Upload
lamnhan
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Revisão 2
Por Neil Rasmussen
White Paper 150
Equipamentos de TI de alta densidade sobrecarregam a capacidade de densidade de alimentação dos atuais data centers. A instalação e a proliferação sem gerenciamento desses equipamentos podem levar a problemas inesperados com a infraestrutura de alimentação e refrigeração, entre eles superaquecimento, sobrecargas e perda de redundância. A possibilidade de medir e prever a capacidade de alimentação and e refrigeração em nível de gabinete de rack é necessária para garantir um desempenho previsível e otimizar o uso dos recursos da infraestrutura física. Este artigo descreve os princípios de gerenciamento de alimentação e capacidade de refrigeração.
Sumário Executivo > Introdução 2
Oferta e demanda de capacidade
4
Capacidade em nível de sistema
6
Gerenciamento de capacidade 10
Monitoramento da alimentação e da refrigeração de dispositivos de TI
14
Conclusão 16
Recursos 17
clique em uma seção para ter acesso a ela Conteúdo
by Schneider Electric White Papers são parte da livraria de White papers Schneider Electric, produzidos pelo centro científico de data centers Schneider Electric [email protected]
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 2
O gerenciamento de capacidade da infraestrutura dos data centers se define como a ação ou o processo para assegurar que haja alimentação elétrica, refrigeração e espaço eficientes no momento certo e na quantidade certa para suportar cargas e processos de TI. Este artigo discute apenas o gerenciamento de alimentação e refrigeração. Problemas relacionados com a gerenciamento de espaço são tratados no White Paper 155, Como escolher e especificar uma densidade de alimentação apropriada para um Data Center. Os principais fatores de sucesso para a gerenciamento eficaz das capacidades de alimentação e refrigeração são as seguintes: Fornecer projeções precisas de capacidade
Fornecer a capacidade adequada às necessidades de negócios
Essas projeções e o aprovisionamento eficaz da capacidade dependem da possibilidade de estabelecer a capacidade de alimentação e refrigeração em nível de rack. Hoje em dia, é raro ter essa capacidade. Normalmente, os operadores de data centers não têm as informações de que precisam para instalar com eficiência novos equipamentos na velocidade exigida pela atividade de negócios, e são incapazes de responder perguntas simples tais como: Onde devo instalar o próximo servidor em meu data center para não prejudicar
a disponibilidade dos equipamentos existentes?
Do ponto de vista da disponibilidade de alimentação e refrigeração, qual é o melhor lugar para instalar o equipamento de TI proposto?
Conseguirei instalar novos equipamentos sem afetar negativamente minhas margens de segurança, tais como redundância e tempo de atividade de backup?
Continuarei tendo redundância de alimentação ou refrigeração em situações de falha ou manutenção?
Posso implantar uma nova tecnologia de hardware, tal como os servidores blade, com minha atual infraestrutura de energia e de refrigeração?
Preciso espalhar meus servidores blade para ter uma operação confiável?
Quando precisarei de mais capacidade por ter chegado ao limite da capacidade da atual infraestrutura de energia e refrigeração?
A incapacidade de responder essas perguntas simples é normal. Nos data centers que são excessivamente superdimensionados ou subutilizados, as margens de segurança podem permitir uma operação bem-sucedida com uma compreensão muito rudimentar do desempenho geral do sistema. A perda da disponibilidade em virtude dessa falta de conhecimento pode levar a um tempo de inatividade pequeno, mas tolerável. Embora não seja eficiente do ponto de vista financeiro ou de energia, o superdimensionamento pode, no curto prazo, criar uma margem de segurança até que a capacidade disponível seja igual à capacidade utilizada. No entanto, três fatores estão sobrecarregando os data centers hoje em dia, e eles, por sua vez, estão expondo as inadequações dos atuais métodos de operação. Equipamentos de TI de altíssima densidade
A exigência de controlar o custo total de propriedade (TCO) e aproveitar melhor a capacidade do data center
Ritmo veloz de mudanças devido à virtualização e ao ciclo de renovações dos equipamentos de TI
Cada um destes fatores gera pressão para operar os data centers de uma maneira mais previsível.
Introdução
Como escolher e especificar uma densidade de alimentação apropriada para um data center
Link para a fonte White Paper 155
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 3
Equipamentos de TI de alta densidade Os equipamentos de TI que consomem mais de 8 kW por gabinete de rack podem ser considerados de alta densidade. Racks de servidores totalmente preenchidos podem consumir de 6 kW a 35 kW por rack. No entanto, a grande maioria dos data centers de hoje é concebida para uma densidade de energia inferior a 4 kW por rack. Como foi mencionado anteriormente, cada vez mais usuários estão instalando equipamentos que superam a densidade projetada do data center e o consequente impacto nos sistemas de energia e refrigeração, podendo causar a interrupção das atividades devido a sobrecargas, superaquecimento e perda de redundância. Os operadores de data centers precisam de informações melhores sobre como e onde instalar os equipamentos de forma confiável nos data centers existentes e novos.
