Otimização da Eficiência Energética do Data Center Moderno

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1 A FONTE DE INFORMAÇÕES PARA O MERCADO DE DATA CENTERS Guia do Data Center Knowledge para Otimização da Eficiência Energética do Data Center Moderno Bill Kleyman, Arquiteto de Data Centers, Cloud e Virtualização Junho de 2013 Apoio

2 Resumo O data center moderno já não é mais o mesmo. Há novas demandas relativas a computação em nuvem, big data e eficiência energética da infraestrutura. Além disso, as mudanças nos data centers estão sendo causadas pelo aumento do número de usuários, maior volume de dados e pelo elevado nível de confiabilidade exigido dos data centers. Com as tecnologias baseadas em nuvem e o rápido crescimento dos dados indicando caminhos rumo à diversas soluções tecnológicas, trabalhar com as tecnologias corretas para otimização dos data centers se tornou mais importante que nunca. Os administradores precisam entender onde estão alocadas suas demandas atuais de energia e como podem otimizar estes recursos. Neste artigo veremos as principais considerações para otimização e gerenciamento de data centers, e como utilizar da melhor forma seus recursos energéticos. Introdução Há uma verdadeira revolução nos ambientes de data center. São exigidos dos administradores cada vez mais resultados ao mesmo tempo em que devem manter níveis de eficiência otimizados. Em nível global, o consumo de energia nos data centers tem aumentado. Estudos do IDC indicam que o consumo de energia por servidor está aumentando em até 9% por ano em nível global, uma vez que o aumento do desempenho faz subir a demanda por energia. À medida que mais empresas colocam seus ambientes em data centers, a eficiência energética e o gerenciamento de data centers tornaram-se extremamente importantes por diversas razões. Os administradores de data centers não estão apenas trabalhando duro para diminuir os custos, eles também estão se esforçando para minimizar as despesas administrativas e melhorar a agilidade da infraestrutura. O aumento dos custos com energia, as necessidades de mais eficiência energética, as densidades mais altas de processamento e as demandas por big data estão levando os administradores de data centers a poupar eletricidade e obter o máximo de seu consumo. Lembre-se de que muitas empresas estão ativamente procurando plataformas híbridas ou em nuvem pública para ajudá-los com as necessidades de densidades mais altas e novas demandas de big data. Ao criar otimizações para seu data center, é importante utilizar tecnologias que sejam capazes de atender às necessidades de seu ambiente. Há ferramentas que não apenas aprimoram o processo de administração da infraestrutura do data center (DCIM), mas estas mesmas plataformas também atuam no sentido de otimizar recursos valiosos do data center. Ao utilizar plataformas inteligentes e escaláveis, sua empresa poderá melhorar o layout, o fluxo de ar, a utilização de energia e muito mais. Plataformas robustas para gerenciamento de data centers ajudam a capacitar sua empresa e data center a consumir menos energia e a reduzir custos com infraestrutura. Capítulo 1 Demandas dos data centers modernos O poder da nuvem Crescimento do Big Data Entendendo a necessidade de confiabilidade nos data centers Novas tecnologias e novas maneiras de otimizar Mini-capítulo A crescente necessidade de data centers Maior utilização de energia Necessidade de melhores projetos de data centers Capítulo 2 Usar ferramentas inteligentes para administrar e otimizar Utilizando tecnologias eficientes Gerenciamento e manutenção de infraestrutura Otimizando o uso da energia hoje e no futuro O futuro do cenário da Tecnologia da Informação aponta claramente para a evolução contínua da infraestrutura de data centers. Estes ambientes vitais se tornaram parte integral de qualquer empresa. Por causa disto, os administradores de data centers se esforçarão para criar projetos que contemplem eficiência e escalabilidade. Exige-se que os data centers modernos de hoje tragam soluções inteligentes em computação em nuvens e Big Data. É por isso que ter as ferramentas corretas de gerenciamento de data centers é essencial para o sucesso. Isto significa implantar ferramentas de gerenciamento e eficiência que sejam capazes de identificar fontes de desperdício de energia e ineficiência na refrigeração. Além disso, o uso destas soluções inteligentes ajudará a integrar abordagens para gerar melhorias mensuráveis e mantê-las por todo o ciclo de vida do data center. Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 2

