Gestione della capacità di alimentazione e raffreddamento dei … · con il business e non sono in grado di rispondere a semplici domande quali: ... della capacità devono offrire

Gestione della capacità di alimentazione e raffreddamento dei Data Center

di Neil Rasmussen

White Paper 150

Introduzione 2

Richiesta e fornitura di capacità 4

Capacità a livello di sistema 6

Gestione della capacità 10

Monitoraggio dell'alimentazione e del raffreddamento per dispositivi IT

14

Conclusioni 16

Risorse 17

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Revisione 2

Le apparecchiature IT ad alta densità mettono a dura prova le capacità di densità di alimentazione dei Data Center moderni. L'installazione e la proliferazione non gestita di queste apparecchiature possono portare a problemi imprevisti nelle infrastrutture di alimentazione e raffreddamento, inclusi surriscaldamento, sovraccarichi e perdita di ridondanza. Per garantire prestazioni prevedibili e ottimizzare l'uso delle risorse dell'infrastruttura fisica, è necessario saper calcolare e prevedere la capacità di alimentazione e raffreddamento a livello di armadio rack. Nel presente documento, vengono descritti i principi per ottenere una gestione ottimale della capacità di alimentazione e raffreddamento.

In sintesi >

I White Paper by Schneider Electric fanno parte del più ampio catalogo di white paper realizzati dal Data Center Science Center di Schneider Electric [email protected]


Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 150 Rev 2 2

La gestione della capacità dell'infrastruttura fisica dei Data Center è definita come l'azione o il processo per garantire che l'alimentazione, il raffreddamento e lo spazio vengano forniti in modo efficiente al momento giusto e nella quantità corretta per supportare carichi e processi IT. In questo documento viene trattata solo la gestione della capacità di raffreddamento e di alimentazione. Le questioni relative alla gestione dello spazio sono discusse nel White Paper 155, Scelta e specifica di una densità di alimentazione appropriata per un Data Center. I fattori di successo fondamentali per la gestione efficace delle capacità di alimentazione e raffreddamento sono: • Maggiore precisione nella previsione della capacità

• Capacità appropriata a soddisfare le necessità aziendali

Questa funzionalità di previsione e fornitura efficiente della capacità dipende dalla possibilità di stabilire la capacità di alimentazione e raffreddamento a livello di rack. Al giorno d'oggi, questa capacità è rara. Generalmente, gli operatori di Data Center non dispongono delle informazioni necessarie per implementare in modo efficace nuove apparecchiature al passo con il business e non sono in grado di rispondere a semplici domande quali: • In quale punto del Data Center devo implementare il successivo server per non

incidere sulla disponibilità delle apparecchiature esistenti?

• Dal punto di vista della disponibilità di alimentazione e raffreddamento, qual è la posizione migliore per implementare le apparecchiature IT proposte?

• Sarò in grado di installare le nuove apparecchiature senza incidere negativamente sui miei margini di sicurezza, quali ridondanza e ore di autonomia?

• Disporrò ancora di ridondanza di alimentazione o raffreddamento in condizioni di errore o manutenzione?

• Posso implementare nuova tecnologia hardware, come i blade server, utilizzando l'infrastruttura di alimentazione e riscaldamento esistente?

• Devo ripartire i miei blade server per ottenere un funzionamento affidabile?

• Quando raggiungerò i limiti dell'infrastruttura di alimentazione e raffreddamento e avrò bisogno di ulteriore capacità?

L'incapacità di rispondere a queste semplici domande è comune. Per i Data Center grossolanamente sovraprogettati o sottoutilizzati, i margini di sicurezza possono consentire un funzionamento corretto grazie a una semplice comprensione di base delle prestazioni di sistema generali. Il compromesso in fatto di disponibilità dovuto a questa mancanza di conoscenza può comportare una piccola ma tollerabile quantità di inattività. Sebbene non sia efficiente a livello economico o energetico, il sovradimensionamento garantisce un margine di sicurezza nel breve termine, finché la capacità disponibile non coincide con la capacità utilizzata. Attualmente, tuttavia, sussistono tre fattori che mettono a dura prova i Data Center che, a loro volta, evidenziano le carenze dei metodi di funzionamento correnti: • Apparecchiature IT ad altissima densità

• La necessità di controllare il costo totale di proprietà (TCO) e di ampliare l'utilizzo della capacità dei Data Center

• La rapidità dei cambiamenti dovuti alla virtualizzazione e al ciclo di aggiornamento delle apparecchiature IT

Ognuno di questi fattori spinge a utilizzare i Data Center in modo più prevedibile.

