10 passos para construir um datacenter com eficácia energética

Pode ser difícil tornar o datacenter mais verde. A maior parte das pessoas preocupa-se com a possibilidade de prejudicar lucros ou o desempenho. Tomemos como exemplo uma organização que corte 4100 toneladas métricas de emissões de carbono das respectivas instalações. A maior parte dos responsáveis pelas decisões consideram este fato louvável, mas perguntam-se se o impacto na empresa é tão significativo como as vantagens para o ambiente. Além disso, a necessidade que as organizações têm de responder rapidamente a novos desafios relega muitas vezes para segundo plano as iniciativas "verdes"; basta perguntar à equipe de TI e imobiliário da Sun.

Quando a Sun decidiu consolidar mais de 18.500 metros quadrados de espaço de datacenters na área da baía de São Francisco em novas instalações em Santa Clara, Califórnia, as preocupações ambientais eram apenas parte de diversas outras considerações. O tempo era vital e o objetivo era concluir a mudança em apenas 12 meses. A redução dos custos de energia e espaço de piso eram também importantes, e a equipe sabia que, se conseguisse cumprir esses objetivos, as vantagens para o ambiente seguir-se-iam. Para cumprir os requisitos de espaço e orçamento, o novo ambiente teria de poder suportar a mesma quantidade de usuários (ou mais) em menos espaço.

No final do agressivo prazo de 12 meses, a equipe conseguiu comprimir mais de 18.700 metros quadrados de espaço de datacenters em apenas pouco mais de 7000 metros quadrados — e apenas na primeira fase conseguiu reduzir o consumo de energia em mais de 60 por cento. "Isto foi possível devido a uma abordagem simplificada que combinou um novo hardware com eficácia energética e soluções de energia e arrefecimento inovadoras", afirma Dean Nelson, diretor dos Serviços globais de concepção de datacenters e laboratórios (GDS, Global Lab & Datacenter Design Services) da Sun. A substituição do hardware possibilitou a redução de espaço e serviços, permitindo ao mesmo tempo à Sun evitar mais de 9 milhões de dólares em custos de construção e infra-estruturas.

Nelson e a sua equipe reuniram-se com o Sun Inner Circle para compartilhar as melhores práticas da Sun e esboçar as 10 melhores formas de outros datacenters atingirem resultados semelhantes. "Não há mistério nenhum na forma como cortamos custos no datacenter", afirma. "Utilizamos produtos comercialmente disponíveis em todo o projeto, acessíveis a qualquer organização."

"Pensamos que a nossa lista de 10 sugestões ajudará, não só a reduzir os custos nos datacenters, como também a assegurar aos gestores de TI que podem de fato fazer mais com menos", diz Nelson. "No final do projeto, aumentamos efetivamente o desempenho computacional em mais de 450 por cento, mesmo depois de termos reduzido para quase metade o número de servidores."

1. Verifique a idade dos sistemas nos racks de servidores
2. Identifique e substitua outros entraves à rentabilidade de energia e economia de espaço
3. Desenvolva planos de substituição imediatos e a longo prazo
4. Certifique-se de que a gestão de TI trabalha em conjunto com os seus homônimos das instalações
5. Elimine as falhas de energia atualizando em paralelo
6. Atualize para arquiteturas semelhantes, para evitar problemas de migração
7. Olhe para as tecnologias dos Containers e de virtualização
8. Ligue o indicador ao nível dos racks
9. Arrefecer os pontos quentes em vez de todo o ambiente
10. Analisem novamente o arrefecimento e cortem nos custos de construção

1. Verifique a idade dos sistemas nos racks de servidores
Ao contrário do bom vinho, o hardware computacional raramente envelhece bem. Segundo Nelson, "Livrarmo-nos dos sistemas antigos é muitas vezes a forma mais fácil de tornar um datacenter mais eficaz. O hardware antigo consome, quase sempre, mais espaço e energia que os sistemas novos. Além disso, é normalmente mais difícil arrefecer eficazmente os sistemas mais antigos".

Nelson e a sua equipe substituíram diversos servidores antigos por quase metade da quantidade de servidores utilizando sistemas baseados em processadores UltraSPARC T1, UltraSPARC IV+ e AMD Opteron multicore. Além de atualizar as respectivas tecnologias de servidor e armazenamento, a Sun retirou de funcionamento mais de 5.000 dispositivos de servidor, switch e armazenamento.

