Informática verde

Cree un centro de datos verde

Dave Ohara

Resumen:

• Sistemas de supervisión de energía
• Rasgos esenciales de un centro de datos verde
• Efectos de H.R. 5646
• Prácticas recomendadas para empezar

Lo verde está de moda hoy en día y el concepto tiene repercusión en la manera en que se diseñan los centros de datos. Las compañías de todo el mundo comienzan a pensar en los modos de ahorrar energía y reducir

costos con la compra de nuevo hardware y servicios. No obstante, existe poca información sobre qué acciones emprender para controlar los costos de energía. En el pasado, la electricidad se trató como un gasto general, similar al costo del espacio. Pero con costos de energía y problemas crecientes de fiabilidad, suministro y capacidad, la electricidad necesita una estrategia específica propia.

Los proyectos de optimización de rendimiento y reducción de costos son una parte de las recomendaciones diarias en casi todas las áreas de negocios. Por lo tanto, ¿por qué no tratar los costos de energía de la misma manera?

Como profesionales de TI, muchos de nosotros tomamos decisiones acerca de la configuración e instalación de servidores, las especificaciones de los equipos que compran nuestras organizaciones y en los requisitos para mejorar y crear centros de datos. Incluso ofrecemos información para el diseño inicial durante el desarrollo de aplicaciones. En lo que se refiere a estos proyectos, obviamente tenemos una excelente oportunidad de ser ecológicos e influir en la eficiencia de la energía de cualquier centro de datos.

La primera parte de cualquier estrategia consiste en conocer cuál es su uso actual de la energía. Necesita saber dónde se usa su energía y en qué equipos específicos, así como qué uso es eficiente y cuál se desperdicia en el centro de datos. Desgraciadamente, es poco habitual encontrar un medidor de consumo de energía que pueda desglosar el uso a un nivel en que se puedan ver los resultados de sus acciones. Normalmente, la mayoría de las organizaciones sólo ven una factura de energía mensual que acumula el consumo en el total de la última línea. Esto supone un estímulo muy pequeño para el ahorro de energía, porque las nunca se aprecia la repercusión de las decisiones que se toman, y no hay manera de que puedan demostrar que en realidad sus cambios ahorran energía.

Uno de los primeros problemas que se presentan cuando se considera la iniciativa de un centro de datos ecológico es si se cuenta con apoyo de la dirección. En este artículo, asumiré que la respuesta es "todavía no". El apoyo de la dirección requiere un compromiso serio que ofrezca recursos y presupuesto para su iniciativa. Y aunque se habla mucho de los centros de datos ecológicos, la realidad es que todavía existe una ausencia de apoyo serio por parte de la dirección. Si contara ya con un apoyo de la dirección así, probablemente ya tendría un centro de datos verde en funcionamiento.

De todos modos, aún si asumimos que no obtiene el apoyo que necesita, hay mucho que puede hacer para llevar adelante su iniciativa de un centro de datos verde. Entonces, ¿cómo determina las acciones que se deben ejecutar para lograr sus objetivos? Afortunadamente, la eficiencia de la energía no es un concepto nuevo y los profesionales de TI pueden aprender mucho de los otros sectores.

Resumen del consumo de energía

Uno de los desafíos más grandes a los que me enfrento cuando escribo sobre este tema es encontrar el sentido de la gran disparidad entre las cifras que ofrecen distintas fuentes. Algunos estudios dicen que los centros de datos representan entre un 1,2 y un 2 por ciento de la electricidad que se consume en los Estados Unidos. Según algunos cálculos, si se pensara que los centros de datos constituyen por sí mismos un sector, los centros de datos de EE. UU. se acercarían a los cinco primeros sectores en términos del uso de energía. Mientras tanto, la electricidad puede representar entre un 15 y un 20 por ciento como máximo del costo operativo en un centro de datos corporativo en EE. UU.

Un estudio de los laboratorios nacionales Lawrence Berkeley realizado para el Consejo de EE. UU. para la promoción de una economía basada en la eficiencia de la energía, determinó que los centros de datos pueden consumir hasta 40 veces más energía que los edificios de oficinas convencionales. El estudio detalla acerca de lo que se puede hacer para mejorar la eficiencia de la energía desde una perspectiva de las instalaciones (consulte eetd.lbl.gov/emills/PUBS/PDF/ACEEE-centro de datoss.pdf). Un buen punto de partida consiste en determinar hasta qué punto su centro de datos sigue las recomendaciones que se presentan en este estudio.