Custo total de propriedade A maioria das empresas não pode aceitar um grande superdimensionamento dos data centers. O desperdício de custos de capital e operação é significativo. Calcula-se que o data center típico de hoje pode conter até 30% mais equipamentos de TI usando a mesma capacidade de alimentação e refrigeração da instalação do que se a capa-cidade fosse adequadamente gerenciada. O data center típico de hoje não é capaz de utilizar plenamente a sua capacidade disponível de alimentação e refrigeração, o que reduz a eficiência do sistema e eleva o consumo de energia elétrica em 20% ou mais em comparação com um sistema no qual a capacidade é adequadamente gerenciada. As ferramentas de gerenciamento de capacidade podem utilizar melhor os recursos de alimentação e refrigeração e reduzir o consumo de energia elétrica.
Ritmo acelerado de mudanças Os equipamentos de TI em um data center típico mudam constantemente. Os ciclos de renovação de equipamentos são normalmente inferiores a três anos, e equipamentos são constantemente adicionados ou retirados todos os dias. Além disso, a necessidade de alimentação e refrigeração dos equipamentos de TI em si não é constante; ao contrário, ela varia minuto a minuto em virtude da virtualização e dos recursos de gerenciamento de energia implementados pelo fornecedores de equipamentos de TI. O antigo método de “tentar para ver se funciona” de instalar equipamentos de TI não é mais viável, pois o resultado mais comum é o superaquecimento. As ferramentas de gerenciamento de capacidade devem oferecer recursos de planejamento em tempo real para contemplar esses problemas e elas devem oferecer esses recursos de maneira econômica, fácil de instalar, e previamente projetada. Para entender melhor os efeitos da virtualização e da computação em nuvem sobre a infraestrutura física e como gerenciar esses efeitos, consulte o White Paper 118, Virtualização e Computação em Nuvem: Alimentação, refrigeração e gerenciamento otimizados aumentam os benefícios
Pressão nº. 1 sobre o Data Center: Equipamentos de
TI de alta densidade
Sobrecargas
Superaquecimento
Perda de redundância
Pressão nº. 2 sobre os data centers: Pressão do TCO
Capacidade não utilizada
Menor eficiência
Desperdício não visto
Pressão nº. 3 sobre o data center Mudanças rápidas
Ciclo de renovação de 3 anos
Trocas de equipamentos todos os dias
Mudanças de carga a cada minuto
Virtualização e computação em nuvem: Alimentação, refrigeração e gerenciamento otimizados aumentam os benefícios
Link para a fonte White Paper 118
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 4
Para dar respostas simples às perguntas básicas dos usuários sobre a capacidade, é necessária uma abordagem sistemática de gerenciamento de capacidade. A base do gerenciamento de capacidade é a possibilidade de quantificar a oferta e a demanda de energia e refrigeração. Embora seja útil ter informações sobre a oferta e a demanda de alimentação e refrigeração em nível de sala ou instalações, isso não fornecer informações suficientemente detalhadas para responder às perguntas sobre implementações específicas de equipamentos de TI. Por outro lado, fornecer informações sobre a oferta e a demanda de alimentação e refrigeração em nível de equipamento de TI é algo desnecessariamente detalhado e difícil de conseguir. Um nível eficaz e prático para medir e orçar a capacidade de alimentação e refrigeração é em nível de rack, e este artigo utiliza essa abordagem. O modelo descrito neste artigo quantifica de quatro maneiras importantes a oferta e a demanda de alimentação e refrigeração em nível de rack: Demanda potencial máxima configurada
Demanda real atual
Oferta potencial configurada
Oferta real atual
Essas informações permitem descrever de maneira completa a situação de momento da alimentação e da refrigeração do data center em nível de rack. Essas descrições são explicadas abaixo e ilustradas na Figura 1.
DEMANDA POTENCIAL máxima configurada de alimentação e refrigeração Os sistemas de gerenciamento de alimentação dos servidores modernos podem fazer com que a alimentação varie de 2 para 1 ou mais durante a operação normal. A demanda máxima “configurada” de alimentação e resfriamento representa os valores máximos que podem ser gerados por essa variação no rack. Essa informação pode ser estabelecida no momento da configuração do sistema através do levantamento de tendências, pode ser comunicada diretamente pelo equipamento de TI, ou pode ser derivada por outros meios. A demanda máxima de alimentação e refrigeração é sempre maior ou igual à demanda real de energia e refrigeração, e é uma informação essencial para gerenciar a capacidade.