2. Identifique e substitua outros entraves à rentabilidade de energia e economia de espaço
Nelson avisa que nem todas as peças de hardware responsáveis pelo desperdício de energia e espaço são necessariamente da era dot-com. "A maior parte dos datacenters são selvas impenetráveis de sistemas díspares com exigências excessivas em termos de energia e arrefecimento, ao mesmo tempo que desperdiçam espaço", afirma. "Mas podemos freqüentemente ganhar uma taxa de consolidação de no mínimo 2:1 substituindo sistemas pesados por outros menores e mais potentes."

3. Desenvolva planos de substituição imediatos e a longo prazo
A localização e substituição dos sistemas mais obviamente ineficazes deve ser complementada com um plano de substituição a longo prazo que permita um crescimento futuro.

"A nossa experiência leva-nos a crer que a substituição dos sistemas de três em três anos liberta recursos", declara Nelson. "Com as possibilidades de abatimentos e economia de energia, estes programas de atualização podem ser extremamente rentáveis. Além disso, a contagem dos requisitos atuais de energia e arrefecimento permite às organizações mapear de forma inteligente os próximos passos, alinhados com as necessidades de toda a empresa."

4. Certifique-se de que a gestão de TI trabalha em conjunto com os seus homônimos das instalações
Na maior parte das organizações, o CIO não paga a conta da eletricidade, independentemente da quantidade de eletricidade consumida pelo datacenter. Em vez disso, o COO passa o cheque à empresa de fornecimento de serviços, o que origina freqüentemente um debate sobre a importância da capacidade de cálculo em relação à economia de custos. É uma discussão desnecessária, e contra-producente no que diz respeito aos interesses de todos na empresa.

Nelson afirma que uma colaboração estreita entre o CIO e o COO pode resultar num aumento da capacidade de cálculo e das economias de custos. As empresas devem assegurar que existe colaboração entre a TI e as organizações das instalações, o mais cedo possível no processo, para assegurar uma compreensão dos planos do datacenter e da forma como os computadores com eficácia energética irão ajudar a responder às necessidades em termos de custos e de capacidade de cálculo.

Nelson aponta como exemplo a forma como a sua equipe substituiu rotineiramente dois ou mais servidores V880 por um só sistema Sun Fire T2000, obtendo mais capacidade de cálculo e menos despesas operacionais.

"Por exemplo, um servidor V880 custa um milhão e trezentos mil dólares por ano em energia e ocupa 18U de espaço", afirma. "Compare isto com um T2000, que utiliza cerca de 200 dólares de eletricidade por ano e ocupa 2U de espaço. Acrescente abatimentos de empresas de serviços como a PG&E, que oferece 700 a 1.000 dólares por servidor... os custos do equipamento tornam-se mínimos."

5. Elimine as falhas de energia atualizando em paralelo
A atualização de sistemas abre sempre o risco de falhas do sistema, que é onde a maior parte das empresas imagina reduzir as contas da eletricidade. É por isso que Nelson salienta a importância de planejar formas de reduzir a possibilidade de falhas de energia durante a atualização de hardware. No entanto, diz ele, o pessoal de TI acrescenta muitas vezes equipamentos antes de identificar os sistemas que vão se tornar obsoletos. Isto resulta muitas vezes em falhas inesperadas de energia no datacenter, enquanto os sistemas novos disputam a energia com os sistemas antigos.

A Sun evitou esta situação testando previamente todos os novos equipamentos. Quando o hardware estava pronto e as aplicações testadas, houve um pequeno corte para redirecionar o tráfego para o novo hardware. O equipamento novo foi posto em funcionamento e o antigo foi encerrado. O resultado? Zero falhas.

6. Atualize para arquiteturas semelhantes, para evitar problemas de migração
Pode ser tentador inspecionar aplicações e sistemas operacionais ao mesmo tempo em que se atualiza para sistemas de hardware mais eficazes.

Nelson adverte contra esta abordagem. "Se tiver um sistema com base em SPARC rodando uma determinada versão do Solaris, pense em substituir o hardware por um sistema com base em SPARC mais eficaz, para que as aplicações migrem para a mesma plataforma", aconselha. "Comece por comprimir e reduzir o hardware, o que só por si pode reduzir os custos dos serviços para metade. Isto abre o caminho para planejar adequadamente mais compressão com outras tecnologias, tais como a virtualização e sistemas operacionais atualizados."