3 CAPÍTULO 1 Demandas dos data centers modernos Na última década, a infraestrutura de data centers se tornou parte fundamental de diferentes tipos de empresas. Conforme a pressão para ficar à frente da concorrência continua, as empresas estão trabalhando duro para atender as demandas tanto do mercado quanto do usuário final. Com mais dispositivos se conectando a um data center, há a necessidade de se administrar maiores volumes de dados e cargas de trabalho. Todas estas novas demandas exigem o uso de mais recursos. Uma vez que isto pode sair caro, os administradores precisam adaptar e utilizar soluções inteligentes em data centers para ajudá-los a otimizar tanto o que eles têm agora como o que será implantado no futuro. Há várias tendências de crescimento que resultaram em um uso maior dos recursos dos data centers. Isto significa maior exigência em termos de energia, refrigeração e melhorias na eficiência em geral. O poder da nuvem Executivos da área de TI estão continuamente buscando novos tipos de tecnologias para ajudar suas empresas a se tornarem mais ágeis e flexíveis. Esta realidade é simples: o data center se tornou o coração da empresa. De fato, os gastos continuam a crescer com as diversas tecnologias de data centers. O relatório do Uptime Institute Symposium de indicou que 32% dos administradores entrevistados afirmaram que iriam aumentar seus orçamentos para despesas com data centers ao longo dos anos. Agora, com o advento da computação em nuvem, é mais importante do que nunca implementar as tecnologias corretas de otimização de data centers. Conforme indica o gráfico abaixo, desde 2010 o mercado de data centers tem contemplado um crescimento constante de dois dígitos quanto a computação em nuvem e virtualização. Além disso, um relatório de 2012 da Data Center Market Insights2 indicou que 65% dos administradores de data centers estavam buscando computação em nuvem e outros 62% estavam interessados em implantar níveis ainda mais altos de virtualização. A computação em nuvem pode ajudar as empresas a expandir sua infraestrutura para um sistema verdadeiramente distribuído. Houve um crescimento diferente na área de nuvens privadas. À medida que mais empresas trabalham com Big Data, os administradores estão buscando maneiras de terceirizar seus ambientes para um ambiente em nuvem público ou híbrido para controlar melhor os recursos. Porém, com as novas tecnologias como a nuvem, há a necessidade de implementar tecnologias inteligentes para gerar eficiência ao redor de plataformas modernas. Sem estas otimizações, as novas soluções terão apenas sucesso limitado. Experiência com computação em nuvem O uso da computação em nuvem aumentou 15% em um ano 0% 10% 20% 30% 40% 50% Uso Intensivo 14% 11% Uso Seletivo 21% 30% Em Teste Planos para os próximos 12 meses Planos para os próximos 12 a 24 meses Sem planos 4% 5% 6% 7% 18% 15% 28% 41% 2010 Fonte: Data Center Knowledge Audience Survey, 2011/ Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 3

4 Crescimento do Big Data As causas do aumento do consumo de energia dos data centers incluem as maiores demandas de processamento do Big Data. Em conjunto com a computação em nuvem, o big data está forçando os data centers a processar quantidades cada vez mais gigantescas de dados e informações. Além disso, o aumento direto da utilização das nuvens e das plataformas de computação em nuvem está alavancando as demandas por controle e gerenciamento de Big Data. Por exemplo, o relatório 2011 IDC Digital Universe 3 demonstra a quantidade de informações que pode ser gerada em apenas um ano. O relatório indica que mais de 1.8 zettabyte de dados foram criados somente naquele ano. A demanda das empresas e consumidores por dados móveis está ajudando a alimentar a expansão do Big Data. Conforme a figura da Cisco abaixo mostra, os dados móveis estão criando cada vez mais exabytes