Sin duda, existen muchas perspectivas, estudios y números con respecto al consumo de energía. Sin embargo, un tema que permanece constante, es que existe mucho derroche. Sólo piense en cuántos servidores se compraron con la intención de llevarse más por el mismo precio; esto significa comprar tanta energía de CPU, memoria, almacenamiento y sistemas de alimentación redundantes como sea posible mientras no se supere el presupuesto. Muchos de dichos servidores funcionaron a un promedio del 10 al 15 por ciento de su capacidad en los últimos 3 a 5 años. Aunque a menudo la atención se centra en las CPU, otros componentes desempeñan aquí un papel importante: memoria, discos e interfaces de red, que conllevan necesidades de energía significativas y, cuando se combinan, superan el consumo de energía de la CPU.

Mientras tanto, el exceso de hardware, desde procesadores a sistemas de alimentación redundantes, puede conducir a un derroche considerable. Dada la cultura reacia al riesgo existente en la mayoría de los departamentos de TI, el exceso de capacidad es la norma. La decisión más segura es contar con exceso de hardware, aunque necesariamente no sea la mejor decisión financiera. Pero aunque la energía es un factor clave, normalmente se pasa por alto al calcular los costos del ciclo de vida. Desgraciadamente, no hay estímulos para comprar soluciones eficientes, porque no hay análisis de costo-beneficio de los responsables de las tomas de decisiones después de la implementación.

Sin embargo, hay un punto medio por alcanzar. El péndulo se mueve hacia el otro extremo cuando la dirección comienza a darse cuenta del poco uso que se hace de toda la capacidad de hardware que tiene el centro de datos, y consideran la consolidación de servidores una manera de reducir los costos. Es mucho más fácil analizar correctamente la las necesidades que deben satisface los servidores al principio que intentar consolidar después servidores que ya se implementaron.

Ahora que el sector de TI alcanza un nuevo nivel de madurez, la optimización con reducción de costos se convierte en una prioridad. El consumo de energía es un indicador que la dirección puede usar para medir la eficacia de decisiones tomadas respecto al ciclo de vida del hardware de TI. Tanto AMD, como Intel y los OEM de servidores y componentes hacen referencia al rendimiento por vatio de sus plataformas. Las cifras de rendimiento por vatio se pueden usar para calcular un costo operativo mediante la fórmula inversa: vatios por unidad de rendimiento. Con la cantidad de personas implicadas en el desarrollo de soluciones de TI (utilidades, desarrollo de aplicaciones, arquitectura, operaciones y unidades de negocios) el rendimiento por vatio responde a la pregunta "¿qué obtengo a cambio?" y le permite compartir las distintas soluciones en términos de eficiencia de energía.

¿Por qué es una práctica común ignorar los costos de energía y pasar por alto las decisiones que afectan a los costos operativos y de instalaciones? ¿Cuántos centros de datos ha visto que funcionen al límite de su capacidad debido a restricciones de energía y refrigeración? Había un tiempo en que tener suficiente espacio físico para el centro de datos era el problema. Sin embargo, actualmente el problema es tener suficiente capacidad para alimentar y refrigerar todos los equipos, y saber cuánto tiempo pasará hasta agotar la capacidad.

La importancia de los sistemas de supervisión de energía

El consumo adecuado de energía puede ser difícil de medir. Como mencioné anteriormente, la mayoría de las compañías acumulan los costos de energía como un todo en lugar de desglosar el consumo de energía en unidades específicas. Este método de tratar a energía como un gasto general crea la percepción de que los costos de energía están más allá del control de la unidad de negocio. Sin embargo, esto no es verdad.

Un centro de datos puede usar decenas de veces más de energía por metro cuadrado que un espacio de oficinas estándar y, por lo tanto, aún las mínimas mejoras de eficiencia en los centros de datos pueden representar ahorros sustanciales. No es sorprendente que los ahorros de costos sean el motivo principal por el que los centros de datos implementan programas de ahorros de energía. El problema es que se establece el método del costo más bajo para cargar el consumo de energía y se acumulan los costos mensuales de instalaciones para operaciones de centro de datos. A continuación, los costos se asignan en grupos basados en el espacio ocupado o en la conexión de puertos; este método ofrece un desglose muy inexacto de los costos reales de funcionamiento de cualquier equipo del centro de datos.

