Sensoriamento climático em sala de servidores com Software e Hardware livre

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1 Sensoriamento climático em sala de servidores com Software e Hardware livre Daniel S. Camargo Charles C. Miers, Dr. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

2 1 Introdução 2 Data Centers Norma TIA Sistema de monitoramento Constituição do sistema Topologia e Fluxo de dados Estudo de caso 4 Considerações finais & trabalhos futuros 5 Contato UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

3 Motivação (1/3) Consumo energético em Data Center (DC) é de aproximadamente 1,3% do total mundial. Refrigeração da sala de servidores varia de 25% a 40% deste total [David and Schmidt 2014]. Dentre os custos operacionais de um DC, os gastos relacionados a energia elétrica possuem impacto considerável. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

4 Motivação (2/3) UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

5 Motivação (3/3) Possibilidade de definir indicadores de desempenho com aplicação das métricas verdes em DC [Dai et al. 2014]. Crescente adoção de hardware e software open source como opção às ferramentas proprietárias de monitoramento de DC. Trabalhos existentes realizam algum tipo de sensoriamento em sala de servidores, mas não abordam aspectos energéticos e climáticos em apenas uma solução [Rodriguez et al. 2011]. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

6 Definições: Data Center(1/3) Instalação especializada em abrigar sistemas computacionais e componentes associados, com recursos redundantes de backup, energia e telecomunicação, com sistema específico de controle ambiental e segurança [Sharma 2009]. Comumente composto por sub-espaços: salas de servidores, telecomunicação, energia e mecânica, além de instalações de logística e administrativas [TIA ]. Normas e protocolos estabelecidos por associações técnicas definem guidelines para projetar e manter um DC [Dai et al. 2014], e.g., BICSI-002, TIA-569C e a TIA-942, destacando-se a última como uma das mais utilizadas. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

7 Norma TIA-942 Definições(2/3) Dentre os critérios tratados nesta norma, este trabalho volta-se às considerações ambientais. A tabela abaixo relaciona os requisitos a serem mantidos dentro das faixas estabelecidas. Requisitos Mínimo Valores Máximo Normal Unidades Temperatura bulbo seco (TBS) Faixa de variação máxima da TBS / hora Ponto de orvalho máximo Umidade relativa % UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

8 Norma TIA-942 Definições (3/3) A sala dos servidores é um ambiente que deve ser rigidamente controlado e seu sistema de refrigeração deve ser mantido em operação contínua (24/7). Existem sistemas de monitoramento para uso específico em DC, porém sua grande maioria é proprietária [Neto 2013] e invasiva. Não garantem a satisfação de todos os requisitos, dada a particularidade de cada cliente. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

9 O sistema de monitoramento proposto tem por objetivo: Reduzir o consumo de energia do ar condicionado da sala de servidores; Gerenciar a temperatura da refrigeração de acordo com a necessidade; Identificar pontos de calor no ambiente; Estabelecer métricas verdes como PUE, DCiE, etc; Ser escalável e personalizável para atender necessidades específicas, por basear-se em plataformas open source. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

10 PUE e DCiE PUE Potência Total de Acesso Potência Equipamento TI DCiE 1 Potência Total de Acesso PUE = Potência Equipamento TI *100% UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

11 Constituição do sistema Constituição do sistema: Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) com protocolo ZigBee; Banana Pi, responsável por: Processamento central; Hospeda o servidor Zabbix; Conectado com nodo coordenador da RSSF (X-Bee); Os nodos finais com Arduinos; Atuador para o ar condicionado por infravermelho; Sensores diversos, como visto na próxima tabela. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

12 Constituição do sistema Sensores utilizados Parâmetros Sensores Consumo Acuidade (±) Faixas DHT11 2,5mA Temperatura BMP085/180 12/5µA DS18B20 1mA 0, Umidade DHT11 2,5mA 5% 20 95% Pressão BMP085 12µA 1,5hPa hPa Atmosférica BMP180 5µ 0,06hPa hPa Poluentes (CO 2 ) MQ-2 150mA Regulável k ppm Consumo SCT NA 3% 0 100A Energético ACS 714 NA 1,5% ±30A UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

13 Topologia e Fluxo de dados Fluxo dos dados do sistema Topologia atual da sala de servidores e o processo do fluxo dos dados que ocorrem no sistema. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

14 Estudo de caso Dados coletados Foi utilizado o Laboratório de Processamento Paralelo e Distribuído (LabP2D) da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) como estudo de caso; O sistema de refrigeração constitui-se de um ar condicionado do tipo split Electrolux de 30kBTUS. Coleta de dados por período de: 120 dias com a temperatura entre 23 e 25 ; 7 dias com a temperatura em 18. Até o momento, foram coletados mais de 4Mi de dados, armazenados em base de dados relacional, e que pode ser consultado pelo Zabbix. Amostras coletadas com intervalo de 3 segundos; UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

15 Introdução Data Centers Sistema de monitoramento Considerações finais & trabalhos futuros Contato Estudo de caso Imagens da sala de servidores LabP2D UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

16 Considerações finais & trabalhos futuros Com a análise dos dados de consumo de energia, concluiu-se que: Manter o sistema de refrigeração da sala de servidores na temperatura em 18 consome, em média, 144kWh ao dia; Manter a temperatura entre 23 a 25 consome, em média, 81kWh ao dia. O sistema apontou a formação de corredor quente, com uma adição de 2 em relação a temperatura média da sala. UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

17 Dúvidas? entre em contato! Documento licenciado pela licença Creative Commons UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

18 Dai, J., Ohadi, M. M., Das, D., and Pecht, M. G. (2014). Data center energy flow and efficiency. In Optimum Cooling of DCs, pages Springer NY. David, M. and Schmidt, R. (2014). Impact of ASHRAE environmental classes on data centers. In 2014 IEEE ITherm, pages Neto, M. F. (2013). Os principais sistemas de automação de data centers do mercado - DCIM. White paper, Fazion LTDA. Rodriguez, M., Ortiz Uriarte, L., Jia, Y., Yoshii, K., Ross, R., and Beckman, P. (2011). Wireless sensor network for data-center environmental monitoring. In th ICST, pages UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

19 Sharma, B. (2009). Applications of data mining in the management of performance and power in data centers. Technical report, DCSE, PSU. TIA-942,. (2005). ANSI/TIA telecommunications infrastructure standard for data centers. White Paper 942, Telecom. Industry Assossiation (TIA). UDESC DCC COLMEIA LabP2D ERAD/RS de 17.

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