Tag: data center

O desafio da energia para os data centers e o compromisso com a sustentabilidade

Em abril de 2014, o Greenpeace liberou um novo relatório sobre o uso de energia renovável pelos maiores data centers globais. Esse relatório apresenta um ranking dos data centers mais comprometidos com o uso de energia renovável com o objetivo de mitigar a emissão de gases do efeito estufa. O relatório destaca a Apple, Google e Facebook com um forte compromisso de uso de energia renovável e critica a Amazon Web Services (AWS) pelo uso de energia não renovável e pouca transparência no setor.

As estimativas são que em 2014 cerca de 2,5 bilhões de pessoas estão conectadas a Internet no mundo. As previsões são que teremos cerca de 3,6 bilhões de pessoas conectadas em 2017. Cada vez mais as pessoas e os negócios são dependentes da Internet e isso cada vez mais poder computacional para executar os serviços online.

As empresas de tecnologia estão criando novas soluções para aumentar o poder computacional dos equipamentos e soluções de software para maximizar o uso da infraestrutura. Essas ações de eficiência computacional reduzem o consumo de energia e necessidade de refrigeração, contribuindo para a redução do uso de água para refrigerar o ambiente dos data centers.

Na comparação de consumo de energia de países e Cloud Computing, mostra que em 2011 a energia consumida pelos data centers é a sexta maior no mundo.

Essa situação coloca a necessidade de um tratamento diferenciado para os data centers das políticas públicas e regulatórias dos países.

No Brasil, existe um forte incentivo para o uso da Internet como um fator de inclusão social e desenvolvimento da economia. Entretanto, o Brasil apresenta um dos custos mais elevados de energia e telecomunicações do mundo. Isso tira a competitividade do setor e restringe a expansão do uso da Internet, principalmente, das classes menos favorecidas que representa a grande parcela da população.

A única política do governo que permite a redução do custo de energia é a compra de energia no mercado livre para empresas que possuem uma demanda de eletricidade acima de 500kW.

Essa política beneficia apenas os grandes data centers e, praticamente, elimina a competitividade dos pequenos e médios data centers.

Infelizmente, o Brasil não tem uma política forte de incentivo a minigeração de energia renovável pelas empresas. Os custos de implantação de geração de energia solar fotovoltaica, eólica, biomassa e através de pequenas hidrelétricas ainda não são atrativas para os data centers.

Uma política de subsídios para a geração de energia de energia renovável para o setor de data centers traria um grande benefício para a sociedade e para o crescimento da economia. Garantiria preços competitivos dos serviços digitais mesmo em períodos de grandes estiagens, que exigem a geração de energia por usinas termoelétricas que além de poluidoras são mais caras.

A proposta é criar um regime especial para o setor de data centers com três pautas: (1) permitir que todos os data centers, independente da sua demanda de energia, possam comprar eletricidade no mercado livre; (2) isentar de impostos de importação os equipamentos não produzidos no Brasil para a construção de minigeradoras de energia pelos data centers; e, (3) redução do IPTU dos data centers que reduzirem a emissão de gases do efeito estufa que contribuem para o Plano Municipal de Mudanças Climáticas.

3 de abril de 2014
O impacto das bandeiras tarifárias no custo dos data centers

A partir de Janeiro de 2014 o custo da energia no Brasil para o consumidor final irá variar acompanhando o custo da geração no sistema integrado de energia. A energia é cobrada por unidades de quilowatt/hora (R$/kWh) e depende da forma de geração: hídrica, térmica, eólica ou solar. Atualmente, o maior custo é a da energia térmica chegando a R$350/MW, enquanto a hídrica varia de R$91/MW a R$125/MW, a eólica por R$110/MW e solar por R$126/MW. O custo médio da energia depende da quantidade de energia gerada por cada fonte durante o dia.

O Operador Nacional do Sistema (ONS) é o órgão responsável pela coordenação e controle da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica no Sistema Integrado Nacional (SIN), sob a fiscalização da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). O ONS é quem determina quais fontes de geração devem ser acionadas durante o dia para garantir a quantidade suficiente de energia para atender a demanda em diferentes horários do dia.

Usando modelos matemáticos é determinado a melhor matriz de fornecimento de energia. Em situações onde os reservatórios de água das hidrelétricas estão cheios, a preferência é o uso de energia hídrica. Em tempos de estiagem é necessários acionar as termoelétricas, elevando custo da geração. A geração de energia eólica e solar atendem uma pequena parcela da energia.

