Reduzir os custos invisíveis associados a actualizações de potência nos centros de dados

Transcrição

1 Reduzir os custos invisíveis associados a actualizações de potência nos centros de dados Por Richard Sawyer Nota de Aplicação nº 73

2 Sumário executivo Escalar a capacidade de potência de UPS convencionais dá origem a custos invisíveis que podem prevalecer relativamente à vantagem que essa escalabilidade supostamente deve oferecer. Uma UPS escalável oferece vantagens significativas para os Custos Totais de Exploração (TCO Total Cost of Ownership ) da infra-estrutura física do centro de dados e da sala de equipamento de rede. Esta nota descreve as desvantagens em escalar de UPS convencionais e o modo como os sistemas escaláveis endereçam essas desvantagens. Os factores de custo de ambos os métodos são descritos, quantificados e comparados. 2

3 Introdução A escalabilidade na concepção dos sistemas de Fornecimento Ininterrupto de Energia (UPS) revelou-se uma vantagem significativa para os Custos Totais de Exploração, conforme é discutido na Nota de Aplicação nº 6 da APC, Determinar o Custo Total de Exploração para a infra-estrutura do centro de dados e da sala de rede. Este aspecto deve-se à capacidade em fazer corresponder a dimensão da infra-estrutura com a carga crucial que deve ser suportada, à medida que se instala mais equipamento num centro de dados. Apesar de não estar incluída no modelo financeiro do Custo Total de Exploração examinado na Nota de Aplicação nº 6 da APC, a capacidade de escalar sistemas de UPS rapidamente, como resposta ao aumento de carga sem incorrer em períodos de inactividade, contribui directamente para o resultado final de uma empresa que empregue uma estratégia deste tipo. Nesta nota, serão comparados e contrastados os custos reais de expansão da capacidade de uma UPS tradicional com os custos de uma UPS escalável. Modelo de caso: Duas abordagens de escalabilidade Um gestor de TI tem uma necessidade identificada de um sistema de UPS com redundância N+1 para um 2 centro de dados com cerca de 446 m com uma capacidade de 538 watts por metro quadrado. Esta realidade traduz-se numa necessidade de 240 kw com redundância suficiente para retirar um dos módulos de potência para manutenção ou para reparar falhas, sem perder a capacidade de permanecer em funcionamento condicionado durante os procedimentos de reparação. O gestor é confrontado com a selecção de duas topologias: um sistema convencional antigo ou um sistema escalável. O sistema antigo pode ser concebido para proporcionar um grau de escalabilidade, acrescentando módulos de potência convencionais a um barramento paralelo, desde que o quadro de distribuição paralelo seja adquirido na instalação inicial com capacidade suficiente para suportar os requisitos finais de energia. O sistema escalável oferece a mesma vantagem, já que a capacidade corresponde à carga, à medida que esta aumenta nos bastidores, mas evita-se a necessidade de adquirir um armário de sistema paralelo de grande escala, com a correspondente penalidade em custos. 3

4 A solução tradicional Para minimizar os custos iniciais de projectos, o gestor de TI planeia expandir o sistema antigo, comprando o sistema em fases. Para comparar os custos de cada estratégia, parte-se do princípio de que o aumento da carga irá ocorrer em incrementos de 80 kw. Assim, no primeiro dia, o plano é empregar dois (2) módulos antigos de 80 kw em paralelo, para que a carga inicial antecipada de 80 kw possa ser suportada por ambos os módulos numa configuração N+1. Quando a carga começa a exceder a capacidade de 80 kw do sistema redundante, o gestor planeia instalar outro módulo de 80 kw para manter a redundância da solução, indo de encontro aos requisitos de capacidade da carga, que nessa altura iria aumentar para 160 kw. Quando a última fila de crescimento estiver iminente, instala-se o último módulo UPS de 80 kw para elevar a capacidade total a 240 kw, com um módulo redundante de 80 kw. Na sua última configuração, o sistema de UPS tradicional seria um sistema paralelo de 4 módulos. Deste modo, desenvolve-se um plano para beneficiar da vantagem de um grau de escalabilidade num sistema de UPS convencional. Os custos de instalação do equipamento de paralelo necessário para a configuração de potência final estão incluídos na compra inicial. A abordagem alternativa Está a ser desenvolvido um plano semelhante para auxiliar a decisão da administração, utilizando sistemas escaláveis. No primeiro dia, para ir de encontro à solicitação inicial de carga de 80 kw, é necessária a aquisição de uma unidade de 80 kw, mas o sistema contém módulos de potência de 10 KW redundantes dentro da unidade, proporcionando uma configuração N+1 sem encomendar uma segunda unidade de 80 kw. Uma vez que o sistema escalável não necessita inicialmente de uma unidade de paralelo de grandes dimensões, esses custos podem ser evitados. À medida que a carga aumenta para um nível superior a 80 kw, adquire-se uma segunda unidade. Esta solução também inclui redundância N+1 incorporada. À medida que o centro de dados aumenta para uma capacidade total, instala-se uma terceira unidade de 80 kw, que também inclui redundância N+1 interna. Os planos para utilizar tanto a UPS escalável como o sistema convencional, parecem muito semelhantes em termos de resultados. De facto, se o sistema convencional pode ser comprado com custos inferiores aos do sistema escalável N+1, uma decisão empresarial para continuar com o sistema antigo pode parecer justificada. Contudo, esta estratégia apresenta um problema. 4