Es poco frecuente que una organización tenga una solución que mida el uso real de energía en función de los distintos dispositivos del centro de datos, y esto se debe en gran parte al hecho de que instalar un medidor de energía y un sistema de informes requiere una inversión inicial considerable. Sin embargo, al invertir en este tipo de sistemas se puede obtener como resultado un ahorro de costos aún mayor.

Por supuesto, un sistema de supervisión de energía en sí mismo no es suficiente; necesitará un plan para determinar cómo usará los datos recopilados para administrar mejor el consumo de energía y, al final, ver un retorno de su inversión. Analicemos la compañía canadiense Abitibi Consolidated, el productor más grande del mundo de productos para periódicos y papel. En 2001, cuando el mercado de energía eléctrica de Ontario se desreguló, Abitibi Consolidated quedó expuesto a precios de mercado y disponibilidad fluctuantes. Para optimizar sus compras de energía, la compañía implementó un sistema de supervisión y medición. En pocos meses, el nuevo sistema ya recuperó la inversión, gracias al ahorro del uno por ciento que la compañía obtuvo por el mero hecho de comprar su energía de forma más eficiente.

¿Cuánta energía necesita ahorrar para justificar una actualización del sistema de supervisión de energía en su centro de datos? Bill Laing, director general de desarrollo de Windows Server® 2008 en Microsoft, dijo en una entrevista reciente que la nueva versión de Windows Server con ahorro de energía predeterminado habilitado, podría reducir el consumo en hasta un 20 por ciento: un ahorro importante. La figura 1 muestra algunas de las opciones de energía disponibles en Windows Server 2008 beta 3. No obstante, tenga en cuenta que el ahorro no se puede calcular como una reducción directa en el costo de la energía consumida. Hay varios factores diferentes implicados, como el costo de construcción de un nuevo centro de datos y la el número de sistemas que actualmente admiten configuraciones menos eficientes.

Figura 1** Opciones de energía en Windows Server 2008 beta 3 **(Hacer clic en la imagen para ampliarla)

En este momento, en Windows Server 2003 SP1 podría seleccionar la opción de energía y desempeño del procesador equilibrados en el servidor. Pero sin un sistema de medición, no podrá cuantificar el ahorro, ni ningún otro factor implicado en realizar y permitir este cambio.

También cabe destacar que para muchos centros de datos, el consumo de energía normalmente fluctúa sólo un cuatro por ciento durante cualquier período de 24 horas, lo que indica que dicho consumo de energía no depende de la carga. Con las recientes innovaciones de los fabricantes de hardware, este resultado cambia para los nuevos equipos y la cantidad de energía consumida disminuye con cargas más pequeñas.

Definición de un centro de datos verde

Podría continuar varias páginas enumerando los criterios o rasgos que caracterizan a un centro de datos verde. Por supuesto, no tengo espacio para abarcarlo todo en este artículo, pero deseo resaltar algunas características clave que debe tener presente si toma en serio la implementación de un centro de datos verde. Incluso si en este momento sólo se encuentra en la fase de planeación, con esta lista puede realizar comparaciones para determinar dónde se encuentra actualmente su centro de datos:

1. Las medidas se usan para desglosar el uso de energía por componentes (como un servidor de 2U, un servidor de 4U, un conmutador, una SAN y un SAI) y a qué unidades de negocio se carga la energía que usan esos componentes.
2. El uso de energía se supervisa de manera continua para determinar las demandas de energía máxima y mínima.
3. Las capacidades de energía se supervisan en el ámbito de todo el centro de datos y se llega hasta los circuitos para garantizar que todos se encuentran dentro de límites aceptables.
4. El plan de ahorro de energía se documenta y recompensa.
5. El plan de ahorro de energía se revisa regularmente y se toman acciones correctivas para controlar los errores.
6. Se determina cómo se cargan los costos en las unidades de negocios para modificar comportamientos, y se promueve el ahorro de energía entre unidades de negocios independientes. Este aspecto se debe promover desde la dirección.
7. El límite de CPU se habilita en los servidores, y el laboratorio de rendimiento mide el rango de energía consumida con diferentes cargas.
8. La elaboración del perfil térmico se usa para identificar los lugares calientes y con exceso de enfriamiento.
9. La ingeniería del rendimiento de TI incluye medidas de eficiencia de energía.
10. La realimentación de datos en vivo está disponible para organizaciones individuales, y les permite reaccionar de manera adecuada. California ISO llega a ofrecer datos en tiempo real al público en su sitio web, como se muestra en la figura 2.