DEMANDA REAL atual de alimentação e refrigeração Este é o valor da energia consumida e do calor gerado em cada rack em qualquer ponto no tempo. O ideal é que isso seja feito pela medição em tempo real do consumo de energia elétrica em nível de rack. Em praticamente todos os equipamentos, a potência consumida em watts é igual ao calor gerado em watts. Em outros equipamentos – entre eles os “no breaks” (UPS), unidades de distribuição de alimentação (PDU), condicionadores de ar, e roteadores VoIP – o calor gerado, em watts, não corresponde à energia consumida, mas pode ser calculado matematicamente. O consumo de energia pelo rack pode ser medido pelo sistema de distribuição de alimentação ou pelo próprio equipamento de TI, e a energia relatada consumida pelo conjunto de equipamentos de TI dentro de um rack pode ser somado para obter a potência no rack.
Oferta e demanda de capacidade
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 5
OFERTA POTENCIAL máxima configurada de alimentação e refrigeração A oferta potencial máxima configurada de alimentação e refrigeração é definida como a quantidade de energia e refrigeração que pode ser levada ao nível do rack pelo equipamento de infraestrutura instalado. A oferta potencial de alimentação e refrigeração será sempre superior ou igual à oferta real de alimentação e refrigeração. Se a oferta potencial máxima com qualquer carga for superior ao fornecimento real levado a essa carga, isso indica que o sistema está num estado degradado. Isso pode ser causado por uma série de fatores, entre eles: Filtros de ar bloqueados no sistema de refrigeração
Diminuição na capacidade de rejeição de calor externo devido a condições ambientais adversas
A perda de um módulo de alimentação em um no-break modular
Uma função importante de um sistema de gerenciamento de capacidade é reconhecer quando a oferta real atual não é igual ao valor previsto, além de diagnosticar a origem das restrições do sistema que estão impedindo a realização da capacidade de fornecimento prevista.
OFERTA REAL atual de alimentação e refrigeração A oferta real de alimentação e refrigeração em um cremalheira é determinada através de informações sobre a arquitetura de distribuição de alimentação e refrigeração do sistema de alimentação e refrigeração do data center, das capacidades reais atuais das fontes de grande porte de alimentação e refrigeração, e dos efeitos sobre a capacidade disponível de outras cargas. A oferta real de alimentação em um rack é determinada conhecendo-se a capacidade disponível do circuito ramal até o rack, limitada pela disponibilidade da energia ociosa de fontes localizadas antes do sistema, tais como PDUs e no-breaks. Em alguns casos, a capacidade disponível é ainda mais limitada pelo projeto ou pela configuração do sistema de alimentação. Por exemplo, um sistema modular pode não estar totalmente preenchido, ou o projeto pode exigir duas fontes de energia.
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 6
Determinar o fornecimento real de refrigeração num rack é, normalmente, mais complexo do que determinar o fornecimento de energia, e depende muito da arquitetura de distribuição de ar. Ao contrário da arquitetura de alimentação, na qual o fluxo de energia é limitado por cabos, o fluxo de ar é normalmente levado a um grupo aproximado de racks, onde se espalha entre os racks de acordo com a sucção dos ventiladores no equipamento de TI. Isso torna mais complexo calcular a capacidade de ar disponível, exigindo modelos de computador sofisticados. Nos casos em que o ar fornecido ou devolvido é diretamente canalizado para os racks, o fornecimento de refrigeração em um rack é mais bem definido e, portanto, pode ser calculado com maior precisão. A demanda de alimentação e refrigeração é estabelecida no rack como mostra a Figura 2. A oferta, conforme descrito na seção anterior, deve também ser entendida e quantificada no rack. No entanto, o sistema de alimentação e refrigeração não é estabelecido rack por rack, mas é hierárquico, com equipamentos de alimentação, tais como no-breaks, PDUs e condicionadores de ar que abastecem os grupos de racks. Dispositivos de alimentação de grande porte, como a entrada do serviço de energia elétrica e torres de resfriamento, também representam fontes de oferta de capacidade que devem atender à demanda. Portanto, além de quantificar a capacidade de oferta de alimentação e refrigeração no rack, também é necessário quantificá-la nos níveis agregados alinhados com os equipamentos de abastecimento
Real Real
do equipamentode rack
fornecido pelainfraestrutura
Real
Os níveis mostradosrepresentam o conceitogeral, não os níveis reais
Projeto máx. Parte desta diferença poderepresentar problemas deinfraestrutura que podem sercorrigidos (normalmente, piorpara REFRIGERAÇÃO)
Essa diferença representacapacidade computacionalnão utilizada no rack
Com virtualização, do rackreal aumentará e cairá à medidaque as cargas se deslocaremde rack para rack
Projeto máx.