de tráfego de dados. O aumento da utilização das nuvens e das plataformas de computação em nuvens está alavancando as demandas por controle e gerenciamento do Big Data. Espera-se que o tráfego total de dados móveis cresça para 11,2 exabytes por mês até 2017, um aumento de 13 vezes com relação a O tráfego de dados móveis crescerá a uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 66% de 2012 a 2017, de acordo com a Cisco. O crescimento do Big Data está fazendo com que os data centers reajam, agregando mais capacidade de TI para atender às demandas. É essencial entender quais são as exigências reais de espaço, energia e refrigeração para evitar excessos, afirma Andy Chaloupka, Gerente de Marketing de Soluções da Panduit. Previsão de crescimento do tráfego de dados móveis A Cisco prevê 11,2 exabytes por mês de tráfego de dados móveis até 2017 Exabytes por mês 66% CAGR EB 7.4 EB EB 0.9 EB 1.6 EB 2.8 EB 0 Fonte: Cisco VNI Mobile Forecast, Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 4

5 As empresas constroem data centers para durar 20 anos, não sabendo o que o futuro reserva. Hoje, os data centers antigos estão com menos de 50% de ocupação e a área de incidência é bem menor que o previsto. Entendendo a necessidade de confiabilidade nos data centers O ambiente de data centers tem que acompanhar as novas tecnologias. As empresas não querem gastar continuamente em recursos e tecnologias ineficientes. Isto significa foco em energia, refrigeração e um bom projeto de data center. O outro lado da moeda da energia, a eficiência energética, decorre amplamente do excesso de recursos de energia e refrigeração e baixa utilização de TI. As empresas constroem data centers para durar 20 anos, não sabendo o que o futuro reserva. Hoje, os data centers antigos estão com menos de 50% de ocupação e a área utilizada é bem menor que a prevista. As empresas provisionam energia e refrigeração em excesso, mas as densidades de processamento aumentaram apenas em uma pequena área de todas as instalações. Os data centers utilizam toda esta capacidade de energia e refrigeração para suportar uma área bem menor de equipamentos. Com uma topologia ineficiente de energia, sua empresa pode muito bem estar desperdiçando dinheiro. Novas tecnologias e novas maneiras de otimizar Conforme novas tecnologias são aplicadas em data centers, as empresas precisam criar soluções melhores para evitar componentes ineficientes nos data centers. Para realizar isto, sua empresa pode precisar adotar uma fórmula simples: Consumir menos energia + otimizar a energia utilizada = melhor eficiência. Para reduzir os custos com energia, os data centers deverão aumentar a eficiência energética otimizando o fluxo de ar de refrigeração, o layout e as densidades dos gabinetes, de modo a perceber grandes economias de energia. Além disso, as tendências do mercado mudaram com relação a como e onde a energia é implementada. É importante documentar a observância de seu data center às normas da indústria e as melhores práticas e saber onde podem ser obtidas recomendações para lidar com questões térmicas e energéticas. Por exemplo, usar a dinâmica computacional de fluídos (CFD) ajuda a identificar e eliminar pontos de O data center continuará a crescer como um componente fundamental para qualquer empresa. Ter agilidade na área de TI pode significar a diferença entre ficar à frente ou atrás da concorrência. concentração de energia ou refrigeração. A CFD, um ramo da mecânica de fluídos, usa algarítimos para analisar problemas que envolvem fluxos de fluídos como fluxos de ar quente e frio e como eles interagem com superfícies e obstáculos. Isto cria a possibilidade de identificar potenciais pontos de concentração de calor onde os equipamentos estiverem recebendo um fluxo de ar muito pequeno. Além disso, os administradores conseguem analisar áreas onde os recursos de energia estão sendo utilizados indevidamente. Sem dúvida, o data center continuará a crescer como um componente central de qualquer empresa. A agilidade na área de TI pode significar a diferença entre ficar à frente ou atrás da concorrência. Ao trabalhar com estas novas tecnologias, sua empresa deve entender os novos tipos de necessidades que os data centers podem vir a ter. Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 5

