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Rendimiento del Centro de datos & ecología
El consumo eléctrico de los centros de datos es cada vez mayor y ya disponemos de estudios que indican que los centros de datos consumen hoy en día más energía que toda Suecia.
Gran parte de la energía consumida por los circuitos, se transforma en calor y debe ser evacuado, con lo que se precisan potentes sistemas de climatización.
A esto debemos añadir, sistemas de monitorización, humidificación, sistemas anti-incendio…
Ello implica que en algunos centros de datos, por cada watio consumido por la electrónica, se precisen tres para mantenerlo refrigerado, con el grado óptimo de humedad, etc…
Hay diferentes asociaciones (ej: The GreenGrid), que intenan poner freno al crecimiento sin control de este efecto y promocionan la investigación de mejores prácticas, en la construcción, uso y buenas prácticas de gestión el los centros de datos de sus asociados.
Así nace una forma de medir el grado de optimización (lease ecología) energético de los centros de datos por medio de lo que se denomina PUE.
PUE = Potencia total consumida por las instalaciones / la potencia consumida por el equipamiento TI.
El resultado es un número, y a menor cuantía, mejor resultado.
El centro de datos perfecto (y utópico hoy por hoy), es aquel cuyo PUE sea 1, lo que significaría que cada watio empleado en el CPD se usa para “cómputo”.
Es por ello, que los grandes fabricantes suelen publicar sus PUE para demostrar lo ecológicos que son (se puede leer como: el ahorro de costes que se obtiene al optimizar el consumo eléctrico).
Otra fórmula ampliamente aceptada es el índicador DCiE:
DCiE = (Potencia de equipamiento TI x 100) / Total de potencia de las instalaciones
El resultado es un porcentaje, en cuyo caso la perfección sería del 100%, con el que se expresa qué porcentaje de la potencia consumida es utilizada por los equipos de “cómputo”, frente al consumo total.
Es mas que evidente, que situar un centro de datos en lugares como Irlanda (clima suave, húmedo, sin grandes contrastes entre estaciones) es mucho mas favorable para un centro de datos, desde la perspectiva del consumo que aquel situado en lugares con climatologías adversas (intente refrigerar un centro de datos situado en Sevilla el 5 de Agosto, y mantenga el grado de humedad óptimo (siempre buscando el PUE=1…:-))
Como ya hemos comentado en otras ocasiones, la forma del centro de datos, las corrientes de aire y su aprovechamiento, la indicencia del sol, climatología de cada día, carga del propio centro de datos, correcta extracción del aire caliente que arrojan las máquinas, aislamiento y otras muchas variables incidirán en una reducción del PUE (o si lo prefiere, aumento del DCiE).
Nota: En éste artículo se entenderá la palabra “cómputo”, de una forma no literal, sino como el conjunto de realizar los procesos de almacenamiento, comunicaciones, cómputo y otras..
Filed under: CPD, Empresa & Estrategia, GreenIT Tagged: DCiE, ecológico, eficiencia, green, innovación, PUE, Refrigeración
Ratios de consolidación de servidores mediante virtualización
El responsable de una empresa que gestionaba 3800 servidores físicos me comentaba, hace algo más de un par de años, que volumen de servidores creía, a groso modo, que podría eliminar, en caso de adoptar de forma masiva la Virtualizacion.
En aquella época, una menor experiencia en este tipo de proyectos así como la falta de conocimiento de la carga que soportaba cada servidor, el tipo de aplicaciones que corrían sobre estos y muchos otros aspectos no me permitía decir una cifra, pero sí que le hice ver que podría quitar más de un 60% del total.
Esta empresa, que cuenta con más de 150 informáticos para desempeño de funciones internas, llevó a cabo el proceso, consiguiendo un ratio de consolidación que permitió dejar toda la infraestructura en menos de 270 servidores.
No hace falta explicar la disminución de costes a todos los niveles, pero es mas increíble cuando, en una conversación reciente, me comentan que el retorno de inversión incluyendo el total de costes del proyecto, formación de personal, adecuación de los centro de datos a las nuevas necesidades y demás…fue menor a 18 meses!!!
Por no hablar de que hoy en día TODAS sus aplicaciones pasan por disponer de un estatus de “alta disponibilidad”, mucho mayor que el de entonces y que los despliegues que antes costaban semanas se realizan en pocos minutos u horas.
Todo esto, no es más que otro caso (ni más ni menos curioso), de los beneficios de la Virtualizacion.
Lo que si me siguen preguntando hoy en día son algunas cosas como:
- En general (que peligro tiene este principio de frase), cuantos servidores se pueden ejecutar por cada uno físico?
- En mi entorno solamente disponemos de X (número bajo) servidores físicos. Es rentable la virtualización en mi caso?