Projeto máx.Projeto máx.
A DEMANDA por energiae refrigeração é tipicamentea mesma - kW de energiade ENTRADA produz o mesmokW de calor de SAÍDA
Real
Superdimensionamento
DEMANDA
Deman
da de
ENERGIA Font
e de
ENERGIA
Deman
da de
REFRIG
ERAÇÃO
Forn
ecim
ento
de
REFRIG
ERAÇÃO
FORNECIMENTO
OPTIMIZE
RIGHT-SIZE
Usar dados de GERENCIAMENTODE CAPACIDADE para
No lado SUPPLY, reduzir a lacuna entre real e projeto máx – isto é, obter o melhorao rack entrega de infraestrutura de alimentação e de refrigeração
Reduzir a lacuna entre projeto máx SUPPLY e projeto máx DEMAND – isto é,correspondência alimentação/refrigeração para carregar, para aumentar •a eficiência e diminuir o desperdício
• Reduzir o TCO• Aumentar a eficiência
Figura 1 Como quantificar a demanda e a oferta em nível de rack
Capacidade em nível de sistema
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 7
A oferta deve ser sempre superior ou igual à demanda para impedir que o data center sofra uma falha. Isso deve valer para cada rack, e também deve valer para cada equipamento de fornecimento que abasteça grupos de racks. Portanto, em qualquer momento específico, sempre há excesso de capacidade (contanto que a oferta geral seja superior ou igual à demanda geral). O excesso de capacidade tem quatro tipos diferentes para fins de gerenciamento de capacidade, que são: Capacidade extra
Capacidade ociosa
Capacidade de margem de segurança
Capacidade subutilizada
originado no RACK
é fornecida por uma hierarquiade infraestrutura de todo o sistema
a infraestrutura In-row forneceum GRUPO DE RACKS
Instalaçãodo resfriador
Entradade serviço
Torre derefrigeração
A infraestrutura de suporteem massa fornece a SALA
FORNECIMENTO
DEMANDA
Demanda deENERGIA
Demanda deREFRIGERAÇÃO
Figura 2 Origem de demanda x origem de oferta
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 8
Cada um desses tipos de excesso de capacidade é explicado nas seções a seguir e ilustrado na Figura 3.
Capacidade extra A Capacidade extra é a capacidade excessiva real atual que pode ser utilizada “agora mesmo” para novos equipamentos de TI. Ter capacidade extra implica custos significativos de capital e operação, além dos custos relacionados à aquisição e manutenção de equipamentos de alimentação e refrigeração. Além disso, a capacidade extra sempre reduz a eficiência operacional de um data center e aumenta seu consumo de eletricidade. Em uma arquitetura eficaz de gerenciamento de capacidade para data centers em crescimento e em mudança, certos tipos de capacidade extra, como a capacidade extra de conexão com serviços públicos, são econômicos. No entanto, o ideal é que os equipamentos de alimentação e refrigeração sejam instalados somente quando e onde for necessário para acompanhar o aumento da demanda. Um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade deve compreender e quantificar os planos de crescimento. Para saber mais sobre a quantificação dos planos de crescimento, consulte o White Paper 143, Projetos para Data Centers: Modelo de crescimento
Capacidade ociosa A capacidade ociosa é o excesso de capacidade real atual que é mantido à disposição para atender à demanda máxima potencial configurada de alimentação ou refrigeração. Os equipamentos existentes de TI podem precisar dessa capacidade em condições de pico, de carga. Por isso, essa capacidade ociosa não pode ser usada para alimentar novas implantações de equipamentos de TI.