5 O problema do crescimento Quando confrontado com a escolha entre as duas estratégias de concepção, o gestor de TI tem de considerar o modo como a capacidade é acrescentada aos sistemas e qual o efeito resultante nas operações TI. Os sistemas de UPS convencionais instalados com unidades de paralelo capazes de suportar todos os módulos necessários (por motivos de escalabilidade e redundância) têm pontos comuns de ligação onde a saída de cada módulo está unida ao equipamento de distribuição de carga. Este é o bus principal onde a potência fornecida por qualquer módulo da UPS está associada à potência proveniente dos outros módulos. No comissionamento inicial do sistema, verifica-se a capacidade de paralelo dos módulos, assim como a sua capacidade de partilhar carga e de redundância. À medida que os módulos são adicionados a um sistema convencional, o bus principal deve ser desligado para que o novo módulo seja ligado com segurança; além disso, a função do sistema como um todo tem de ser verificada de novo através de um outro exercício de comissionamento. Implementar a expansão planeada do sistema antigo como foi anteriormente descrito envolve um mínimo de dois encerramentos do bus principal. Um encerramento típico para ligar e testar um módulo de expansão de uma UPS convencional demora 24 horas, caso não ocorram problemas. O gestor de TI deve tomar em consideração os custos de paragem das operações das TI durante um mínimo de dois (2) períodos de 24 horas, de forma a melhor estimar o plano de crescimento utilizando o sistema de UPS antigo. Os custos incluem: Tempo perdido de processamento. Técnicos para desligar os equipamentos. Especialistas de aplicações para minimizar o impacto nos sistemas operativos. Tempo gasto em reuniões de gestão de clientes. Tempo gasto em reuniões de planeamento / gestão. Planeamento de contingência. Técnicos para ligar os equipamentos. Especialistas de aplicações para verificar o restauro dos sistemas operativos. Custos de comissionamento em grande escala (a saída total do sistema de UPS modificado tem de ser verificada, o que implica a necessidade de bancos de carga, cabos, instrumentação, trabalho técnico manual, etc.). Este é o problema do crescimento confrontado com a expansão dos sistemas de UPS convencionais, quando a expansão é necessária. 5

6 Avaliar o custo O custo de actualização do sistema convencional, que necessita de dois (2) encerramentos de 24 horas, pode ser moderadamente estimado como se segue: Hipóteses: 1. Os custos com o período de paragem situam-se em por hora, causando impacto numa aplicação de baixa criticidade, com perdas financeiras mínimas. (Os custos documentados para períodos de inactividade em aplicações extremamente cruciais estimam-se em por hora, ou mais, para determinadas instituições financeiras.) 2. O gestor de TI está familiarizado com o processo. 3. O tempo de gestão é mínimo, uma vez que os detalhes técnicos foram especificados durante a concepção original do sistema; além disso, é preciso tempo só para gerir o processo de mudança e coordenar os recursos. 4. Os técnicos são trabalhadores subcontratados que colaboram ao abrigo de um acordo de serviços com os fornecedores de equipamentos de TI. 5. O esforço de planeamento de contingência é mínimo, uma vez que envolve invocar apenas o aspecto do período de inactividade planeado inserido num vasto plano de contingência da empresa. 6. Os especialistas de aplicações são subcontratados para o suporte das aplicações empresariais existentes no equipamento de TI. 6