Até 2013, o custo de geração refletia no bolso do consumidor residencial, indústria e comercial apenas de quatro em quatro anos nas revisões tarifárias da concessionária de distribuição de energia da sua região. A partir de 2014, o custo será repassado mensalmente para o consumidor na conta de energia através das bandeiras tarifárias: branca, amarela ou vermelha.

A bandeira branca significa que o sistema elétrico está operando de forma normal. A bandeira amarela significa atenção e será acrescido na conta de energia R$1,5 por cada 100kWh consumido. A bandeira vermelha indica uma situação crítica e será acrescido R$3,00 por cada 100kWh consumido. Isso trará um impacto significativo na indústria, principalmente em empresas que usam intensivamente energia.

No caso dos data centers, a energia constitui a maior parcela de custo das despesas operacionais (OPEX). Como a tarifa de energia pode variar mensalmente, dificilmente será possível refletir no preço dos produtos e serviços de contratados de médio e longo prazo. Isso irá refletir no fluxo de caixa das empresas.

Uma das formas de blindar os custos é comprar energia no mercado livre de energia elétrica. O mercado livre de energia permite que empresas que consomem acima de 500MWh possam comprar energia diretamente de uma fonte gerador de energia. Atualmente, entre 500MWh a 3.000MWh de fontes renováveis e acima de 3.000MWh de qualquer fonte. Esse cenário poderá mudar com novas normas regulatórias da Aneel beneficiando médios consumidores de energia.

Dentro desse contexto torna-se imperativo que os data centers revisem sua estratégia de consumo de energia. Os maiores ofensores são os equipamentos e o sistema de refrigeração. A métrica que melhor indica a otimização do uso de energia elétrica é o PUE (Power Usage Effectiveness). O PUE é a relação do consumo total de energia pela energia consumida pelos equipamentos de TI.

O grande desafio dos data centers é atingir valores próximos a um. Os data centers da Google estão com o PUE de 1,3 e são referência internacional. Reduzir o PUE, além de reduzir o custo da energia reduz também a emissão de gases do efeito, importante para a preservação do meio ambiente.

Para atingir o objetivo de reduzir o PUE é essencial controlar de forma integrada todos os ativos da instalação, temperatura do ambiente interno, acionamento do grupo de geradores internos e os equipamentos de refrigeração.

Os data centers devem adotar duas iniciativas, a primeira incluir técnicas mais sofisticadas de melhoria contínua de processos e uma ferramenta para gerenciar os ativos.

A melhor técnica de melhoria contínua é o Six-sigma com um framework e ferramentas que assegura a análise, planejamento, execução e acompanhamento dos resultados. O Six-sigma ajudará na tomada de decisão para a empresa migrar do mercado cativo de energia para o mercado livre, por exemplo.

Softwares de DCIM (Data Center Infrastructure Management) com funcionalidades de gestão de ativos (AMS, Asset Management System) são as melhores alternativas para conseguir uma operação otimizada do Data Center.

16 de dezembro de 2013
Tecnologias Disruptivas para Data Centers

O armazenamento com tecnologia flash, resiliência na nuvem e práticas de gestão avançadas da infraestrutura de data centers (DCIM) são as três tecnologias que estão no radar dos fornecedores e operadores.

A geração de energia limpa no local continua no radar, principalmente agora que os servidores do muito-baixo consumo de energia exigem investimentos menores em geração.

As novas tecnologias como memristors e silicon photonics podem ter um impacto enorme sobre a eficiência e poder dos data centers, porém exigem mais estudos e aplicações comerciais.

O armazenamento de dados em memória flash promete um aumento dramático de desempenho em aplicações de bancos de dados, análises de “big data” e virtualização de desktops. Estima-se que a tecnologia flash reduza a latência de acesso aos dados em mais de 85% comparado com a tecnologia SSD PCI Express. Podendo ser utilizada como memória RAM torna possível dotar os servidores com terabytes de memória. O design paralelo do barramento de memória permite aumentar a quantidade de memória flash em um servidor.

Por uma questão de sobrevivência as empresas buscam resiliência em suas operações. Esse objetivo está diretamente ligado a disponibilidade dos serviços nos data centers. Cada vez mais os gestores de data centers são desafiados a aumentar a disponibilidade com menos recursos. Essa resiliência atingida com o uso de boas práticas de gestão e arquiteturas robustas e redundantes de software e hardware.