6 Mini-capítulo A crescente necessidade de data centers As tecnologias relativas a Big Data e computação em nuvem cada vez mais ganham relevância. O ambiente de data centers terá que ser compatível com estas plataformas. Isto causará um impacto direto na utilização dos recursos dos data centers. Em vez de continuamente adquirir novos sistemas, os administradores precisarão trabalhar para identificar onde seus recursos estão atualmente alocados e como podem ser otimizados. Maior utilização de energia Big Data e computação em nuvem exigem bastante poder de processamento. Isto significa mais recursos, mais espaço e mais consumo de energia. Um relatório recente da DatacenterDynamics 4 indica que os data centers em todo o mundo deverão consumir 19% mais energia nos próximos 12 meses em comparação com o ano passado. De acordo com o relatório 4, os data centers atualmente consumem cerca de 31 GW, conclui um relatório sobre dados de consumo de energia incluído no censo. A média de consumo de energia em um rack é de cerca de 4,05 kw, com 58% de racks consumindo 5 kw por rack, 28% consumindo de 5 kw a 10 kw por rack e o restante consumindo mais de 10 kw por rack. Além disso, o último relatório Data Center Market Insights report 5 indica que a utilização de energia e de espaço no data center e um projeto adequado ainda são as maiores preocupações dos responsáveis por data centers. Em cada caso, cerca de 40% responderam que estão tentando melhorar tudo, desde a capacidade do data center até a melhor utilização dos recursos de infraestrutura. Necessidade de melhores projetos de data centers Conforme indicado acima, a utilização de energia está crescendo. Devido a esta tendência, os proprietários e responsáveis por data centers precisam se preocupar com os custos e disponibilidade de energia. O relatório acima conclui que os custos e disponibilidade de energia foram a principal preocupação de grande parte dos executivos e responsáveis por data centers. De fato, mais de 40% dos participantes acreditam que o aumento nos custos de energia terá um forte impacto nas operações de seus data centers nos próximos 12 meses. Otimizar o data center não apenas ajuda sua empresa a recobrar o controle sobre recursos valiosos, mas também ajuda seus administradores a planejarem o futuro. 10 principais preocupações/desafios dos administradores de data centers 0% 10% 20% 30% 40% 50% Escalabilidade do DC Planejamento de Capacidade do DC Manter-se atualizado com relação a projetos de DC Selecionar as tecnologias de DC corretas Ficar sem energia Ficar sem espaço Gerenciamento da infraestrutura do DC (DCIM) Selecionar o provedor de serviços de DC correto Papel da computação em nuvem Selecionar a empresa de projeto/construç. de DC correta Fonte: Data Center Knowledge Audience Survey, Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 6

7 Capítulo 2 Usar ferramentas inteligentes para administrar e otimizar Agora que você tem seu data center implementado e está hospedando algumas das tecnologias mais recentes, como você pode fazer que as otimizações e eficiências sejam duradouras? A otimização dos recursos lida com diversos aspectos dentro do ambiente do data center. Isto pode incluir deste o controle do fluxo de ar até a gestão de energia. Por exemplo, soluções como a Thermal Optimization Assessment da Panduit utilizam o CFD para mostrar os padrões de fluxo de ar, destacando e destacar os pontos de concentração de calor e layouts ineficientes que aumentam o custo com a refrigeração (ver imagem ao lado). A partir daí, a Panduit documenta o atendimento por parte do data center às normas e melhores práticas do mercado em um relatório, fornecendo recomendações detalhadas para corrigir irregularidades térmicas. X Z O que acontece se Linha de base Pense antes de agir Forem alinhados CRACs com corredores quentes? Retorno T (R) Temperatura (F) For reconfigurado o layout? Resultados/imagens da Assessoria em Otimização Térmica da Panduit X Z Forem criadas zonas de alta densidade! Propuesto For aumentada a temperatura do data center? Para criar data centers realmente eficientes, as empresas devem se aliar a fornecedores de soluções de