Eduardo M Fagundes

Artigos

Coletânea de artigos técnicos e reflexões de Eduardo M. Fagundes publicados entre 2011 e 2017

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  • Indicadores de sustentabilidade e eficiência energética para data centers

    Cada vez mais as empresas líderes estão aderindo, voluntariamente, a compromissos de responsabilidade social e preservação do meio ambiente. Essa iniciativa, obrigatoriamente, deve envolver suas cadeias de fornecedores, pois são responsáveis pelas matérias primas e componentes que integram de seus produtos e serviços. A demanda por energia e água para os data centers é significativa e deve ser tratada com atenção, tanto para a infraestrutura interna como nas contratações de serviços externos.

    Segundo estudos do Greenpeace, os data centers e os equipamentos de computação em geral consumem 1,5% da energia global e emitem cerca de 2% dos gases do efeito estufa (CO2 e outros gases). Portanto, geram um significativo impacto nas mudanças climáticas. Em muitos países ainda se utiliza o carvão como principal combustível para geração de energia, gerando toneladas de gases e resíduos poluentes.

    No Brasil, a matriz energética é baseada em geração hídrica (63,09%), térmica (28,35%), eólica (3,29%%) e outras fontes renováveis. Em decorrência da grande estiagem de 2014 que reduziu o volume de água dos lagos de reserva das hidrelétricas a geração de energia das termelétricas vem aumentando. Consequentemente, aumentando a emissão de gases de efeito estufa.

    Empresas que operam no Brasil e usam serviços de processamento de dados no exterior devem computar a emissão de gases do efeito estufa em sua conta de poluição ambiental. No Brasil, as empresas que utilizam energia das concessionárias de distribuição, chamados consumidores cativos, devem considerar o aumento do uso das termelétricas na sua conta de poluição. O impacto disso é a necessidade de aumentar as iniciativas para neutralização do carbono, resultando em mais investimentos e despesas.

    Nesse contexto, é fundamental uso de indicadores para medir e avaliar o desempenho e impactos ambientais dos data centers. Segue uma recomendação de indicadores para os data centers internos e para serem incluídos nas RFPs (Request for Proposal) para a contratação de serviços de data centers:

    • PUEPower Usage Effectiveness (eficiência energética). O indicador PUE é uma medida da energia total do data center dividido pelo consumo de energia dos equipamentos de TI. A recomendação é medir a energia consumida pelos equipamentos de TI na saída da unidade de distribuição de energia (PDU) ou na saída da fonte de alimentação ininterrupta (UPS). A medição da energia total do data center deve ser no ponto de distribuição central para incluir refrigeração, iluminação e infraestrutura de apoio, além das cargas dos equipamentos de TI;
    • GECGreen Energy Coefficient (coeficiente de energia verde). O indicador GEC quantifica a parcela de energia de um data center que vem de fontes verdes. O GEC é computado como a energia verde consumida (medido em quilowatt-hora ou kWh) dividida pelo total de energia consumida pelo data center (kWh). Para efeitos do GEC, “energia verde” é definida como qualquer forma de energia renovável certificada por uma autoridade oficial;
    • ERFEnergy Reuse Factor (fator de reutilização de energia). O indicador ERF identifica a parcela de energia que é exportada para a reutilização para fora do data center. O ERF é calculado como a energia reutilizada dividido pela energia total consumida pelo data center;
    • CUECarbon Usage Effectiveness (Uso eficaz do Carbono). O indicador CUE permite a avaliação das emissões de gases do efeito estufa totais de um data center em relação ao seu consumo de energia de TI. O CUE é calculado como o total de emissões equivalentes de dióxido de carbono (CO2eq) do consumo de energia do data center dividido pelo total de consumo de energia dos equipamentos de TI;

    O ideal é que o monitoramento desses indicadores seja feito de forma automática através de um software DCIM (Data Center Infrastructure Management), que possibilita a integração dos dados da infraestrutura predial e computacional.

    As pressões dos clientes e a legislação ambiental, mais cedo ou mais tarde, obrigará as empresas a adotarem mecanismos de medição e ações para a redução do consumo de energia e redução dos gases de efeito estufa. Melhor começar de forma voluntaria para obter uma curva de aprendizado e de investimentos sem pressão de tempo.

  • Indicadores de eficiência energética e sustentabilidade de data centers

    Os data centers assumem uma importância cada vez maior nas operações de negócios. Com o crescimento cada vez maior da demanda por processamento para atender as aplicações pessoais (redes sociais, aplicativos móveis, jogo online, etc.) e de negócios (transações comerciais entre empresas, B2B, logística, ERP, etc.) os custos com energia e as emissões de gases do efeito estufa estão aumentado na mesma proporção. Apesar dos data centers utilizarem equipamentos e práticas de processos semelhantes os indicadores não são consistentes globalmente.

    Alguns indicadores utilizados para mediar a eficiência energética e de sustentabilidade dos data centers: PUE – Power Usage Effectiveness (eficiência energética); GEC – Green Energy Coefficient (coeficiente de energia verde); ERF – Energy Reuse Factor (fator de reutilização de energia); e, CUE – Carbon Usage Effectiveness (Uso eficaz do Carbono).

    • O indicador PUE é uma medida da energia total do data center dividido pelo consumo de energia dos equipamentos de TI. A recomendação é medir a energia consumida pelos equipamentos de TI na saída da unidade de distribuição de energia (PDU) ou na saída da fonte de alimentação ininterrupta (UPS). A medição da energia total do data center deve ser no ponto de distribuição central para incluir refrigeração, iluminação e infraestrutura de apoio, além das cargas dos equipamentos de TI;
    • O indicador GEC quantifica a parcela de energia de um data center que vem de fontes verdes. O GEC é computado como a energia verde consumida (medido em quilowatt-hora ou kWh) dividida pelo total de energia consumida pelo data center (kWh). Para efeitos do GEC, “energia verde” é definida como qualquer forma de energia renovável certificada por uma autoridade oficial;
    • O indicador FER identifica a parcela de energia que é exportada para a reutilização para fora do data center. O ERF é calculado como a energia reutilizada dividido pela energia total consumida pelo data center;
    • O indicador CUE permite a avaliação das emissões de gases do efeito estufa totais de um data center em relação ao seu consumo de energia de TI. O CUE é calculado como o total de emissões equivalentes de dióxido de carbono (CO2eq) do consumo de energia do data center dividido pelo total de consumo de energia dos equipamentos de TI;

    Os software de DCIM usando sensores remotos podem medir em tempo real o consumo de energia e as emissões de gases do efeito estufa.

  • 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.

  • 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).

    figura-pue-pesquisa-uptime

    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).

    figura-data-center-modular-hp