Las claves en la administración de energía del Data Center

NOTA DE TAPA
Las claves en la
administración de
energía del Data Center
Por Carlos Spera, Business Development Manager Logicalis Southern Cone
Los Centros de Datos actualmente se orientan a conceptos tales como Servidores, Virtualización y Green IT.
Asimismo, la distribución de la energía y la refrigeración han pasado a ser temas claves para el buen funcionamiento del Data Center. A continuación, descubra las nuevas soluciones para optimizar la administración
de energía, las cuales brindan múltiples beneficios a las organizaciones.
Durante la última década, la energía y la refrigeración han pasado
de ser ideas de último momento a
ser las preocupaciones centrales en
la construcción y funcionamiento
de un Data Center. En este sentido, las empresas del sector han
mejorado la eficiencia de casi todos los elementos de la cadena
de alimentación y refrigeración.
Así, los usuarios actualmente pueden adquirir sistemas de servidores más eficientes en términos de
rendimiento por vatio, los cuales
permiten obtener un mejor diseño
en el armado de los nuevos Data
Centers.
El eslabón más débil sigue siendo la gestión de la energía en los
sistemas que se encuentran en los
niveles de rack y de la fila, donde se produce la mayor parte del
consumo. Cisco Unified Computing System (UCS) es una solución
diseñada para enfrentar la administración de energía a nivel fila,
especialmente en los casos que se
requiere una gestión flexible de los
picos de potencia.
El Sistema de Computación Unificada de Cisco permite la administración de energía a través de grupos de chasis y racks, brindando
una mejora en el rendimiento de
hasta un 30% en el Data Center
tradicional, sin costo adicional de
capital. Esta capacidad está integrada en la arquitectura de Cisco
UCS.
Antes de analizar en profundidad
la gestión de energía, es necesario
comprender el contexto en el que
Cisco ha estado trabajando. El objetivo fundamental es reducir el
consumo de energía por unidad de
volumen de trabajo, lo cual ha sido
objeto de esfuerzos de varios años
y de múltiples Vendors. Mientras
que algunos elementos de la cadena de alimentación y refrigeración
están fuera del ámbito actual de
un Vendor de sistemas como Cisco, hay innovaciones en la arquitectura de los servidores de UCS
que ayudan a mejorar la eficiencia
en el consumo de energía y refrigeración.
Carlos Spera, Business Development Manager
Logicalis Southern Cone
Logicalis Now - Marzo 2012 | 13
NOTA DE TAPA
Arquitectura
∞∞ Disminuye el consumo a través de la reducción del número de componentes
∞∞ Mejora la refrigeración a través de un diseño simplificado
CPU y Memoria
∞∞ Procesador y memoria estándar de la industria
∞∞ Ofrece una amplia gama de procesadores Intel, desde 60W hasta 95W
∞∞ Diseñado para un máximo de 130 procesadores
Infraestructura
∞∞ La alimentación de 12V a la placa madre reduce la pérdida de conversión
∞∞ Alta eficiencia de los reguladores de voltaje
∞∞ Los cables SFP+CU reducen el consumo eléctrico en comparación con 10GBASE-T
Fuente de alimentación
Refrigeración
∞∞
∞∞
∞∞
∞∞
Fuente de alimentación de alta eficiencia que puede soportar hasta 130 CPUs.
Redundancia N+1 y N+N
Única alimentación eléctrica (Single Passive Power Backplane)
Fuente de alimentación monofásica
∞∞ Directa a través del flujo de aire, sin curvas o giros
∞∞ El midplane abierto de 63% permite el flujo de aire directo para una refrigeración óptima
Control térmico activo
∞∞ Monitoreo exhaustivo
∞∞ Velocidad variable de ventilación que reacciona a la salida térmica
∞∞ Datos de los sensores son agregados por software de gestión para todo el sistema
Gestión de la energía
∞∞ Sensores de medición de potencia de los niveles de Blade y chasis.
∞∞ Sensores térmicos en todos los componentes principales
∞∞ Límite de energía
Tecnologías aplicadas por Cisco en el diseño de UCS
¿Qué es el Límite de energía?