OCIOSOOCIOSOcapacidadecapacidade
Em standbypara carregamentomáximo de equipamentode TI existente
● Inutilizável por causa de falhas de design do sistema
● Causado pelo desequilíbrio das três capacidades(energia, refrigeração, espaço em rack) em umlocal – basta um ou dois, mas não todos os três
● Gerenciamento de capacidade podem identificarou impedir a capacidade subutilizada
● Capital significativo e custo operacionalpara transporte
● Reduz a eficiência geral do data center
● Aumenta a conta de energia elétrica
● Gerenciamento de capacidade podem otimizar o usoda capacidade OCIOSA - até mesmo transformaralguns em capacidade SOBRESSALENTE
● Mantido na reserva acima como configuradodemanda máxima
● Seguro contra erros no cálculo de demandamáxima como configurada
● Seguro contra equipamento de TI não autorizadoadicionado ao sistema
● 10 a 20% é típica, 30% se controlede alteração for fraco
● Gerenciamento de capacidade a MARGEMDE SEGURANÇA e recupere-a para se tornarcapacidade SOBRESSALENTE paraimplantações de TI adicionais
ATIVOATIVOcapacidadecapacidade
Em uso agoraequipamento de TIde suporte
SUBUTILIZADOSUBUTILIZADOcapacidadecapacidade
Disponível
Indisponível(por engano)
Fora dos limitespara uso intencional SEGURANÇASEGURANÇA
MARGEMMARGEM
SOBRESSALENTEcapacidade
SOBRESSALENTEcapacidade
para uso porequipamentode TI novo
Cap
acid
ade
em E
xces
so
Figura 3 Tipo de excesso de capacidade
Projetos de data centers: Modelo de crescimento
Link para a fonte White Paper 143
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 9
A capacidade ociosa é um problema cada vez maior causado pelas funções de gerenciamento de energia e pelo movimento automatizado de máquinas virtuais dentro dos equipamentos de TI. A capacidade ociosa deve ser mantida para os momentos em os equipamentos de TI com energia gerenciada mudam para os modos de alta potência.
Capacidade de margem de segurança A capacidade de margem de segurança é o excesso de capacidade planejado que é mantido à disposição acima e além da demanda máxima potencial configurada de alimentação ou refrigeração. Criar uma margem de segurança permite a operação do sistema em caso de pequenos erros na definição da demanda máxima potencial de alimentação e refrigeração, ou caso algum equipamento de TI não autorizado seja adicionado ao sistema. As margens de segurança na faixa de 10% a 20% são típicas, e até 30% ou mais são utilizados em data centers com procedimentos pouco rigorosos de controle de mudanças. Isso representa a capacidade que não pode ser utilizada em implantações de TI.
Capacidade subutilizada A capacidade subutilizada é a capacidade que não pode ser utilizada por cargas de TI devido ao projeto ou à configuração do sistema. A presença da capacidade subutilizada indica a ausência de uma ou mais das seguintes capacidades: Área e espaço em rack
Energia
Distribuição de energia
Refrigeração
Distribuição de refrigeração
Um equipamento de TI específico requer capacidade suficiente de todos os cinco elementos acima. No entanto, esses elementos quase nunca estão disponíveis em um equilíbrio exato de capacidade para atender a uma carga de TI específica. Invariavelmente, há locais com espaço em rack, mas sem refrigeração disponível, ou espaços com alimentação disponível, mas sem espaço disponível em rack. Uma capacidade de um tipo que não pode ser utilizada porque uma das outras quatro capacidades indicadas acima foi utilizada até sua capacidade máxima é chamada “capacidade subutilizada”. A capacidade subutilizada é indesejável e pode limitar gravemente o desempenho de um data center. Infelizmente, a maioria dos data centers tem problemas consideráveis de capacidade subutilizada, inclusive os seguintes exemplos comuns: Um condicionador de ar tem capacidade suficiente, mas distribuição de ar insuficiente
para a carga de TI
Uma PDU tem capacidade suficiente, mas não há posições de disjuntor disponíveis
Existe área disponível, mas não há nenhuma energia restante
Os condicionadores de ar estão no local errado
Algumas PDUs estão sobrecarregadas, enquanto a carga de outras é leve
Algumas áreas estão superaquecidas enquanto outras estão frias
Dependendo da situação e da arquitetura do sistema de alimentação e refrigeração, pode ser impossível utilizar a capacidade subutilizada, ou pode ser que apenas pequenos investimentos sejam necessários a fim de liberar a capacidade subutilizada para que ela possa ser efetivamente utilizada. Por definição, o uso da capacidade subutilizada tem um custo. Muitas vezes é necessário desativar parte da instalação ou instalar novos componentes de alimentação e refrigeração.