Figura 2** El sitio web de California ISO ofrece una instantánea en directo que incluye la demanda actual y el nivel de conservación actual solicitado de sus clientes **(Hacer clic en la imagen para ampliarla)

Cuantas más características de este tipo implemente, más cerca está de tener en funcionamiento un sistema avanzado de supervisión de energía. He incluido una tarjeta de resultados (consulte la figura 3) con ocho preguntas que se puede formular para determinar el nivel actual de su centro de datos: básico, intermedio o avanzado.

Figure 3 ¿Cómo de verde es su centro de datos?

Con el conocimiento ya hay medio camino realizado.

Otro problema al que se enfrentará es la estandardización en la organización. Realizar cambios como los descritos en este artículo, que cambien el paradigma por el cuál se mide la energía, y que impliquen la participación de las unidades de negocio en la organización, conlleva la alineación entre grupos de instalaciones a través de múltiples centros de datos que trabajen con un amplio conjunto de grupos de TI. Dichos problemas de organización son los primeros obstáculos para implementar un programa de ahorro de energía.

Es importante que se asegure de contar con una persona o equipo únicos responsables de analizar el consumo de energía a través de los centros de datos. Este centro de conocimientos (del que carecen la mayoría de las compañías cuando se trata de consumo de energía) es esencial. También es importante que sus herramientas recopilen datos de instalaciones dispares de manera uniforme y notifiquen los resultados a cada unidad de negocio de una manera coherente (la figura 4 muestra un panel de ejemplo para informar los datos).

Figura 4** Panel de supervisión de datos globales de ejemplo (cortesía de OSIsoft) **(Hacer clic en la imagen para ampliarla)

Sin los instrumentos correctos, no sabrá si en realidad su sistema funciona de manera eficiente, ni las unidades de negocio individuales sabrán si sus esfuerzos producen resultados. Si desea realmente cambiar el comportamiento humano, necesita ofrecer a los usuarios la información en tiempo real con tendencias de datos históricos para que puedan visualizar los resultados de sus acciones. No puede recompensar de forma eficaz a los grupos por logros en eficiencia de energía si cada unidad de negocio se encuentra en un sistema diferente, usa un conjunto de herramientas diferente, y toma medidas diferentes para informar de su éxito.

Fuerzas del sector

No se sienta sólo en sus esfuerzos de hacer más ecológica su compañía. Los líderes en otros mercados, desde compañías como Boeing y Toyota hasta organismos públicos como el Estado de California, realizan importantes inversiones para que sus operaciones y productos tengan más eficiencia de energía.

En cuanto al mundo de TI, en 2006 la Cámara de Representantes de EE .UU. aprobó un proyecto de ley, H.R. 5646, ahora ley pública 109-431, realizando un llamado a la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para investigar los costos de energía y el consumo de electricidad de servidores y centro de datos y los efectos posibles de cambiar a sistemas de energía más eficientes. El estudio, llevado a cabo por ENERGY STAR, un programa de EPA, realizó proyecciones de crecimiento a corto plazo en el uso de energía de servidores y centros de datos de EE. UU, valoró costos potenciales y ahorro de energía relacionados con mejoras de eficiencia de energía de centros de datos y servidores, y valoró estímulos posibles y programas voluntarios para promover servidores y centros de datos con energía eficiente. Los resultados finales del estudio se presentaron al Congreso en agosto de 2007. Puede encontrar más información acerca de este estudio en energystar.gov.

También se encuentran en desarrollo nuevos estándares de edificios para edificios ecológicos Estos estándares incorporan criterios como la capacidad de submedición de por hora de circuitos en función del propósito y consumo de energía, la creación de medidores que comuniquen datos de consumo de energía a un sistema de administración de datos de medición, y sistemas de administración de datos de medición que almacenen datos y creen informes de usuario que muestren el consumo de energía calculado por hora, diario, mensual y anual de cada medidor. Los sistemas de cumplimiento requieren muchos de estos criterios cuando se suscribe a programas de ahorro de energía donde se necesita demostrar que los cambios funcionan (por ejemplo los créditos de energía renovables, los créditos del carbón y los programas de reducción de energía).

Algunos usuarios han solicitado pruebas de especificaciones, pero es difícil representar el espectro de usos. Se han hecho intentos para estandardizar las pruebas, pero como con la mayoría de las pruebas de rendimiento, se pueden usar para optimizar los resultados "percibidos", que no representan el uso real. Considere, por ejemplo, los kilómetros por litro. Las calificaciones de EPA calculan los kilómetros por litro que un conductor típico debe obtener en condiciones de ciudad y autopista normales Sin embargo, la mayoría de los conductores conducen en entornos que no son normales y los factores que afectan a la eficiencia de combustible pueden variar apreciablemente. Esta misma orientación se aplica al ahorro de energía en el centro de datos. Los únicos resultados exactos para su organización vendrán de la medición del ahorro de energía en su propio entorno.