El límite de energía es la capacidad
de limitar el consumo de energía
de un sistema, ya sea un servidor
del tipo Blade o un servidor del
tipo Rack, hasta cierto umbral que
es menor o igual a la máxima potencia nominal del sistema. Esto es
uno de los principales diferenciadores del Cisco Unified Computing System.
Por ejemplo, si la potencia máxima
de un servidor tipo Blade es de 340
Watts (W), pero la potencia disponible para el chasis es sólo 3334W
AC, lo cual es suficiente para suministrar un promedio de 300 W
14 | Marzo 2012 - Logicalis Now
por hoja más el chasis. En el Cisco UCS chasis, cada hoja puede
ser limitada a un máximo de 300
W por hoja, evitando que sobrepase la capacidad de la fuente de
alimentación. Este tipo de limitación, conocida como Static Power
Capping, ayuda a asegurar que el
chasis no utilice más energía de lo
permitido. De esta forma, no influye el hecho que diferentes hojas tengan variación de carga. Así,
una hoja puede no estar utilizando
su asignación completa de energía
mientras que otra puede requerir
más aún.
Otro tipo de limitación, Dynamic
Power Capping, permite asignar
la cantidad total de energía a tra-
vés de múltiples hojas en un chasis. A partir de esta solución, todo
el sistema puede ajustarse a un
presupuesto de energía específica,
posibilitando además que la energía se dirija a las hojas que tienen
mayor carga y requieren energía
adicional.
La oferta de este tipo de limitación
en el mercado sólo se da sobre un
chasis de una sola hoja o en el chasis como un dominio de energía
administrado, como se indicó anteriormente. Las siguientes secciones describen cómo Cisco, a través
de múltiples chasis, amplió el límite de energía dinámico, ejecutándolo de manera que resulte más
útil para la gestión de operaciones.
82%
Terreno
Construcción
Arquitectura
82%
Mecánica y Electricidad
Terreno
¿Por qué utilizar Límite de energía?
En primer lugar, para entender la importancia de la limitación de energía,
se debe evaluar la inversión en la construcción y explotación de un Data
Center. Muchas personas, ajenas a la
industria, creen que los mayores costos
de un Data Center están relacionados
con el espacio: terrenos, edificios, etc.
Esta creencia ha llevado a los clientes
y proveedores a aumentar la densidad
de cómputo con soluciones como servidores de tipo Rack (1RU) y Blades,
que simplemente incorporan más en
el mismo espacio-.
8%
¿Cómo colabora el Sistema de
Computación Unificada de Cisco
a solucionar el problema de administración de energía?
33%
Construcción
Arquitectura
Mecánica y Electricidad
8%
Power Cap Groups
33%
59%
Distribución
Carga
5%
Refrigeración
9%
7%
59%
5%
Detalle de costos operativos
en el Centro de Datos
/ Fuente:Distribución
James Hamilton
53%
http://perspectives.mvdirona.com/2010/09/18/
19% Carga
OverallDataCenterCosts.aspx
Refrigeración
5%
53%
19%
82%
23%
Terreno
Construcción
Servidores
Arquitectura
Mecánica y Electricidad
8%
El principal costo en un Centro de Datos resulta la
33%
infraestructura de energía y enfriamiento / Fuente:
C. y G. Belady Balakrishnan, Microsoft, Incenting
los comportamientos correctos en el Centro de
Datos
Respecto a los costos de operación,
mientras que los servidores en un
Centro de Datos resultan el gasto más
grande, los costos combinados de la
infraestructura de energía y potencia
de los servidores son el gasto operativo
59% de
más grande en la nueva generación
los grandes Data Center
Distribución
Infraestructura de energía
y refrigeración
23%
Potencia
Otro
Servidores
Infraestructura de energía
y refrigeración
Potencia
Otro
Contribuciones de funcionamiento de Gastos por
componentes de infraestructura en el Centro de
Datos / Fuente James Hamilton
http://perspectives.mvdirona.com/2010/09/18/
OverallDataCenterCosts.aspx
En lugar de implementar la limitación de energía, ya sea estática o
dinámica, en un chasis individual o
servidor, el Sistema de Computación
Unificada de Cisco incorpora un poderoso y nuevo concepto: Power Cap
Groups. Éste es un conjunto de servidores o chasis que comparten una
distribución o presupuesto de potencia en común, que se aplican de manera dinámica a los servidores dentro
del grupo.