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 10
A capacidade subutilizada é um problema de gerenciamento de capacidade muito frustrante para os operadores de data centers, pois é muito difícil de explicar aos usuários ou à administração que um data center, por exemplo, com 1 MW de potência instalada e capacidade de refrigeração não pode resfriar os novos servidores blade quando ele está operando com apenas 200 kW da carga total. Um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade não só identifica e destaca a capacidade subutilizada, mas também ajuda os clientes a evitar sua criação, antes de qualquer coisa. As seções anteriores estabeleceram o marco para quantificar a oferta e a demanda de alimentação e refrigeração. Pode ser previsto um sistema de gerenciamento de capacidade de alimentação e refrigeração que tenha por base a medição realizada por técnicos, combinado com cálculos teóricos, e, de fato, esse método é usado na forma bruta em alguns data centers. No entanto, com o advento da virtualização de servidores e de equipamentos de TI que alteram dinamicamente sua própria demanda de alimentação e refrigeração o uso de instrumentos de alimentação erefrigeração em rede, combinado com software de gerenciamento de capacidade de alimentação e refrigeração, é a única solução prática e viável. Do ponto de vista do usuário, um sistema desse tipo ofereceria as seguintes funções: Apresentação de dados de capacidade
Definição do plano de capacidade
Alerta sobre violações do plano de capacidade
Modelagem das mudanças propostas
Apresentação de dados de capacidade As condições de momento de oferta e demanda do data center, inclusive as capacidades extra e subutilizada, além de outros atributos de capacidade descritos anteriormente neste documento, devem ser apresentados nos seguintes níveis: Nível de sala: O nível de oferta e demanda de grande porte, além das várias
capacidades para toda a sala. Normalmente concentra-se em no-breaks em nível de instalações, gerador, resfriador, torre de refrigeração e equipamentos de entrada de serviço.
Nível de fileira: Oferta e demanda de alimentação e refrigeração associadas a uma fileira ou outra zona lógica no data center. Frequentemente associada com equipamentos de distribuição de refrigeração ou alimentação voltados para fileiras, PDUs, ou sistemas de refrigeração voltados para fileiras. Especialmente importante para fins de planejamento quando ainda não há informações conhecidas em nível de rack sobre a configuração de racks específicos.
Nível de rack: Oferta e demanda de alimentação e refrigeração associadas a um rack ou gabinete específico. São necessárias informações nesse nível para diagnosticar problemas ou avaliar o impacto de determinadas implementações de equipamentos de TI. Podem ter relação com circuitos de rack em nível de distribuição ou com sistemas de refrigeração voltados para racks.
Nível de organização: Com o aumento do foco na computação eficiente, e como os operadores de data centers estão sendo encarregados de reduzir significativamente seu orçamento de energia, os executivos exigem informações de consumo e sobre uso da capacidade dos data centers da empresa.
Gerenciamento da capacidade
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 11
Um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade exibirá os tipos de informações acima em um modelo de hierárquico de drill-down, incluindo uma representação gráfica do layout do data center. A Figura 4 ilustra a visão em nível de sala, e a Figura 5 ilustra a visão em nível de organização.
Veja uma representação precisa do layout da planta do data center
Visibilidade do uso médio e de pico da energia, através da medição do consumo real
Capacidade de detalhamento em nível de fileira ou rack
Figura 4 Exemplo de vistas do layout do data center, usando o Schneider Electric StruxureWare Operations, módulo de Capacidade
Figura 5 Exemplo de visualização usando o Schneider Electric StruxureWare Operations, aplicativo móvel Vizor, exibindo os dados de capacidade em nível de organização
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 12
Definição do plano de capacidade Um plano de capacidade deve ser estabelecido durante o projeto do data center. Assim que os equipamentos de alimentação e refrigeração forem instalados no data center, eles limitarão e, em muitos aspectos, “se tornarão” o lado da oferta do plano de capacidade. Com as atuais soluções dimensionáveis de alimentação e refrigeração dos data centers, é possível ter um plano de capacidade que se adapte aos planos de crescimento da TI, a fim de otimizar as despesas com capacidade e eficiência elétrica. É importante não apenas para garantir capacidade suficiente, mas também garantir a quantidade adequada de capacidade. Muitas vezes o foco é dirigido à garantia de uma capacidade suficiente, sem levar em conta o dimensionamento correto para as reais necessidades de TI. O resultado comum é o superdimensionamento, com o respectivo desperdício de despesas de capital, energia, contratos de serviços e consumo de água. Ferramentas de projeto de data centers ajudam a estabelecer planos de capacidade e, portanto, devem integrar-se ao sistema de gerenciamento de infraestrutura de data centers (DCIM). Um exemplo de uma suíte de ferramentas de software é a ferramenta de projeto de data centers InfraStruXure Designer da Schneider Electric, e sua suíte de DCIM StruxureWare for Data Centers.
