagens Tecnológicas Recurso a soluções para produção de energia limpas e eficientes (Eólica, Solar, Geotérmica, etc) Virtualização ( aumento do níveis de utilização a nível dos processadores) Novas políticas de armazenamento de informação Aumentar os Set Points de temperatura de funcionamento dos equipamentos IT Processadores mais eficientes energéticamente Facilities UPS mais eficientes, com recurso a soluções estáticas / dinâmicas (Diesel Rotary UPS DRUPS); Flywheel AVAC ( Free Cooling) Green IT Cisco Energy Efficient Data Center EnergyWise Technology 8 Cisco Roadshow 2010

9 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL RESPOSTA: Novos Design dos Layouts dos Data Centers Layouts de implementação mais eficientes Separação em zonas de diferentes densidades Contentorização Redução dos percursos de frio 9 Cisco Roadshow 2010

10 ANÁLISE DO CONTEXTO ACTUAL RESPOSTA: Utilização de Ferramentas e Metodologias de Análise Cientifica Ferramentas Computacionais CFD (Computational Fluid Dynamics), permitem efectuar análises e mostrar soluções sem recurso exclusivo a boas práticas e ao conhecimento adquirido ao longo de anos de trabalho. 10 Cisco Roadshow 2010

11 Maio.2010 ABORDAGEM NEXT GENERATION DATACENTER FACILITIES Eficiência energética 11 Cisco Roadshow 2010

12 NEXT GENERATION DATACENTER FACILITIES Server Grande heterogeneidade de especificações térmicas / arrefecimento dos equipamentos de IT Quebra de informação Facilities Manager Switch Existem graves falhas de comunicação entre os fabricantes dos equipamentos e os responsáveis pelas salas dos Data Centers. Storage Comportamentos distintos entre equipamentos iguais de gerações diferentes 12 Cisco Roadshow 2010

13 NEXT GENERATION DATACENTER FACILITIES Distribuição de componentes na sala de Data Center A Sala pode ser considerada como uma enorme caixa onde são alojados os componentes electrónicos Não é um mero problema de arrumação! É um problema de Arrefecimento de Componentes Electrónicos, da competência do gestor de IT. Para melhor resolução é necessário dividir em duas partes complementares Nível do bastidor Nível da Sala 13 Cisco Roadshow 2010

14 NEXT GENERATION DATACENTER FACILITIES 14 Cisco Roadshow 2010

15 VIRTUAL FACILITIES 15 Cisco Roadshow 2010

16 Maio.2010 CASOS DE ESTUDO 16 Cisco Roadshow 2010

17 CASO DE ESTUDO 1 PROBLEMA: Por razões termodinâmicas, o cliente não conseguia colocar mais equipamentos apesar de ter espaço disponível! SOLUÇÃO Redistribuição das grelhas e parâmetros de abertura. Rastreio das aberturas existentes no chão técnico (redução de 63 m2 para 10 m2) Aumento da pressão sob o chão permitiu um melhor gestão da distribuição do ar Reconfiguração dos equipamentos no interior dos bastidores e aumento do controlo sobre os corredores frios e quentes. Alteração do controlo de temperatura do sistema de climatização (de retorno para fornecimento) 17 Cisco Roadshow 2010 BENEFÍCIO Aumento do tempo de vida do Data Center devido ao aumento da capacidade de 360kW to 452kW

18 CASO DE ESTUDO 2 PROBLEMA: O cliente possuía vários Hotspots distribuídos e não conseguia utilizar todo o espaço disponível para instalar equipamentos SOLUÇÃO Recurso a soluções Não convencionais Re-organização dos bastidores Distribuição da pressão sob o chão Placas de amortecimento de ar BENEFÍCIO Fornecimento de ar regulado para 20 ºC, cerca de 5 a 7ºC mais alto do que a temperatura típica 18 Cisco Roadshow 2010 Devido às poupanças energéticas combinadas o resultado foi a não emissão de 11,700 toneladas de CO2 por ano.

19 CASO DE ESTUDO 3 PROBLEMA: O Cliente consumia demasiada energia de modo a manter os equipamentos refrigerados: 400k por ano em despesas associadas ao arrefecimento, 430k por ano em despesas de energia nos equipamentos de IT. SOLUÇÃO Recurso a soluções Não convencionais Data Center on Cisco s San Jose campus. Bloqueios específicos e reposicionamento das grelhas permitem reduzir em média 5 ºC da temperatura de fornecimento aos equipamentos IT. Antes Disponibilidade e temperaturas de conforto não foram afectadas (verificação da temperatura de fornecimento dos equipamentos) Capacidade de alojamento aumentada em cerca de 650 novas unidades de equipamentos de IT BENEFÍCIO 19 Cisco Roadshow 2010 Depois 30% redução da energia necessária para arrefecimento, 125,000 por ano de poupanças energéticas devido a um aumento de 4,5 ºC na temperatura do chilled