Power Cap Groups (o dominios) sigue una serie de reglas simples:
• Todos los servidores en un solo chasis son parte del mismo grupo Power
Cap Groups. Es decir que puede haber varios chasis en un único Power
Cap Groups.
• El chasis dentro de un Power Cap
Groups no tiene que estar físicamente contiguo, pudiendo situarse en
cualquier lugar dentro de la misma
instancia lógica.
• Todo el chasis en un Power Cap
Groups no tiene que estar conectado
a los mismos circuitos de distribución
de energía.
• Cualquier instancia de Cisco Unified Computing System puede tener
varios Power Cap Groups, los cuales a
la vez contienen un número variable
de chasis.
Carga
Refrigeración
Logicalis Now - Marzo 2012 | 15
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NOTA DE TAPA
» La asociación de los Power Cap
Groups, con servidores virtuales
En la actualidad, las demás soluciones
en el mercado que ofrecen Static o Dynamic Power Capping, están asociadas
con hojas específicas en un chasis o
un servidor de rack físico, incluso en
productos en los que existe una cierta virtualización del servidor físico en
sí mismo. En un entorno en el que la
identidad y la carga de trabajo de un
determinado servidor físico pueden
cambiar, modificando así los requisitos
necesarios de energía de un servidor,
la asociación de los Power Cap con las
entidades físicas o lugares fijos resulta
insuficiente.
El Sistema de Computación Unificada
de Cisco soluciona este problema a partir de la incorporación de información
sobre la alimentación de la PAC en
un perfil de servicio (Service Profile),
contribuyendo así a garantizar que los
ajustes de los Power Cap puedan acompañar la carga de trabajo y que un nuevo servidor físico herede la Power Cap
correcta, cuando se asocia con su perfil
de servicio.
Power Cap Groups y los perfiles de
servicio
Un perfil de servicio (Service Profile) es
una de las abstracciones fundamentales
sobre las cuales se construye el Sistema
de Computación Unificada de Cisco.
Este perfil es la encapsulación lógica de
la identidad del servidor y los requerimientos de recursos físicos, tales como
las direcciones LAN y SAN, el número
de interfaces Ethernet y de almacenamiento, las versiones de firmware, el
orden de arranque, VLANs, puertos
físicos y las políticas de QoS.
Al tomar este concepto de base y la
adición de energía como un recurso
16 | Marzo 2012 - Logicalis Now
asociado con el perfil de servicio, Cisco
abstrae la gestión de las Power Cap fuera del servidor individual en la misma
forma que la gestión de la identidad
física se abstrae lejos del servidor físico.
Asimismo, a cada perfil de servicio se
le puede asignar una política de límite de energía que defina la prioridad
de poder relativo de un servidor físico,
asociado con el perfil de potencia y el
grupo de limitación de energía a la que
pertenece el servidor.
La tecnología de Cisco Unified Computing System ha recreado el entorno
informático empresarial, rompiendo
el modelo tradicional de Data Center.
Redefiniendo la infraestructura como
grupos de servidores Virtualizados, Storage y recursos de la red, el Sistema de
Computación Unificada de Cisco presenta un nuevo modelo de computación que brinda múltiples ventajas tales
como reducción en el costo de capital y
operativos, mayor flexibilidad, disponibilidad y disminución de los tiempos
necesarios para que el área IT responda
a los cambios del negocio.
Al integrar la tecnología de limitación
de energía en la infraestructura de gestión de la Cisco Unified Computing
System, los Centros de Datos pueden
alimentar la disposición de energía
basada en el uso real, en lugar de los
máximos teóricos del servidor o la
capacidad del suministro de energía.
Además, mediante el uso de las prioridades dentro del perfil de servicio,
los administradores pueden dirigir la
potencia a las cargas de trabajo más
importantes en entornos en los que la
capacidad de energía es limitada.