infraestrutura física como a Panduit para conseguir obter soluções duradouras e robustas. Utilizando tecnologias eficientes A ideia é simples: Medir, melhorar e manter. Isto significa utilizar continuamente ferramentas proativas que mantenham uma visibilidade clara da eficiência do data center. A eficiência de um data center vai muito além da energia. Conforme dito anteriormente, parceiros que usam uma abordagem de otimização geral conseguem oferecer soluções como tecnologias de contenção, gabinetes com recursos de vedação aprimorados e layouts de salas com eficiência energética. A falta de eficiência energética expõe o data center a: (A) Separação inadequada do ar quente e frio causando perda de eficácia na refrigeração (B) Infiltração de ar através dos gabinetes permitindo que a circulação de ar quente volte para as entradas dos equipamentos em vez de ir para as unidades CRAC (C) Obstruções que restringem o fluxo de ar frio Para resolver estes desafios, o Sistema de Contenção de Corredor Frio Net-Contain e os gabinetes Net-Access garantem a separação ideal do ar quente e frio melhorando assim a eficiência operacional do data center e evitando que a energia seja perdida. A contenção no corredor frio pode melhorar o fluxo de ar e a eficiência da refrigeração em até 10%, de acordo com o analista do Gartner, Dave Cappuccio. A contenção no corredor frio pode reduzir o consumo de energia de ventilação de 20% a 25% e proporcionar uma economia de energia de 20% no sistema de refrigeração, o investimento se paga em cerca de dois anos, de acordo com a PG&E. O Sistema de Contenção de Corredor Frio (CAC) proporciona a separação física do ar frio e do ar de exaustão quente através do fechamento do corredor frio e facilitando um suprimento de ar frio para as entradas de ar dos equipamentos na temperatura desejada de modo uniforme. Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 7

8 Gerenciamento e manutenção da infraestrutura É hora de levar o DCIM a um novo nível. Não estamos mais visualizando apenas o gerenciamento do data center em geral. Agora estamos fazendo uma abordagem proativa para o gerenciamento, eficiência e otimização. As soluções Panduit SmartZone utilizam software e dispositivos inteligentes para monitorar o consumo/dados ambientais dos data centers em tempo real, permitindo que mantenham os ganhos de eficiência energética de maneira contínua. O software Panduit SmartZone monitora a energia, espaço, conectividade e rastreamento de ativos da infraestrutura do data center, assim como garante que os usuários e o acesso do usuário estejam de acordo com as exigências regulatórios. Após a Panduit fazer a medição da eficiência na utilização da energia (PUE) do data center, isolar as causas de perda de eficiência energética e eliminar estas causas ao aplicar sua ampla experiência em serviços e uma grande variedade de produtos, o DCIM consegue manter estas melhorias na eficiência energética ao monitorar as variações na infraestrutura do data center. Este tipo de plataforma monitora os ativos de infraestrutura do data center, incluindo o número de dispositivos, seus status, a idade e o tipo de ativo, adições, mudanças de local e trocas de ativos e a conectividade, de modo que o data center possa administrar estes ativos. O software Panduit SmartZone monitora os parâmetros de infraestrutura do data center no que tange à energia, espaço, conectividade e rastreamento de ativos, assim como garante que os usuários e o acesso do usuário estejam de acordo com as exigências regulatórias. Otimizando o uso da energia hoje e no futuro É importante implementar uma solução holística que gerencie e otimize a utilização da energia. O parâmetro de eficiência na utilização da energia (PUE power utilization efficiency) se tornou uma métrica amplamente aceita de eficiência ambiental ( green efficiency ) nos data centers. Ao utilizar ferramentas de monitoramento inteligente, sua empresa economizará dinheiro com eletricidade e gerará mais otimização no uso da energia. Como parte do pacote de softwares SmartZone, a plataforma de software Physical Infrastructure Manager (PIM ) da Panduit utiliza o mapeamento de data centers para fazer sua modelagem por nome de ativo e localização. Este