Alerta sobre violações do plano de capacidade Alertas sobre capacidade devem ser desencadeados quando as condições reais estiverem fora dos limites do plano de gerenciamento de capacidade. Esses avisos podem assumir a forma de alertas locais, visuais ou sonoros, ou podem ser transferidos através do sistema de gerenciamento como páginas, e-mails, etc. Os alarmes de capacidade são gerados em resposta a eventos definidos pelo usuário, tais como: Maior consumo de energia dos equipamentos instalados em um rack além do pico
especificado no plano de gerenciamento de capacidade para um rack, uma fileira ou a sala
Redução da capacidade disponível de refrigeração ou alimentação em nível de fileira, rack ou sala devido à perda ou deterioração de um subsistema de alimentação ou refrigeração
Os sistemas de alimentação ou refrigeração entram em um estado em que não são capazes de proporcionar a redundância especificada no plano de gerenciamento de capacidade
Para muitos desses eventos, não ocorreu nenhuma falha real de hardware e, portanto, nenhum evento seria desencadeado pelos sistemas de monitoramento tradicionais. Na verdade, a maioria dos alertas gerados por um sistema de gerenciamento de capacidade são de natureza preditiva ou preventiva. Observe que, em um data center real o sistema de gerenciamento de capacidade complementa outras ferramentas de monitoramento, tais como falhas em tempo real, segurança, vazamentos de água, e monitoramento de temperatura. Um exemplo de um sistema de monitoramento que gera alertas em tempo real e alertas de gerenciamento de capacidade é o StruxureWare Central da Schneider Electric (Figura 6).
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 13
Modelagem das mudanças propostas Além disso, para determinar as condições atuais, um sistema de DCIM eficaz deve permitir a análise da capacidade em situações históricas e hipotéticas. Esses cenários podem incluir: Simulação de condições de falha, tais como a perda de um ou mais equipamentos
de refrigeração ou alimentação
Análise do crescimento planejado em relação ao uso real da capacidade
Propostas de adições, retiradas e remanejamentos de equipamentos
Definição de tendências com base em dados históricos
As funções de gerenciamento de capacidade do DCIM devem permitir que esses cenários sejam comparados com o plano atual de gerenciamento de capacidade. Um modelo eficaz orientaria o usuário para selecionar o melhor cenário entre as opções, por exemplo, para maximizar a eficiência elétrica ou reduzir o consumo de espaço. A Figura 7 mostra um exemplo de como o DCIM pode ajudar em mudanças de equipamentos, garantindo que haja recursos suficientes de alimentação, refrigeração e espaço para adicionar novos equipamentos de TI em um determinado local.
Figura 6 StruxureWare Central como exemplo de um sistema de monitoramento centralizado
O monitoramento de equipamentos em tempo real, inclusive segurança avançada e notificação instantânea de eventos, permite a avaliação e a resolução rápidas de situações graves.
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 14
Para a maioria das finalidades um rack pode ser visto como uma caixa preta que consome energia, sem conhecer a quantidade, o tipo ou a localização dos equipamentos de TI no rack. O sistema de gerenciamento de capacidade descrito depende muito pouco de informações específicas do equipamento, desde que a energia consumida em nível de rack possa ser diretamente especificada ou medida. Quando o consumo de energia for conhecido, os requisitos de refrigeração podem ser calculados com alta precisão. Quando esses valores em nível de rack estiverem dentro dos limites do plano de capacidade, nenhuma outra informação será necessária para assegurar que os sistemas de alimentação e refrigeração sejam capazes de atender a demanda. Portanto, com as ferramentas certas, a gerenciamento de capacidade oferece muitas vantagens para as operações de TI, sem a necessidade de gerenciar detalhadamente o inventário dos equipamentos de TI. No entanto, há vantagens em ter informações sobre os equipamentos de TI no rack, ou de se comunicar diretamente com os equipamentos de TI. Essas vantagens incluem: Conhecimento das características de consumo de energia de cada componente de TI
Conhecimento das características mínimas e máximas de alimentação variável no tempo dos equipamentos
Conhecimento de necessidades incomuns de fluxo de ar, ou de outros modos de operação incomuns de ventiladores
Utilização do espaço de unidades (“U” no nível do rack (capacidade de espaço)
Capacidade de fazer avaliações precisas dos efeitos das inclusões, retiradas ou alterações
Para utilizar de maneira eficaz o conhecimento adquirido a partir da gerenciamento detalhado do inventário, os dados devem ser compreendidos por um sistema de gerenciamento de capacidade. Em geral, a maioria dos data centers de pequeno e médio porte não tem a maturidade de processos nem o pessoal necessários para manter inventários de instalação e históricos de alterações de equipamentos de TI em racks. Portanto, um sistema de gerenciamento de capacidade não pode depender da presença dessas informações, mas deve ser capaz de tirar proveito delas quando estiverem disponíveis. À medida que as organizações amadurecem, elas podem passar do gerenciamento simplificado de capacidade para uma
Criar ordens de serviço e gerar tarefas
automaticamente para a realização de inclusões, mudanças e exclusões de
equipamentos de TI
Monitoramento da alimentação e da refrigeração de dispositivos de TI
Figura 7 O StruxureWare Operations Suite da Schneider Electric permite realizar de maneira rápida e fácil alterações ideais nos equipamentos de TI.
