La Arquitectura en un La Arquitectura en un Data Center EficienteData Center Eficiente

Presentado por Osmo Kuusisto, CSI, RCDDMayo 2010

Definicin: Data Center Verde

U d d D t C t d tUn verdadero Data Center verde antes que nada cumple con los requerimientos de la

empresa en mientras que seaempresa en mientras que sea ambientalmente, operacionalmente y

econmicamente sustentable econmicamente sustentable.

[The Uptime Institute White Paper: Four Metrics Define

Data Center Greenness (2007)]

D t C t E B h ki C St dData Center Energy Benchmarking Case Study

LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY

Data Center Energy Benchmarking Case Study

Data Center 8.1

51%

HVAC

36%

Computer Loads

11%

2%Lighting

UPS Losses

Data Center Energy Benchmarking Case Study

Data Center 8.2

1% 30%HVACLighting

UPS Losses 5%

64%

Computer Loads

UPS Losses 5%

64%

Data Center Energy Benchmarking Case Study

GREEN GRID METRICS: Describing Data CenterGREEN GRID METRICS: Describing Data Center Power Efficiency Technical Committee White Paper (2007)

Power Usage Effectiveness (PUE) Datacenter Infrastructure Efficiency (DCiE)

PUE =

Total Facility Power

DCiE =

IT Equipment PowerTotal Facility Power

IT Equipment Power

IT Equipment Power

Total Facility Power

Ejemplo:

100kW/36kW = 2.77 (PUE)

Ejemplo:

36kW/100kW = 0.36 (DCiE)

3 Puntos de medicin

Fuente: Four Metrics Define Data Center Greenness Uptime Institute 2007p

3 Puntos de medicin

A:Medidor de la compaa de lMedidor de la compaa de luz para carga total del Data Center

B: A B:Medido en el plug o rPDU para determinar perdidas de la infraestructura

B = PUE

infraestructura (transformadores, UPS, PDU, enfriamiento, iluminacin, etc.)C:Usualmente una mtrica para fabricantes de hardware para determinar eficiencia de equipos

Data Center Energy Benchmarking Case Study

Data Center 8 1:Data Center 8.1:100 / 36 = 2.77 (PUE)

Data Center 8.2:100 / 64 = 1.56 (PUE)

Nota: Un Data Center Tier IV tpicamente tiene un PUE de 2.2 !!!

Data Center Energy Benchmarking Case Study

Data Center 8.1 36 kW X 2 77 = 100 kW36 kW X 2.77 100 kW

Data Center 8 2 Ahorro de 44%Data Center 8.2 36 kW X 1.56 = 56 kW

Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency (EPA 2007)

Oportunidades para ahorrar energa

TI:

9 Apagar servidores Infraestructura:

9 Ahorra hasta 30% con mejora muertos

9 Consolidacin de servidoresde airflow management

9 Transformadores y UPS9 Consolidacin de storage9 Comprar equipos eficientes9 U i d

9 240 V a los equipos9 Chillers, etc. ms eficientes9 E f i i t ti 9 Usar economizer mode 9 Enfriamiento gratis

Fuente: Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency (EPA 2007)

Costo de servidor vs. Tier (Uptime Institute)

Oportunidades para ahorrar energa

Eficiencia de UPS:

Fuente: Electrical Efficiency Modeling of Data Centers (Neil Rasmussen APC WP 113)Fuente: Electrical Efficiency Modeling of Data Centers (Neil Rasmussen APC WP 113)

Oportunidades para ahorrar energa

Eficiencia de UPS: Ms eficiente a carga mxima (Red Line de 90%)Ms eficiente a carga mxima (Red Line de 90%) Sobredimensionar causa ineficiencia Mejor solucin escalable 2 UPS en paralelo tienen carga mx de 50% (Red Line de 45%) 2 UPS en paralelo tienen carga mx. de 50% (Red Line de 45%) Redundancia causa ineficiencia

Fuentes redundantes en equipos

Fuente: Understanding the Challenges of Delivering Cost-Effective, High-Efficiency Power Supplies by Stuart Berke, David Moss and Randy Randall (Dell May 2007)

Solucin no-escalable (tctica)

Eficiencia: Muy baja

Solucin escalable (estratgica)

Eficiencia: Alta/muy alta

Costo vs. Tier

Factores de Costo: Capacidad elctrica y trmica o densidad (kW total, kW/gabinete o kW/m2) Tier o funcionalidad Tamao del Cuarto de Computo (m2 o cantidad de gabinetes)

El modelo del Instituto tiene dos elementos bsicos:1. El componente kW por nivel de funcionalidad:

Tier I: US $ 11,500/kW para capacidad redundante de UPS para TI Tier II: US $ 12 500/kW para capacidad redundante de UPS para TI Tier II: US $ 12,500/kW para capacidad redundante de UPS para TI Tier III: US $ 23,300/kW para capacidad redundante de UPS para TI Tier IV: US $ 25,000/kW para capacidad redundante de UPS para TI

2. El componente del Cuarto de Computo: En todos casos se agrega US $ 2,880/m2 por el rea del Cuarto de Computo

Fuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer FloorFuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer Floor (Uptime Institute 2008)

Costo vs. Tier

Ejemplo de Costo # 1: 1.5 kW/gabinete Tier II Tamao de Cuarto de Computo 200 m2 o 70 gabinetes