7 Para uma análise detalhada dos custos associados à actualização da capacidade de um sistema convencional, consulte a Tabela 1. Tabela 1 Custo de actualização da capacidade de um sistema convencional Factor de custo Impacto Custo estimado Total Tempo perdido de processamento Técnicos do servidor / processador para cortar a energia Especialistas de aplicações Planeamento de gestão Planeamento de contingência Técnicos do servidor / processador para ligar a energia Especialistas de aplicações 48 horas de inactividade / hora técnicos, 4 horas cada, para cada encerramento, 32 horas no total 2 especialistas, 4 horas cada, para cada encerramento, 16 horas no total 2 gestores, 40 horas cada por encerramento, 160 horas no total 1 planeador, 20 horas para cada encerramento, 40 horas no total 4 técnicos, 4 horas cada, para cada encerramento, 32 horas no total 2 especialistas, 4 horas cada, por cada encerramento, 16 horas no total 150 / hora, horas extraordinárias 200 / hora, horas extraordinárias 80 / hora, considerado trabalho realizado internamente 60 / hora, considerado trabalho realizado internamente 150 / hora, horas extraordinárias 200 / hora, horas extraordinárias Custos de comissionamento Duas equipas de comissionamento por instalação com equipamento e trabalho em horas extraordinárias Total Considerando o custo de um período de inactividade, deve-se acrescentar um custo adicional de, pelo menos, ao custo inicial da solução convencional para obter escalabilidade. Este valor proporciona serviços técnicos básicos para executar os dois (2) encerramentos completos exigidos. Uma abordagem mais simples O gestor de TI pode obter o mesmo crescimento com um sistema de UPS escalável com um impacto mínimo nas operações. Estes sistemas foram concebidos para ter uma carga específica no centro de dados, onde cada UPS fornece um número dedicado, de espaço ou bastidores. Desde que se efectue um correcto dimensionamento para fornecer corrente aos módulos de expansão da UPS aquando da construção inicial do Centro de Dados (este procedimento também é exigido para os módulos de sistemas convencionais), o impacto nas operações de instalação e teste dos novos sistemas de UPS é mínimo. Os sistemas que fornecem capacidade adicional podem ser testados, utilizando bancos de carga mais pequenos, uma vez que não há funções paralelas para serem testadas e a capacidade de cada teste é limitada a 80 kw. Não é necessária qualquer paragem de processamento existente, visto não ser necessário ligar o bus 7

8 principal comum para fornecer energia. O bus principal de cada sistema de UPS está dedicado aos 80 kw que deve suportar. Os custos associados à expansão de uma concepção escalável são bastante mais reduzidos (Tabela 2). O trabalho pode ser efectuado em períodos não críticos, pois o sistema é expandido sem necessidade de desligar as cargas existentes. Tabela 2 Custo de actualização da capacidade de um sistema escalável Factor de custo Impacto Custo estimado Total Tempo perdido de processamento Técnicos do servidor / processador para cortar a energia Nenhum 0 Nenhuns 0 Especialistas de aplicações Nenhuns 0 Planeamento de gestão Nenhum planeamento nem gestão de encerramento, 40 horas de coordenação do projecto. 60 / hora, considerado trabalho realizado internamente Planeamento de contingência Nenhum 0 Técnicos do servidor / processador para ligar a energia Nenhuns 0 Especialistas de aplicação Nenhuns Custos de comissionamento O teste de carga é efectuado no por arranque arranque do equipamento, não é necessário qualquer teste paralelo. Total Neste exemplo, o total do custo adicional para instalar uma solução escalável baseada em bastidores é de A diferença significativa consiste em evitar o período de inactividade, mas os custos reais do sistema escalável são aproximadamente 84 % menores que os do sistema antigo, mesmo excluindo os custos do período de inactividade. 8

9 Conclusão Existem factores de custo adicionais a serem considerados, que vão além de uma análise standard do Custo Total de Exploração de sistemas concorrentes, quando se incorpora um sistema de UPS na concepção de um Centro de Dados. Para alcançar escalabilidade na concepção de sistemas de UPS utilizando sistemas convencionais, há que planear custos significativos para expansão integrando módulos de UPS standards. Devido à natureza de adição de capacidade a um sistema paralelo, efectuam-se custos contabilizando também o período de paragem dos Centros de Dados, os quais podem ser evitados empregando um sistema de UPS escalável. O crescimento planeado pode ser efectuado facilmente com impacto mínimo nos sistemas de informação existentes, eliminando o problema do crescimento associado às arquitecturas convencionais. Acerca do autor: Richard L. Sawyer trabalha como Senior Systems Application Engineer (engenheiro sénior de aplicações de sistemas) para a APC. Tem 25 anos de experiência na construção de centros de dados em grande escala e em operações para empresas cotadas na Fortune 100. Faz parte do Conselho de administração, AFCOM. 9