Dado que no espero que mis interlocutores cambien sus preguntas, será más fácil decir, que una cifra teórica, factible y que seguro que difiere de su caso concreto… podría ser de 7 a 1 (consolidar 7 servidores físicos en 1, aunque algunos me tachen de proporcionar un valor muy conservador y que digan que a veces hasta 20 a 1…). Pero claro, esta afirmación, es solo para callar las preguntas tan repetitivas. Cada caso es diferente y requiere de análisis previo para poder ofrecer un ratio estimado de consolidación.
La segunda pregunta, es más fácil de responder hoy en día que hace algún tiempo, gracias a las nuevas suites y versiones que VMware ha puesto en el mercado.
Si bien, depende de la criticidad y necesidades de cada entorno, podemos decir que hay entornos en los que se puede acometer un proyecto básico de virtualización a coste cero en el apartado licencias (que es el punto al que se refieren dichas preguntas).
Desde ESXi, que es un hipervisor gratuito, muy efectivo y con capacidad para ser integrado en los entornos más exigentes, hasta vSphere4 en su versión Enterprise plus, existe un gran abanico de capacidades, funcionalidad y precio asociado.
Hoy cualquier empresa debería plantearse la migración a un entorno virtualizado, pudiendo agregar o escalar a entornos más complejos y costosos “en lo referente a la adquisición inicial de licencias”, que no en explotación cuyo coste disminuye conforme agregamos funcionalidad.
Desde los sistemas de backup, las redes, el almacenamiento o la puesta en marcha de nuevos proyectos son áreas (y solo por citar algunas), que se benefician de estas tecnologías.
Si a esto sumamos la independencia de hardware, el que cada fabricante de hipervisor (Citrix, Microsoft, VMware) está en constante guerra con el resto y ello ha hecho que la mayoría dispongan de medios para convertir las VMs de otros fabricantes a su entorno, y que todos ellos buscan desesperadamente el mercado pyme (la gran cuenta hace tiempo que está más que virtualizada)…el que sale ganando, siempre es el usuario final.
vSolutions.es dispone de una infraestructura de servidores consolidada con tecnologías como la mencionada en este post. Ello nos permite ofrecer servicios mas avanzados, a menor coste y con mayores índices de seguridad y disponibilidad. Así, servicios como BKOL se apoyan sobre clusters de servidores en alta disponibilidad con balanceo de carga automático y aprovisionamiento de recursos dinámico.
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El futuro de las redes y el almacenamiento: FCoE y CEE
Las redes Ethernet son una parte imprescindible para el funcionamiento de cualquier empresa. Este protocolo, (Ethernet), inicialmente diseñado para permitir el intercambio de datos entre operadores, es desde hace tiempo el sistema mas utilizado a nivel mundial para la transmisión de datos.
Ethernet, cabe recordar que es “un protocolo”, que define el funcionamiento de las capas 1 y 2 del modelo OSI, y que no tiene porqué ir acompañado del TCP/IP (protocolos de capas superiores), aunque sea muy habitual.
Por otro lado, las redes de almacenamiento que inicialmente se crearon sobre interface SCSI, han ido migrando en los últimos años a fibre channel, gracias a su superioridad en todos los aspectos.
Fibre channel (FC) es una forma de transferir los comandos SCSI, que gobiernan los sistemas de almacenamiento, mediante el envío de señales ópticas a través de fibra.
El problema de este sistema radica en que son redes mas complicadas que las ethernet y su coste es mayor, dado que requieren de electrónica especializada (normalente de gama alta) y precisan personal más especializado tanto para su implantación como para su gestión y optimización posteriores y futuras.
El protocolo iSCSI, nos ha venido a traer un sistema, para gama baja y media, que permite encapsular los comandos SCSI sobre tramas TCP/IP y sobre una red ethernet normal. Este sistema está muy bien, pero cuando se precisa un gran rendimiento y fiabilidad los sistemas de fibra siguen siendo superiores.
El mercado (por medio de un conjunto de 10 grandes empresas y varios organismos como el IEEE), ha buscado y finalmente desarrollado un nuevo sistema llamado CEE, que no es otra cosa que una nueva Ethernet (Convergence Enhanced Ethernet) que en su primera versión parte de velocidades de 10 Gb.
Significa que rinde mas que fibre channel?, no necesariamente en esta primera verión (las características para redes de almacenamienot de FC son dificilmente superables), si bien dispone de un roadmap que no ha hecho sino empezar a ser desarrollado.
CEE no es compatible con las redes Ethernet actuales y su implantación aun muy costosa. Únicamente, CPDs de gran tamaño y para una inicial implantación pueden beneficiarse del sistema dado que pueden disponer de una única red para comunicaciones y almacenamiento en vez de las “dos” clásicas (FC_SAN+Ethernet).
La búsqueda de esta nueva tecnología, ha sufrido la presión de la evolución de las redes de almacenamiento que buscan sistemas mas económicos y flexibles que los actuales y aqui CEE viene a tapar ese hueco.
Debía ser un sistema que permita la convergencia de ambos sistema de red y les permita crecer de forma conjunta, y parece que puede ser el camino a seguir…en un futuro.