7. Olhe para as tecnologias dos Containers e de virtualização
A Sun atribui boa parte da redução de servidores do projeto à utilização dos Solaris Containers para virtualização. Esta abordagem de virtualização isola as aplicações e serviços utilizando limites flexíveis definidos por software.

Segundo Nelson, os Solaris Containers podem permitir-lhe atingir ainda mais compressão tanto nos servidores como em armazenamento. Em média, a Sun conseguiu uma taxa de colocação de servidores de 2:1 e uma taxa de substituição de armazenamento de 3:1, mas em alguns casos os Solaris Containers permitiram taxas de colocação de servidores de até 20:1. "Com a virtualização, aproximamo-nos de uma situação em que a economia de custos em termos de espaço e energia quase equivale ao preço inicial de aquisição do equipamento", diz.

8. Ligue o indicador ao nível dos racks
A medição antiga de watts por metro quadrado num datacenter pode indicar que a divisão está bem em média, mas na realidade existem diversos pontos quentes que danificam o equipamento. A maior parte dos datacenters medem a carga no perímetro do datacenter, o que, previsivelmente, torna tudo imprevisível. É importante levar as medições um passo adiante. É necessário medir a partir dos racks (watts por rack) para ativar verdadeiramente a eficácia energética.

A Sun mede o consumo de energia a partir dos racks com faixas de energia a que é possível atribuir um endereço IP, que relatam a utilização de energia para permitir um planejamento de capacidades mais exato. Da mesma forma, os arrays de armazenamento e servidores em cada rack incluem capacidades de monitoramento incorporadas que indicam a produção de calor. Isto reduz ainda mais o consumo de energia, focando a atenção em determinadas áreas de um datacenter em vez de utilizar a abordagem tradicional não sistemática de ligar as ventoinhas quando uma determinada área do datacenter começa a ficar mais quente.

9. Arrefecer os pontos quentes em vez de todo o ambiente
A densidade atual dos racks encarece os espaços de arrefecimento com soluções de perímetro tradicionais, que empurram o ar através de todo o datacenter. Mas utilizando duas abordagens que ligam de perto o arrefecimento e as fontes de calor em cada rack, a Sun conseguiu reduzir os custos de arrefecimento em mais de 50 por cento.

Estas soluções incluem os sistemas de arrefecimento Emerson Liebert XD, concebidos para ambientes de alta densidade. Localizar estes sistemas sobre racks de servidores reduz a distância percorrida pelo ar frio para chegar aos pontos quentes, localizando também a neutralização do calor de escape na fonte. Entretanto, os sistemas de arrefecimento da American Power Conversion Corp. colocados em filas alternativas de racks capturam o ar quente emitido pela parte de trás dos servidores, que é então transferido para unidades de arrefecimento localizadas junto aos racks.

Utilizando ambos os tipos de abordagens de arrefecimento em conjunto, a Sun tem conseguido eliminar a necessidade de bombear indiscriminadamente mais ar para todo o datacenter quando determinadas áreas ficam mais quentes.

10. Analisem novamente o arrefecimento e cortem nos custos de construção
Conforme aponta Nelson, a maior parte dos gestores de TI dirão invariavelmente "piso elevado" e "datacenter" na mesma frase. No entanto, segundo ele, a concepção tradicional dos datacenters tem de ser repensada à luz das novas tecnologias de arrefecimento.

"Mostramos que simplesmente não era necessário construir um ambiente de piso elevado", declara. "À medida que aumenta a densidade por rack, os pisos elevados começam a contribuir para o problema, pois não podem levar o ar frio às zonas que precisam dele. Utilizando novas tecnologias de arrefecimento que localizem o arrefecimento, evitamos cerca de 3 milhões de dólares em custos de construção necessários para construir piso elevado para todos os nossos datacenters."

Com o novo datacenter poupando agora dinheiro diariamente, Nelson e a sua equipe preparam-se para implementar estes 10 passos a outros datacenters da Sun. E se as economias de custos são tangíveis, também a poupança para o ambiente o é. O projeto cortou mais de 4.100 toneladas métricas de carbono da emissão global de carbono da Sun e, associado às vantagens operacionais, um datacenter mais "verde" já não é difícil de se obter.