Introduzione

Scelta e specifica di una densità di alimentazione appropriata per un Data Center

Link per visualizzare le risorse disponibili White Paper 155

http://www.apc.com/wp?wp=155



Apparecchiature IT ad alta densità Le apparecchiature IT che assorbono più di 8 kW per rack possono essere considerate ad alta densità. I rack di server completamente popolati possono assorbire da 6 kW a 35 kW per rack. La maggior parte dei Data Center attualmente in funzione è stata progettata per una densità di alimentazione inferiore a 4 kW per rack. Come già detto, sempre più utenti stanno installando apparecchiature che superano la densità di progettazione dei propri Data Center e le risultanti sollecitazioni sui sistemi di alimentazione e raffreddamento possono causare periodi di inattività dovuti a sovraccarichi, surriscaldamento e perdita di ridondanza. Gli operatori di Data Center necessitano di migliori informazioni riguardo a come e dove implementare in modo affidabile queste apparecchiature sia nei Data Center esistenti sia in quelli nuovi. Costo totale di gestione La maggior parte delle aziende non può accettare sovraprogettazioni o sovradimensionamenti grossolani dei Data Center. Gli sprechi in termini di capitale e costi operativi sono significativi. Si stima che, oggigiorno, un Data Center tipico potrebbe sostenere fino al 30% in più di apparecchiature IT che utilizzano la stessa capacità di alimentazione e raffreddamento della struttura se la capacità fosse gestita in modo corretto. Attualmente, il Data Center tipico non è in grado di utilizzare appieno la propria capacità di alimentazione e raffreddamento disponibile, con conseguente riduzione dell'efficienza del sistema e aumento del consumo energetico elettrico del 20% o più rispetto a un sistema in cui la capacità viene gestita correttamente. Strumenti di gestione della capacità possono migliorare l'utilizzo delle risorse di alimentazione e raffreddamento e ridurre il consumo energetico. Ritmo di cambiamento rapido Le apparecchiature IT in un Data Center tipico variano costantemente. I cicli di aggiornamento delle apparecchiature sono generalmente inferiori a tre anni e le apparecchiature vengono costantemente aggiunte o rimosse su base giornaliera. Inoltre, i requisiti di alimentazione e raffreddamento degli stessi dispositivi IT non sono costanti, ma variano ogni minuto come risultato della virtualizzazione e di funzioni di gestione dell'alimentazione implementate da fornitori di apparecchiature IT. Il tradizionale metodo di implementazione delle apparecchiature IT, consistente nel "provare per vedere se funziona", non è più applicabile, e la frequenza dei problemi di surriscaldamento ne è una prova. Gli strumenti di gestione della capacità devono offrire funzionalità di pianificazione in tempo reale per affrontare queste sfide e devono fornirle in forma economica, preingegnerizzata e facile da installare e utilizzare. Per comprendere meglio gli effetti della virtualizzazione e del cloud computing sull'infrastruttura fisica e come gestire tali funzionalità, consultare il White Paper 118, Virtualizzazione e cloud computing: ottimizzazione di alimentazione, raffreddamento e gestione per massimizzare i vantaggi.

Sollecitazione Data Center n. 1: apparecchiature IT ad

alta densità

Sovraccarichi

Surriscaldamento

Perdita di ridondanza

Sollecitazione Data Center n. 2:

pressione del TCO

Capacità inutilizzata

Efficienza ridotta

Sprechi non rilevati

Sollecitazione Data Center #3: cambiamento rapido

Ciclo di aggiornamento ogni 3 anni

Modifiche giornaliere delle apparecchiature

Variazioni di carico ogni minuto

Virtualizzazione e cloud computing: ottimizzazione di alimentazione, raffreddamento e gestione per massimizzare i vantaggi