Para criar uma arquitetura resiliente, é importante entender os pontos e os modos de falha de um aplicativo e dos serviços de carga de trabalho relacionados para a tomada de decisão correta. Uma prática que começa a ser utilizada pelos gestores de data centers é o uso da metodologia de qualidade Six-Sigma.

A tabela abaixo mostra o percentual de disponibilidade e o tempo de paralisação.

A uso de geração local de energia aumenta a disponibilidade dos data centers por oferecer uma alternativa ao fornecimento de energia pela concessionária. Para avaliar os investimentos em geração local de energia é importante conhecer o desempenho da concessionária de energia. Métricas como tempo de paralisação e restabelecimento do serviço são importantes e disponíveis para análise.

Leitura recomendada:
À prova de falhas: orientação para arquiteturas resilientes na nuvem

22 de outubro de 2013
A dura tarefa de definir a estratégia para data centers
A definição estratégica para data centers é um grande desafio para as organizações. O crescimento da demanda de aplicações para apoiar as unidades de negócios exige o aumento da infraestrutura dos data centers. Esse desafio gera fortes pressões internas por redução de custos. É fundamental alinhar os requerimentos dos data center e as iniciativas para controlar os custos operacionais. Deve existir um forte entrosamento entre o CIO (Chief Information Officer) e o CFO (Chief Financial Officer) para evitar conflitos internos e fragilizar a infraestrutura realmente necessária para a infraestrutura do data center atender os requerimentos de negócios.

Um dos desafios dos data center é o seu desempenho energético e a adoção de práticas de sustentabilidade. Nesse contexto deparamos que as questões de aumento dos custos de energia:
- O consumo de energia dos data centers quadruplicaram na última década, apesar da duplicação da eficiência energética dos processadores a cada dois anos;
- Aumentou a densidade de calor por metro quadrado dos racks de servidores;
- A eficiência energética e de consumo de água não acompanhou a eficiência dos processadores exigindo mais investimentos e ações para garantir uma alta disponibilidade dos serviços;
- Apesar da virtualização e consolidação dos servidores, a base instalada continua a crescer (40 milhões de servidores em 2012), a um custo de US$5 bilhões por ano de energia e refrigeração;
- Poucas ações para aumentar a eficiência energética dos data centers.
Em contraste, novas e sofisticadas tecnologias de gerenciamento de energia dos processadores tem alcançado uma redução de até 85% do consumo de energia.

Esse cenário implica na adoção de novas estratégias para os data centers.

A computação em nuvem está no centro das decisões de infraestrutura para os data centers. O esforço para garantir a alta disponibilidade do sistema (99,99% de uptime) muitas vezes exige um acréscimo na infraestrutura necessária e, consequentemente, um significativo aumento no consumo de energia. Por meio de provedores de serviços em nuvem, as organizações podem minimizar a redundância que consome energia e os custos de manutenção e gerenciamento associados.

O uso da nuvem para soluções de armazenamento pode resultar em uma redução no consumo de energia. No entanto, é necessário fazer um estudo detalhado para avaliar esse beneficio. Por exemplo, se arquivos muito acessados estiverem armazenado na nuvem os requerimentos de rede podem ser superiores se os arquivos estiverem armazenados localmente.

A decisão de construção de um data center deve levar em consideração vários elementos, principalmente no aumento de consumo e monitoramento de energia. Alguns estudos mostram a viabilidade de reformas nos data center com econômicas significativas do consumo de energia.

Para mitigar os custos de energia uma das soluções é localizar os data center em locais próximos a fontes abundantes e renováveis de energia, como hidrelétricas, eólicas e fotovoltaicas. A estratégia já deve estar alinhada com as futuras normas regulatórias de neutralização do carbono impostas pelos governos.

Novas arquiteturas de rede empregando algoritmos de redes virtuais podem melhorar a eficiência energéticas dos data centers.

Uma métrica-chave utilizada pelos data centers são o PUE (Power Usage Effectiveness) e o pPUE (Power Usage Effectiveness parcial). Entretanto, o PUE não captura algumas transformações fundamentais da infraestrutura de TI porque sua visão baseia-se nos equipamentos físicos (servidores e chillers) e não na visão funcional (processamento e refrigeração) dos data centers.