20 PROBLEMA: CASO DE ESTUDO 4 O Cliente possuía hotspots e alguns equipamentos em overheating. Utilização de Open Frames ou bastidores para equipamentos Cisco Catalyst 6500s? O presente caso de estudo mostra como uma determinada instalação, apesar de ser correcta em termos individuais, possui alguns desafios quando executada numa sala. SOLUÇÃO Através da Construção do Modelo Virtual foi possível verificar o impacto da colocação de cinco equipamentos Cisco 6509 e dois 6513 em estruturas Open frames. Em alternativa foi estudada a hipótese de colocar os referidos equipamentos num bastidor de 800 mm com um interior diferente. Recurso a soluções não convencional 20 Cisco Roadshow 2010

21 CASO DE ESTUDO 4 (CONT.) As estruturas Open Frame permitem um excelente acesso a equipamentos de switching. Está garantida a livre circulação de ar de em torno de todo o chassis do equipamento (neste caso concreto, no Cisco 6509). Os Cisco Catalyst 6500s possuem um arrefecimento da frente para trás a nível da fonte de alimentação e entre as laterais para arrefecimento das cartas de rede. A colocação dum equipamento Cisco 6500s numa estrutura Open Frame constitui um escolha obvia quer do ponto de vista de acesso quer em termos de gestão térmica. 21 Cisco Roadshow 2010

22 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) O ar resultante da exaustão por arrefecimento das cartas enviado horizontalmente é aproximadamente 10ºC mais elevado que a temperatura de insuflação no equipamento O que acontecerá numa sala com mais estruturas similares? Temperatura (ºC) 35 31,25 27,5 23, Cisco Roadshow 2010

23 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) Temperatura (ºC) 35 31,25 27,5 23,75 20 No modelo virtual podemos verificar o comportamento de várias unidades instaladas, onde está evidenciado o fluxo de ar à entrada e saída das várias unidades Cisco. 23 Cisco Roadshow 2010 CONCLUSÃO - PROBLEMA: O ar quente resultante da exaustão, de cada uma das unidades Cisco, instaladas nas Open Frames, entra na unidade seguinte, resultando assim uma autêntica cascata de ar quente. A unidade que se encontra no final da cascata recebe o ar demasiado quente e encontra-se fora das especificações de fabricante.

24 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) Usando um bastidor de 800 mm, conseguimos evitar a cascata de ar quente. Contudo, como estes modelos da série 6500 da Cisco usam o arrefecimento por via lateral para as cartas de rede, a recirculação no interior do bastidor pode provocar o sobre-aquecimento do equipamento Temperatura (ºC) 35 31,25 27,5 23, Cisco Roadshow 2010

25 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) Usando Painéis Cegos e Perfis Verticais no bastidor conseguimos separar o ar quente do ar frio. Plano mostrando a direcção dos fluxos de ar existentes. Cisco 6509 O ar quente e o ar frio encontramse separados. 25 Cisco Roadshow 2010

26 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) Temperatura (ºC) 35 31,25 Cisco Cisco Roadshow 2010 Sem modificação do layout interno do bastidor existe recirculação de ar no seu interior: Max. Int Temp=31ºC 27,5 23,75 20 A colocação de barreiras físicas no interior do bastidor permitiu a segregação entre ar quente e ar frio: Max. Intel Temp=22ºC

27 CASO DE ESTUDO 4 ( CONT.) Através da construção do modelo Virtual Facility podemos ver então o novo comportamento no interior da sala. As linhas mostram os fluxos de ar a sair e entrar nos equipamentos. Verifica-se então que as unidades Cisco estão agora a ser refrigeradas através de ar frio vindo das grelhas, assim com o ar que resulta da exaustão dos equipamentos é recolhido pelas unidades de AVAC instaladas. CONCLUSÃO: 27 Cisco Roadshow 2010 O Layout com bastidores fechados, (depois de devidamente adaptados aos equipamentos que possuem no seu interior), torna-se mais seguro para os próprios equipamentos e assegura um cenário claramente mais eficiente em termos energéticos.

28 Maio.2010 EFICIÊNCIA Conclusões 28 Cisco Roadshow 2010

29 DATACENTER NEXT GENERATION FACILITIES O uso de metodologias e ferramentas adequadas permite efectuar o acompanhamento ao longo de todo o Ciclo de Vida do Data Center Fase Projecto Uso da Tecnologia de modo a projectar e analisar os vários intervenientes: Layout - Geometria da sala - Localização dos bastidores, aparelhos de climatização, grelhas de ventilação, caminhos de cabos, etc. - Distribuição de equipamentos no interior dos bastidores Energia - UPS, Geradores, PDU, etc.. - Análise de Falhas Climatização - Análise de distribuição de pressão, caudal e temperatura ao longo de todo o espaço da sala - Análise de Falhas Fase de Projecto & Construção 29 Cisco Roadshow 2010 Gestão da Mudança Fase Operacional - Ferramenta de comunicação para o proprietário / Operador - Análise preditiva antes da movimentação dos equipamentos - Actualização / calibração do modelo - Ferramenta de Gestão de Activos

30 OBRIGADO! Associate Manager Intelligent Infrastructures DataCenter Facilities 30 Cisco Roadshow 2010

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