El problema que inicialmente aparece, radica en que las tramas FC son mayores que las Ethernet y por ello se utilizan tramas “Jumbo“, para encapsular las tramas FC. De este modo, la nueva red ethernet permite incorporar servicios de almacenamiento sobre el mismo canal que los datos de comunicaciones con rendimientos similares a los de FC y por tanto economizar, en un futuro, las infraestructuras de red de las empresas. A este sistema de encapsular FC sobre CEE, es a lo que se ha venido a denominar FCoE (Fibre channel over Ethernet), pero tiene que quedar claro que no es posible realizar este tipo de transmision sobre las redes ethernet “clásicas”.
En cualquier caso, la hegemonía de fibre channel como sistema lider de entornos de almacenamiento y ethernet clásico como sistema de red, aun perdurará durante una serie de años, porque los costes y rendimiento de CEE y FCoE, aun no son ni tan ventajosos ni aportan rendimiento como para que los CIO, los tengan entre sus posibles cambios a medio corto, y medio plazo.
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Potencia y consumo eléctrico: medidas & magnitudes en el CPD.
Los elementos que componen el centro de datos, consumen energía eléctrica y ésta debe ser controlada, medida y utilizada en su justa medida.
La medida más común de medir la potencia eléctrica es el watio (cuyo símbolo es la “W”).
Para entender mejor dicha medida, pensemos en un secador de pelo.
Suponiendo que se conecta a 220 voltios (el voltaje es la diferencia de potencial entre la fase y neutro que nos provee la compañía eléctrica, siendo la intensidad una medida del flujo de electrones que viajan desde un polo al otro (en este caso de la fase al neutro) y que en sus especificaciones indica que tiene una potencia de 2200 watios.
Potencia = Voltaje x intensidad
Por tanto 2200 watios = 220 voltios x I
I = 10 A
Podemos decir que una potencia de 2200 watios, se corresponde, en un mundo perfecto, a 10 amperios de intensidad circulante.
Hasta aquí todo es muy sencillo y teórico pero resulta que hay otra medida de potencia que es el voltiamperio (VA), cuya fórmula parece ser la misma.
La realidad es que la fórmula indicada anteriormente, no es correcta del todo. El voltiamperio (VA) es la medida de lo que se conoce como “potencia aparente” y si que corresponde a la formula Pa=V x I.
Por tanto, ¿Cuál es la fórmula real y completa de la potencia eléctrica? (que realmente se denomina “potencia activa”)
P = V x I x cos ᶲ (el último símbolo es la letra “fi”, griega, y también conocida como “factor de potencia”).
Existe una tercera potencia que se denomina “potencia reactiva” que es la realmente consumida por los circuitos (medida en voltiamperios reactivos).
Estas tres potencias, se pueden representar en un “triángulo de potencias”.
Q= Potencia reactiva
S= Potencia aparente
P=Potencia activa
Por tanto ᶲ es el ángulo que se forma entre las potencias activa y aparente.
¿Por qué se suele calcular, de modo básico, entonces la potencia activa, sin tener en cuenta dicho ángulo?
Porque, en un entorno de hogar (donde no hay grandes consumos, motores, transformadores…), podemos afirmar que la potencia activa y aparente son iguales, y la potencia reactiva tiende a cero, por tanto el coseno del ángulo resulta ser 1 y el resultado del cálculo de ambas potencias resulta en el mismo valor.
En entornos industriales, las bobinas de los motores y otros elementos, tienden a generar potencia reactiva y por tanto separar la activa y la aparente en valores diferentes.
Este efecto, es penalizado por las compañías suministradoras, que obligan a corregir este aspecto al abonado así como a pagar un plus en su factura en función del coseno de ᶲ que se le mida.
El efecto se contrarresta con baterías de condensadores, que al contrario que las bobinas tienden a disminuirlo y por tanto tienden a corregir el problema y reducir el coste eléctrico (los elementos capacitivos tienen el efecto contrario a los inductivos).
Es por ello, que determinados elementos como los SAIs o los grupos electrógenos tienden a ofrecer su hoja de características en voltiamperios y no en watios (suponen que con un factor de potencia “idóneo” ofrecerá dicha potencia en voltiamperios, no pudiendo garantizar la potencia en watios ofrecida en cada momento e instalación, dado que no se conoce la diferencia entre ambas magnitudes).
Es el personal de control del data center, el encargado de comprobar que su consumo en watios y voltiamperios se corresponde, en lo posible, para ajustar los parámetros de los diversos elementos a las diferentes medidas y disminuir al máximo el factor de potencia (o coseno de ᶲ).
El control del factor de potencia, la eliminación o sustitución de elementos que disminuyan la potencia reactiva, el control de cargas activas en cada momento por cada subsistema de los que componen el CPD y sus infraestructuras, son formas de proceder que disminuiran el costo eléctrico (además de la generación de una menor huella para el medio ambiente).
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