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 15
solução mais detalhada que incorpore a gerenciamento de mudanças e de inventário. A interação entre o gerenciamento de mudanças e o gerenciamento de capacidade é bidirecional, pois o gerenciamento de mudanças depende muito das informações de gerenciamento de capacidade para prever o impacto das mudanças propostas.
Figura 8 Resumo de um sistema robusto de gerenciamento de capacidade
Monitorar carga de trabalho de TI
Monitorar infraestrutura
Interface de HARDWAREInterface de HARDWARE
Monitoramento de desempenho
Monitoramento de carga de trabalho
Previsão de fornecimento
Previsão de demanda
Modelagem
ProcessoProcesso
MetasMetas
Fornecer precisosPREVISÕES DE CAPACIDADE
FornecerCAPACIDADE ADEQUADA
para atender necessidades de negócios
Apresentar dados de capacidade
Definir plano de capacidade
Modelar mudanças propostas
Alerta sobre violações do plano de capacidade
Interface do USUÁRIOInterface do USUÁRIO
Gerenciamento de Capacidade
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 16
O gerenciamento de capacidade é uma parte essencial de um planejamento e de um funcionamento eficientes dos data centers. A necessidade de gerenciar a capacidade aumenta com a densidade, o tamanho e a complexidade do data center. Foi descrita uma metodologia de gerenciamento de capacidade. Foi demonstrado que a gerenciamento de capacidade não depende de informações detalhadas sobre os equipamentos de TI em nível do rack, e exige menos esforço para implementação e manutenção em comparação com os tradicionais sistemas de gerenciamento detalhado de inventário, e, assim mesmo, oferece a maioria dos principais benefícios. Se o gerenciamento de capacidade for implementado conforme descrito neste documento, ela pode gerar informações importantes sobre o estado do data center, que não são geradas pelos sistemas de monitoramento tradicionais. Quando combinados com instrumentação de alimentação e refrigeração de rede, os sistemas de software de DCIM mais recentes de hoje fornecem as ferramentas necessárias para um gerenciamento eficiente e eficaz de capacidade, sem a necessidade de adaptações.
Conclusão
Neil Rasmussen é vice-presidente sênior de Inovação da Schneider Electric. Ele estabelece os rumos de tecnologia do maior orçamento de P&D do mundo dedicado à alimentação, à refrigeração e à infraestrutura de racks para redes essenciais. Neil detém 19 patentes relacionadas à infraestrutura de alimentação e refrigeração de alta eficiência e alta densidade para data centers, e já publicou mais de 50 white papers relacionados a sistemas de alimentação e refrigeração, muitos deles publicados em mais de 10 idiomas, mais recentemente com foco na melhoria da eficiência energética. Ele é um palestrante internacionalmente reconhecido em matéria de data centers de alta eficiência. Atualmente, Neil está trabalhando para promover a ciência das soluções de infraestrutura de data centers de alta eficiência, alta densidade e dimensionáveis, além de ser arquiteto principal do sistema APC InfraStruXure. Antes de fundar a APC em 1981, Neil obteve seus diplomas de bacharel e mestre em engenharia elétrica pelo MIT, onde escreveu sua tese sobre a análise de uma fonte de alimentação de 200 MW para um reator de fusão Tokamak. De 1979 a 1981 ele trabalhou para a MIT Lincoln Laboratories em sistemas de armazenamento de energia flywheel e sistemas de energia elétrica solar.
Sobre o Autor:
Gerenciamento de Capacidade de Alimentação e Refrigeração para Data Centers
Schneider Electric – Centro Científico de Data Centers White Paper 150 Rev 2 17
Como escolher e especificar uma densidade de alimentação apropriada para um Data Center White Paper 155
Projetos de data centers: Modelo de crescimento White Paper 143 Virtualização e computação em nuvem: Alimentação, refrigeração e gerenciamento otimizados aumentam os benefícios White Paper 118
Recursos Clique no ícone para linkar a pesquisa
tools.apc.com
Explore todas as ferramentas TradeOff ™
Explore todos os White Papers whitepapers.apc.com
Para incluir comentários sobre o conteúdo deste White Paper: Data Center Science Center [email protected] Se você é cliente e tem perguntas relacionadas especificamente com o data center que está projetando: Entre em contato com seu representante de Schneider Electric www.apc.com/support/contact/index.cfm
Entre em contato