A explosão de custos da eletricidade está a forçar as empresas a reduzir o consumo de energia dos seus centros de dados. Leia onde se encontram as maiores alavancas para um sucesso rápido.
Por Uwe Müller
Até agora, o consumo de energia no centro de dados (CD) e na rede empresarial não era um problema importante para as empresas. A disponibilidade, desempenho e segurança tinham uma prioridade muito maior. Mas isto mudou agora devido ao dramático aumento dos custos de energia. Outros motivos para reduzir os requisitos de potência são o desejo de alcançar a neutralidade de carbono e de implementar estratégias Net Zero.
No futuro, os centros de dados terão de proporcionar mais desempenho com menor consumo de energia, satisfazendo ao mesmo tempo as crescentes exigências de resiliência, velocidade e cibersegurança. Portanto, o simples desligamento de servidores, switches de rede e routers ou aplicações não é uma opção.
Os ICO precisam de soluções inteligentes para enfrentar todos os desafios sem fazer compromissos perigosos. A Cisco desenvolveu aqui as melhores práticas com base em numerosos projetos de clientes e parceiros, que são descritos abaixo.
Os maiores consumidores de energia no centro de dados
Como primeiro passo, as empresas devem identificar as áreas do centro de dados que consomem mais energia. Num centro de dados típico, a refrigeração e o funcionamento em prateleiras consomem cerca de metade da eletricidade. Cerca de um quarto é contabilizado pelo processamento e armazenamento efetivo dos dados em servidores e armazenamento. As perdas desnecessárias de energia e o funcionamento da rede representam, cada um deles, cerca de dez por cento. O resto, menos de cinco por cento, é utilizado para iluminação.
Isto significa que cada watt requerido pela infraestrutura informática gera um fator de carga adicional de 1,8 a 2,5 para consumo devido ao arrefecimento, perdas de energia desnecessárias e iluminação. Este fator é definido como PUE (Power Usage Effectiveness). Este é o rácio entre o consumo de energia causado pelo equipamento informático real e a procura de energia dos restantes componentes de um centro de dados.
Contudo, este cálculo PUE clássico também tem os seus pontos fracos. Por exemplo, um centro de dados na Noruega requer significativamente menos arrefecimento do que em Itália devido às baixas temperaturas exteriores. Portanto, apesar de um PUE mais elevado, um centro de dados italiano pode ser mais eficiente do que o da Noruega. Além disso, o uso intensivo do servidor também aumenta o PUE. Por conseguinte, este valor deve ser sempre considerado no contexto.
Os fatores mais importantes que influenciam o consumo de energia dos centros de dados
Consequentemente, as empresas devem examinar as condições gerais dos seus centros de dados. Como já foi mencionado, a localização é um critério importante. Quanto mais frio o ambiente, menos energia consome o centro de dados. Aqueles que estão vinculados à localização devem, portanto, se possível, colocar a sala do servidor na cave ou instalar o centro de dados num edifício dedicado e autónomo. Escritórios ou apartamentos adjacentes normalmente geram calor adicional – apesar das atuais medidas de poupança de energia omnipresentes.
Outra questão é a temperatura de funcionamento admissível dos componentes. Se a temperatura permitida for alta, a necessidade de arrefecimento pode ser reduzida. No entanto, o tempo de funcionamento dos componentes pode sofrer, de modo que estes falhem mais cedo. Considerações semelhantes aplicam-se à carga: a marcha lenta consome energia desnecessária. A sobrecarga, por outro lado, é eficiente em termos energéticos, mas encurta a vida útil. Aqui, o operador responsável deve encontrar um compromisso.
A seleção do produto é também um fator central. Hardware de servidor mais recente, routers e switches, bem como soluções virtuais são normalmente mais eficientes do que os sistemas mais antigos e dedicados. Além disso, a consolidação e integração de sistemas reduz as necessidades de recursos. Por exemplo, as empresas podem aumentar a sua flexibilidade e eficiência energética com as atuais séries de comutadores, uma vez que fornecem serviços de rede integrados a pedido. Além disso, a arquitetura atual do chip requer normalmente menos energia. A automatização, a consolidação em centros de dados centrais e a escolha do local certo para os serviços são outras alavancas para uma maior eficiência.
Adeus à abordagem clássica do centro de dados
As possibilidades de melhoria podem ser melhor compreendidas considerando a abordagem arquitetónica clássica anterior aos centros de dados. Esta abordagem baseia o dimensionamento do hardware nas horas de ponta, a fim de alcançar um ótimo desempenho de aplicação; não há então qualquer ajustamento subsequente à utilização real. A utilização de muitos servidores de rack individuais em vez de alguns sistemas de lâminas modulares também requer muito espaço, potência e refrigeração. O esforço de cablagem é também maior.
Na rede, cada comutador representa o seu próprio ponto de gestão. A segmentação é normalmente feita pela VLAN, embora a utilização do porto nem sempre seja ótima. Sistemas de armazenamento dedicados são utilizados para armazenamento de dados, cada um com a sua própria cablagem, alimentação elétrica e refrigeração, assim como uma rede de armazenamento adicional. A utilização de componentes e sistemas padrão sem gestão de recursos leva a um consumo de energia relativamente elevado.
A automatização determina a abordagem moderna do centro de dados
A arquitetura dos centros de dados modernos também se concentra no desempenho das aplicações. Mas o dimensionamento do hardware aqui é baseado em medições constantes das necessidades reais. Soluções amplamente automatizadas ajustam o ambiente durante o funcionamento para evitar estrangulamentos e desperdício de recursos. O software inteligente controla e monitoriza o ambiente do centro de dados. Além disso, é possível uma rápida integração de diferentes fornecedores de nuvens através de interfaces e soluções adequadas. Desta forma, os picos de carga podem ser suavemente absorvidos.