Resumindo, o desempenho e investimentos dos data centers devem estar alinhados com as estratégias de negócios da empresa e sustentabilidade. É necessário que todas as áreas de negócios, incluindo a área de finanças, colaborem para uma tomada de decisão correta sobre os data centers. O planejamento precisa incluir e monitorar novos indicadores e abordagens para garantir a eficiência energética e a adoção das melhores práticas de definição da infraestrutura e gestão dos data centers.
13 de outubro de 2013
Os data centers agora são os protagonistas

Os data centers saíram dos bastidores e viraram protagonistas nos negócios. Antes estavam escondidos em alguma sala de informática nas empresas, hoje são instalações que abrigam uma complexa e cara infraestrutura de TI que necessitam de sofisticados sistemas de refrigeração e energia. Em função dessa complexidade muitas empresas decidem usar grandes e complexas instalações construídas, exclusivamente, para abrigar a infraestrutura de computadores das empresas, usando salas privadas com acesso exclusivo de seus funcionários, gaiolas ou racks com acesso controlado. Muitas empresas utilizam uma combinação de recursos próprios com os oferecidos pelos data centers como gerenciamento e serviços de nuvem (público, privado ou hibrido). Como qualquer negócio, busca-se a melhor relação custo/beneficio para a operação e contratação, incluindo o quesito de sustentabilidade ambiental.

O primeiro desafio é vencer a cultura interna das grandes empresas de migrar seu data center para uma empresa de data center. O principal receio é perder o controle e flexibilidade da operação. Isso é um equivoco, pois se contratada a modalidade de “colocation” é mantida todas as características da operação local. Nessa modalidade, imediatamente, a empresa passa a contar com recursos de refrigeração e energia de qualidade, além de controle de acesso físico e sistemas contra incêndio. O “colocation” pode utilizar uma sala totalmente fechada com paredes sem visão para o seu interior ou gaiolas com visão externa. A diferença nessas modalidades é a questão da refrigeração.

A evolução natural é contratar o serviço de gerenciamento da infraestrutura, principalmente, se a configuração do hardware e software for um padrão de mercado. Nesse modelo, a empresa pode continuar com seus equipamentos e softwares ou contratar do provedor de data center. A vantagem de contratar é o ganho em escala que o provedor consegue com os fornecedores.

Com a utilização cada vez maior de ERPs e soluções especialistas de mercado a opção de contratar uma nuvem pública aumenta. O grande receio de uso de nuvens públicas é a questão da segurança no compartilhamento de dados. Atualmente, essa questão já está resolvida e o exemplo são os serviços da Amazon, Microsoft e Google. Entretanto, o uso de soluções híbridas será uma boa opção para a maioria das grandes empresas.

Um data center é uma instalação industrial que reúne equipamentos de TI, refrigeração, cabeamento, sistemas contra incêndios e, principalmente, fontes de energia confiáveis. Atualmente, a maior despesa dos data centers é o consumo de energia. Por essa razão, a preferencia é construí-los em locais onde o custo da energia é mais barata e com mão de obra especializada disponível (a menos que o data center seja operado remotamente).

Os data center são classificado em quatro níveis, de acordo com o Uptime Institute e ratificado pelo Telecommunications Industry Association como TIA-942. Para cada nível o padrão especifica a construção, o nível de segurança, os requisitos mecânicos e de telecomunicações necessários para obter o nível de disponibilidade: 99,671% (28,8 horas de downtime/ano) para Nível 1; 99,741% (22 horas de downtime/ano) para o nível 2; 99,982 % (1,6 horas de downtime/ano) e 99,995% (0,4 horas de downtime/ano) para Tier 4.

Outro ponto importante é o PUE, ou Power Usage Effectiveness . Desenvolvido por consórcio The Green Grid, o PUE é a relação do total de energia utilizada por um data center pela energia utilizada pelos equipamentos de TI. A relação ideal é 1. Os valores reais variam entre 2,5 e 1,1. O Google está na vanguarda da eficiência energética, seu PUE é de 1,12 em todos os seus data centers no 4º trimestre de 2012. Outra forma de expressar o PUE é o seu inverso, que é conhecido como Data Infrastructure Efficiency Center ou DCiE. A pontuação do Google sobre essa métrica é 0.893, ou 89,3 por cento.

Uma pesquisa do Uptime Institute em 2012 mostra que a média do PUE das empresas americanas está entre 1,8 e 1.89. (veja a figura abaixo).

Outra tendência no setor de data centers é o aumento do interesse nos data centers pré-fabricados modulares e a implantação de ferramentas de DCIM (Data Center Infrastructure Management).

7 de julho de 2013