Per fornire risposte semplici alle domande di fondo degli utenti sulla capacità, è richiesto un approccio sistematico alla gestione della capacità. Le fondamenta della gestione della capacità sono rappresentate dalla possibilità di quantificare la richiesta e la fornitura di alimentazione e raffreddamento. Anche se il fatto di disporre di informazioni sulla richiesta e la fornitura di alimentazione e raffreddamento a livello di sala o impianto può rappresentare un aiuto, non fornisce, tuttavia, informazioni sufficientemente dettagliate per rispondere alle domande su determinate implementazioni delle apparecchiature IT. D'altra parte, fornire informazioni sulla richiesta e la fornitura di alimentazione e raffreddamento a livello di dispositivi IT risulta una prassi inutilmente dettagliata e difficile da ottenere. Un livello efficace e pratico su cui basarsi per calcolare e preventivare la capacità di alimentazione e raffreddamento è a livello di rack e il presente documento utilizza tale approccio. Il modello descritto nel presente documento quantifica la richiesta e la fornitura di alimentazione e raffreddamento a livello di rack in quattro modi fondamentali: • Massima richiesta potenziale prevista dalla configurazione

• Richiesta effettiva attuale

• Massima fornitura potenziale prevista dalla configurazione

• Fornitura effettiva attuale

Queste informazioni consentono una descrizione completa dello stato attuale di alimentazione e raffreddamento di un Data Center a livello di rack. Queste descrizioni sono spiegate di seguito e sono illustrate nella figura 1. RICHIESTA POTENZIALE di alimentazione e raffreddamento massima prevista dalla configurazione I sistemi di gestione dell'alimentazione nei server moderni possono causare una variazione dell'alimentazione da 2 a 1, o più, durante il funzionamento tipico. La richiesta massima di alimentazione e raffreddamento "prevista dalla configurazione" rappresenta i valori di picco che possono essere causati dalle variazioni nel rack. Queste informazioni possono essere stabilite al momento della configurazione del sistema in base alle tendenze e possono essere riportate direttamente dalle apparecchiature IT o ricavate da altri mezzi. La richiesta massima di alimentazione e raffreddamento è sempre maggiore o uguale alla richiesta di alimentazione e raffreddamento effettiva e rappresenta un'informazione fondamentale per la gestione della capacità RICHIESTA EFFETTIVA di alimentazione e raffreddamento corrente Si tratta del valore del consumo energetico e del calore generato in ciascun rack in qualsiasi momento. Idealmente, tale valore viene dato dalle misurazioni in tempo reale del consumo energetico elettrico a livello di rack. Nel caso di quasi tutti i dispositivi, il consumo energetico in watt corrisponde al calore generato in watt. Per gli altri dispositivi (inclusi i gruppi di continuità (UPS), le unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU), i condizionatori d'aria e i router VoIP), la produzione di calore in watt non coincide con il consumo energetico, ma può essere ricavata matematicamente. È possibile calcolare il consumo energetico dei rack tramite il sistema di distribuzione dell'alimentazione o tramite le stesse apparecchiature IT ed

Richiesta e fornitura di capacità



è possibile sommare il consumo energetico riportato dal gruppo di dispositivi IT per ottenere l'alimentazione del rack. La FORNITURA POTENZIALE di alimentazione e raffreddamento massima prevista dalla configurazione La fornitura potenziale massima di alimentazione e raffreddamento prevista dalla configurazione viene definita come la quantità di alimentazione e raffreddamento che potrebbe essere distribuita a livello di rack dalle apparecchiature infrastrutturali installate. La richiesta di alimentazione e raffreddamento potenziale sarà sempre maggiore o uguale alla fornitura effettiva di alimentazione e raffreddamento. Se la fornitura potenziale massima per un determinato carico è maggiore di quella effettiva fornita su quel carico, significa che il sistema è in uno stato di degrado. Tutto ciò può essere causato da una serie di fattori, quali: • Filtri dell'aria bloccati nel sistema di raffreddamento

• Un calo nella capacità di reiezione del calore esterna dovuto a condizioni ambientali estreme