Num mundo moderno de centros de dados, são utilizados sistemas de servidores eficientes, de preferência modulares. Para comparação: cada rack tem duas unidades de alimentação (PSU), módulos adicionais incorporados, dois cabos separados e uma fonte de refrigeração e alimentação permanentemente instalada. Os sistemas modulares, por outro lado, utilizam seis PSU para oito servidores. Políticas adaptativas de fluxo aéreo, limitação de energia, cabos para dados integrados, armazenamento e gestão de tráfego e utilização múltipla sobrelotada de recursos centrais e não-dedicados aumentam ainda mais a eficiência energética. Os componentes uniformes e flexíveis têm uma longa vida útil. Os DNI (Cartões de Interface de Rede) e HBA (Host Bus Adapters) virtualizados reduzem o esforço de cablagem. Os recursos são controlados, por exemplo, através de limites de potência e regras de arrefecimento que reduzem o consumo de energia.
Na rede, os sistemas de comutação mais recentes permitem o controlo do ambiente e o planeamento de recursos com a ajuda de soluções de software inteligente. Maior largura de banda e melhor utilização significam que são necessárias menos portas de rede, enquanto que o multi-tenancy evita silos de hardware enquanto mantém uma alta segurança.
Os sistemas de armazenamento atuais combinam armazenamento integrado e externo para aplicações modernas. As empresas utilizam armazenamento flash de alto desempenho e eficiente, bem como sistemas flexíveis e convergentes de hardware e software que consolidam a rede, o servidor e o armazenamento num único pacote. Isto inclui também soluções integradas para a operação de contentores. A utilização de sistemas e componentes altamente eficientes, tais como os baseados em microchips de arquitetura nanométrica, permite uma maior produção de dados por watt. As empresas podem ainda reduzir o consumo de energia com a ajuda do arrefecimento baseado em zonas e componentes com uma gama de temperaturas mais elevada.
O software oferece grandes oportunidades para centros de dados
Para além do hardware, o software também pode ajudar a reduzir o consumo de energia. Através da monitorização inteligente e da melhoria contínua, os optimizadores da carga de trabalho ajudam a poupar recursos. Segundo o estudo “The Forrester Total Economic Impact” encomendado pela Cisco, os clientes reduziram o seu consumo de recursos para processadores e memória em 20 por cento desta forma – mantendo ou mesmo melhorando o desempenho.
Isto pode mesmo ir tão longe que servidores inteiros podem ser desligados sem a mínima situação de sobrecarga que possa surgir no centro de dados. Contudo, se um limiar crítico for excedido devido ao aumento das necessidades de recursos, existem opções para adicionar hardware ou redistribuir automaticamente as cargas de trabalho. O software necessário para tal não tem de funcionar no próprio centro de dados da empresa, pode também ser fornecido de forma multicliente capaz e segura na nuvem ou – para requisitos de segurança particularmente elevados – na nuvem privada.
Não só a infraestrutura informática, mas também os sistemas de arrefecimento dos centros de dados podem ser sobredimensionados. As normas industriais podem ser utilizadas para assegurar condições apropriadas de temperatura e humidade.
7 dicas para poupar energia no centro de dados
Para além das soluções puramente técnicas, as empresas devem também implementar as seguintes medidas de acompanhamento para melhorar a eficiência energética no centro de dados:
- Auditorias de utilização regulares: Uma análise manual ou idealmente automatizada mostra a utilização de servidores, armazenamento, redes e instalações prediais. Isto permite às empresas identificar e otimizar áreas com baixas taxas de eficiência.
- Redesenho organizacional: Para que as TI e a gestão de instalações trabalhem em conjunto mais de perto, faz sentido envolver os profissionais de gestão de instalações nos processos de tomada de decisão em TI. As empresas devem tentar reunir e aproveitar o melhor de ambos os mundos.
- Medir, monitorizar e gerir: Este requisito envolve a normalização de métricas e aplicações de gestão, incluindo a implementação de uma gestão baseada em rede de ativos informáticos e não informáticos. As organizações devem integrar a gestão de rede com aplicações de servidor, armazenamento e gestão de instalações.
- Análise do perfil de desempenho: Os perfis de desempenho dos componentes, sistemas e serviços mostram as suas características numa infraestrutura existente. Isto inclui a aferição de características de desempenho e a aplicação de normas a novos serviços e infraestruturas.
- Consolidação do armazenamento: A implementação de comutação de classe diretor, tecido comum, módulos de serviço e sistemas de resposta de voz (IVR) aumenta a utilização dos recursos de armazenamento em até 70 por cento.
- Otimização da entrega de aplicações: Abordagens mais recentes fornecem segurança, descarga SSL e serviços de balanceamento de carga através de uma arquitetura de módulos de serviço, em oposição a uma arquitetura baseada em aparelhos.
- Serviços avançados: Serviços profissionais de prestadores de serviços e parceiros ajudam os profissionais de TI a planear, conceber, testar e avaliar as instalações e infraestruturas dos edifícios.
Soluções inovadoras de hardware reduzem o consumo de energia no centro de dados com maior desempenho e menor desperdício de calor. Ao mesmo tempo, a consolidação de serviços e aplicações permite poupar CO2 a longo prazo. As empresas podem alcançar o nível ótimo de eficiência energética através de monitorização e otimização constantes, para o qual a utilização de sistemas de software inteligente é ideal.