El calculo: 70 racks X 1 5 kW = 105 kW total 70 racks X 1.5 kW = 105 kW total 105 X $ 12,500 (Tier II) = $ 1312,500 200 m2 X $ 2,880 = $ 576,000

T t l $ 1312 500 $ 576 000 $ 1888 500

Data Center Tier II

Total: $ 1312,500 + $ 576,000 = $ 1888,500

Fuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer FloorFuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer Floor (Uptime Institute 2008)

Costo vs. Tier

Ejemplo de Costo # 2: 3.0 kW/gabinete Tier IV Tamao de Cuarto de Computo 200 m2 o 70 gabinetes

El calculo: 70 racks X 3 0 kW = 210 kW total 70 racks X 3.0 kW = 210 kW total 210 X $ 25,000 (Tier IV) = $ 5250,000 200 m2 X $ 2,880 = $ 576,000

T t l $ 5250 000 $ 576 000 $ 5826 000

Mismo Data Center Tier IV

Total: $ 5250,000 + $ 576,000 = $ 5826,000

Fuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer FloorFuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer Floor (Uptime Institute 2008)

Costo vs. Tier

Notas: El Modelo puede variar +/- 30% No incluye oficinas, NOCs, etc. No incluye equipo de TI, cableado estructurado, gabinetes, comunicaciones, agente limpio para supresin de incendios, migracin de equipos, etc. Modelo basado en enfriamiento con aire sobre piso falso Incluye planta(s) de emergencia, equipos de transferencia, backboneelctrico, UPS, bateras, PDU, distribucin elctrica crtica, chillers, bombeo, tubera, unidades de enfriamiento, almacenamiento termal, combustible Los espacios necesarios para albergar equipos de soporte pueden ser 300% del tamao del cuarto de computo (Tier IV)Fuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer FloorFuente: Cost Model: Dollars per kW plus Dollars per Square Foot of Computer Floor

(Uptime Institute 2008)

Arquitectura

La disciplina menos La disciplina menos considerada

Puede o no ser modular Usualmente fijo Grandes ahorros potenciales

t di i lien otras disciplinas Ms econmico para

implementarimplementar Tiene que ser temprano

Arquitectura

La relacin entre

Espacio

espacio, energa y enfriamiento es un factor que determina las

t ti d l D t C tcaractersticas del Data Center En espacios existentes la combinacin tal vez no puedecombinacin tal vez no puede ser optimizada:

TamaoEnerga Enfriamiento Altura

Otras caractersticas

Arquitectura

Por ejemplo, un Cuarto de Computo con: 50 Racks a 3 kW por rack (150 kW)

Puede ser enfriado con VUF

Pero un Cuarto de Computo con: 30 Racks a 5 kW por rack (150 kW)

No puede ser enfriado con VUF

VUF: Vertical Under Floor (Enfriamiento por piso falso)

Limitaciones de VUF

Placa perforada 25%

Placa perforada 50%

10

12Capacidad

TpicaCon

EsfuerzoExtremo No practico

Blade Servers

6

8

P

o

w

e

r

(

k

W

)

2

4

R

a

c

k

P

Standard IT Equipment

00 100

[47.2]200

[94.4]300

[141.6]400

[188.8]500

[236.0]600

[283.2]700

[330.4]800

[377.6]900

[424.8]1000

[471.9]

Tile Airflow (CFM) [L/s]

Limitaciones de VUF

El Cuarto de Computo con: Racks a 3 kW por rack (450 cfm)

Puede ser enfriado con VUF

1 kW requiere de 150 cfm de aire (blades: 100 cfm) Mx. por placa perforada: 300-500 cfm Mx. por placa perforada: 300 500 cfm El Cuarto de Computo con:

R k 5 kW k (750 f ) Racks a 5 kW por rack (750 cfm)

No puede ser enfriado con VUF

Arquitectura

El Cuarto de Computo con piso falso: Requiere una altura mnima de 0.60+3.00+? (plafn)

E t l i-- Entre losa y vigas

El Cuarto de Computo sin piso falso: Requiere una altura mnima de 3.00+? (plafn)

-- Entre losa y vigas

Arquitectura

Columnas:

Fuente: APC WP 144 Data Center Projects: Establishing a Floor Planj g

Arquitectura

Columnas:

Arquitectura

Columnas:

Arquitectura90 cm. mn!!! Pasillos:

CRAC alineado con pasillo caliente

2 Placas mn.3 Placas mejor

Fuente: Design Considerations for Datacom Equipment Centers

3 Placas mejor

Fuente: Design Considerations for Datacom Equipment Centers (ASHRAE)

Arquitectura

Conclusiones

Un Data Center verde aparte de ser ambientalmente Un Data Center verde, aparte de ser ambientalmente responsable, representa ahorros comprobables a la empresa Redundancia tiene penalizacin en consumo de energaRedundancia tiene penalizacin en consumo de energa

Tier I: 1.5 (PUE)

Tier IV: 2.2 (PUE)

El enfriamiento ofrece oportunidades grandes para ahorros La arquitectura puede mejorar el suministro de aire fro y la

t d i li t d f fi i t i tcaptura de aire caliente de forma eficiente, sin costo mayor adicional