¿Dónde está el ahorro?

Se deben considerar muchos factores para determinar el ahorro. ¿Conoce el costo de agregar más energía en un área determinada? ¿Tiene una estrategia para minimizar las restricciones de energía? ¿Puede resolver el problema ubicando sus centros de datos en lugares donde la energía sea más económica? ¿O debe centrarse en operaciones que mejoren sus instalaciones existentes?

En algunas compañías, la mejor manera de reducir costos puede ser reubicar los centros de datos en áreas con fuentes de electricidad más económicas. La virtualización de servidores ofrece otro enfoque para reducir el consumo de energía. De hecho, algunas compañías de energía, (PG&E, SoCal Edison, y SDG&E, para nombrar algunas) ofrecen incentivos financieros a clientes que emprendan proyectos de virtualización de servidores que tengan como resultado una reducción de equipos de servidores.

Pero hay pasos menos drásticos y más sencillos que se pueden dar. La mayoría de los departamentos de TI no tienen la menor idea de cuánta energía consumen sus sistemas en la actualidad, y esto significa una enorme oportunidad para un posible ahorro. Un primer paso podría ser examinar el consumo de energía asociado a dispositivos individuales y, a continuación, ver si existen cambios que se puedan realizar por dispositivo. Muchos cambios pequeños pueden sumar ahorros sustanciales.

Para comparar, piense en la casa típica donde el propietario no tiene la menor idea de cuánta energía emplea cada artículo de la casa: lo único que hace es pagar una factura mensual total. Puede obtener un dispositivo económico y sencillo, como Kill A Watt, que mide el consumo de energía de los distintos dispositivos. ¿Cuánto gasta en mantener encendido su horno a microondas cuando no lo usa? ¿Cuánta energía se consume cuando deja el cargador de su teléfono conectado? Con este mismo enfoque, puede agregar medidores a los bastidores y recopilar datos de distintos dispositivos. Las herramientas de administración se pueden usar para recopilar datos directamente desde algunos servidores con capturas de SNMP de consumo de energía.

Introducción

La figura 5 ofrece un resumen de recomendaciones que debe seguir para poner en marcha su plan. En esta etapa, es importante entender que no está limitado a elegir entre los dos extremos. Puede optar por un enfoque más equilibrado, que probablemente es más práctico. Inicie un esfuerzo de base, e identifique a los empleados de la compañía que son apasionados del ahorro de energía. Comience a medir algunos dispositivos dentro de una unidad de negocios para ofrecer datos visibles. Tomar impulso y mostrar resultados cuantificables le ayudará a obtener el apoyo que necesita para ampliar la inversión de la compañía para convertirse en empresa verde.

Figure 5 Claves para la implementación de un plan de ahorro de energía

¿Quiénes son las personas que conducirán la eficiencia de energía en su compañía? La alta dirección, la gerencia, o simplemente las personas que están interesadas en el impacto de su compañía en el entorno. En cada compañía hay personas que viven este tema con pasión. Una de sus primeras decisiones es probar el método de base e implicar a estas personas desde el comienzo.

Por último, para cualquier dirección que elija, la planeación de un programa de eficiencia de energía para su centro de datos requerirá obtener colaboración de los grupos de TI. Hasta hace poco, el enfoque típico de la planeación de soluciones de TI ha sido ignorar los costos de energía durante la fase inicial de diseño, centrándose en el hardware y el software que se compra, junto con el trabajo y costos para hospedar la solución. Cuando la energía está oculta en el costo general de las soluciones en funcionamiento en un centro de datos, la eficiencia de energía tiene baja prioridad. Sacar a la luz la energía real que consumen las soluciones es el primer paso crítico para cambiar el comportamiento de su organización.

Dave Ohara tiene 26 años de experiencia en el mundo de la tecnología, y ha trabajado para compañías como Microsoft, Apple y Hewlett-Packard. Con experiencia en desarrollo de productos, marketing, proselitismo tecnológico, arquitectura de infraestructuras, ingeniería de procesos, ingeniería de fiabilidad y logística de distribución, ahora Dave trabaja junto a varias compañías implementando iniciativas verdes.

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