tipo de mapeamento auxilia fornecedores de serviços de colocation e de computação em nuvem. O Mapeamento de níveis de utilização do PIM agrupa os recursos consumidos por cada ativo e prioriza as características térmicas e energéticas, que são úteis para os administradores de instalações que precisam realizar atividades de provisionamento de recursos. O PIM realiza o processo operacional de mapeamento dos complexos processos utilizados para a aquisição e administração de ativos nas empresas, permitindo a administração eficiente de faturas, contratos de arrendamento, esquemas de estorno, licenciamento, renovações e disposições. O Módulo de geração de relatórios do PIM resume os dados coletados pelo software de DCIM. O módulo permite que o data center gere relatórios para os diversos grupos de interesse da empresa. O software PIM cria representações visuais de parâmetros operacionais através de mostradores, gráficos e indicadores. Esta capacidade proporciona uma percepção imediata dos sinais vitais da instalação, incluinido dados dos ativos, conectividade, espaço e energia. Este tipo de abordagem modular com relação às funcionalidades do DCIM permite que você personalize a solução para que atenda às necessidades de sua empresa agora e no futuro. A integração com suas plataformas atuais de gerenciamento de rede e service desk proporciona uma interface integrada para dar suporte ao gerenciamento de ativos de TI com atributos relacionados e componentes de infraestrutura física de seu data center e rede corporativa. Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 8

9 Conclusão Os data centers estarão sempre evoluindo e expandindo-se. À medida que mais empresas enxergam o benefício de utilizar uma plataforma eficiente, o uso de ferramentas inteligentes de gerenciamento irá crescer. Lembre-se de que ao identificar as causas de perda de eficiência energética nos data centers, as empresas podem formular uma solução com efeito duradouro. É mais importante que nunca ser proativo no que diz respeito à eficiência e otimização do data center. Uma abordagem reativa não é apenas dispendiosa, ela também consome tempo. Ao usar tecnologias como o portfólio de soluções Panduit SmartZone, sua empresa pode ter visibilidade completa do data center e da rede corporativa através de automação por software, de painéis indicadores ( dashboards ) e relatórios predefinidos, da gestão de mudanças e respectiva documentação, e também pela combinação com dispositivos inteligentes para uma funcionalidade ainda maior. Isto significa visibilidade imediata quanto a: Documentação de processos de ativos de TI, mudanças de local, adições e mudanças (MACs) Medição do consumo de energia, temperatura e umidade dos equipamentos ativos Dados precisos de localização e utilização dos ativos e conexões Monitoramento centralizado de ativos de TI através de uma única plataforma Ativos e recursos subutilizados Mudanças não autorizadas nas conexões do patch panel Potenciais falhas de segurança na rede física Análise da origem ( root cause ) de problemas na rede física Limites de capacidade Para ter um data center que opere de maneira ideal e que seja compatível com tecnologias como Big Data e computação em nuvem, sua empresa terá que levar o gerenciamento de data centers para outro nível. Ao usar tecnologias como as da Panduit, seu data center utiliza ferramentas DCIM de última geração que auxiliam no atendimento das necessidades de sua empresa hoje e no futuro. Outras Referências Andy Chaloupka, Gerente de Marketing de Soluções da Panduit Cal Braunstein, Diretor de Pesquisas do the Robert Francis Group Impact of Air Containment Systems, artigo, Panduit Services Detail Sheet, Energy Efficiency Practice, Panduit Integrated Asset Tracking Solutions, artigo, Panduit Fact Sheet, National Data Center Energy Efficiency Information Program, DOE / EPA Measure, Improve, Maintain, Webcast, Panduit Rakesh Kumar, Vice Presidente de Pesquisas da Gartner Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, (Fevereiro de 2013) Data Center Optimization Plan, US DOE, ( ) Gartner Analyst Dave Cappuccio D-RKCB22--SA-ENG-Cabinets2Brochure-W.pdf Research.gov IDC Contacte: Edwin Rothrock edwin.rothrock@inetinteractive.com 9