• La perdita di un modulo di alimentazione in un UPS modulare

Si tratta di una funzione di un sistema di gestione della capacità molto importante per riconoscere quando la richiesta effettiva corrente non coincide con il valore di progetto e diagnosticare la sorgente dei vincoli del sistema che impediscono la realizzazione della capacità di richiesta di progettazione. La FORNITURA EFFETTIVA di alimentazione e raffreddamento corrente La fornitura effettiva di alimentazione e raffreddamento in un rack viene determinata utilizzando le informazioni sull'architettura di distribuzione dell'alimentazione e del raffreddamento del sistema di alimentazione e raffreddamento dei Data Center, le capacità correnti effettive delle sorgenti di alimentazione e raffreddamento di massa e gli effetti sulla capacità disponibile di altri carichi. La fornitura effettiva di alimentazione in un determinato rack viene determinata dalla conoscenza della capacità del circuito derivato disponibile sul rack, limitata dalla disponibilità di alimentazione di sorgenti a monte, quali PDU e UPS. In alcuni casi, la capacità disponibile è ulteriormente limitata dalla progettazione o configurazione del sistema di alimentazione. Ad esempio, un sistema modulare potrebbe non essere completamente popolato o la progettazione potrebbe richiedere alimentazioni doppie.



Generalmente, la determinazione della fornitura di raffreddamento effettiva in un rack è più complessa della determinazione della fornitura di alimentazione e dipende moltissimo dall'architettura di distribuzione dell'aria. Diversamente dall'architettura di alimentazione, in cui il flusso di alimentazione è limitato da fili, il flusso d'aria viene, generalmente, fornito a un gruppo approssimativo di rack, dove viene distribuito tra i rack in base al disegno delle ventole nelle apparecchiature IT. Ciò rende il calcolo della capacità di aria disponibile più complesso e richiede l'uso di modelli di computer sofisticati. Nei casi in cui l'aria fornita o aspirata viene canalizzata direttamente nei rack, la fornitura di raffreddamento in un rack risulta più definita e, pertanto, può essere calcolata con maggior precisione. La richiesta di alimentazione e raffreddamento viene stabilita nel rack, come illustrato nella figura 2. Come descritto nella precedente sezione, è necessario identificare e quantificare la fornitura anche nel rack. Tuttavia, il sistema di fornitura dell'alimentazione e del raffreddamento non viene stabilito rack per rack ma è gerarchico, con dispositivi di fornitura, quali UPS, PDU e condizionatori d'aria, che forniscono gruppi di rack. Dispositivi di fornitura di massa, quali l'ingresso di servizio dell'alimentazione e le torri di raffreddamento, rappresentano anch'essi sorgenti di fornitura della capacità che devono essere sufficienti per la richiesta. Pertanto, oltre che nei rack, la capacità di fornitura dell'alimentazione e del raffreddamento deve essere quantificata anche a livelli aggregati allineati con i dispositivi di fornitura.

Effettivo Effettivo Effettivo

Progettazionemassima

Grazie alla virtualizzazione,la progettazione effettiva



Progettazione massima

Effettivo

Sovradimen-sionamento

I livelli descrittirappresentano ilconcetto generale,non i livelli effettivi

Tale differenzarappresenta una capacitŕdi calcolo insolita nel rack

del rack aumenterŕ e diminuirŕin base allo spostamento deicarichi da rack a rack

La RICHIESTA di alimentazionee raffreddamento č generalmentela stessa; un kW di alimentazionein INGRESSO produce lo stessokW di calore in USCITA

dalle apparecchiature rackRICHIESTA

fornita dall'infrastruttura

Alcune di questedifferenze possonorappresentare problemiinfrastrutturali risolvibili(generalmente, unpeggioramento delRAFFREDDAMENTO)

FORNITURARi

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OTTIMIZZAZIONE

DIMENSIONAMENTO CORRETTORidurre il divario progettuale tra FORNITURA massima e RICHIESTA massima – ovvero,corrispondenza dell’efficienza e riduzione degli sprechi di alimentazione/raffreddamentoper il carico, l’aumento dell’efficienza e la riduzione degli sprechi

Utilizzo dei dati sullaGESTIONE DELLA CAPACITÀ per

• Ridurre il TCO• Aumentare l'efficienza

Dal punto di vista della FORNITURA, ridurre il divario tra progettazione effettivae progettazione massima; ovvero, ottenere la migliore distribuzione al rackdall'infrastruttura di alimentazione/raffreddamento

Figura 1 Quantificazione della richiesta e fornitura a livello di rack

Capacità a livello di sistema



La fornitura deve sempre essere maggiore o uguale alla richiesta per evitare eventuali guasti nel Data Center. Ciò deve essere vero per ciascun rack e anche per ciascun dispositivo che fornisce gruppi di rack. Pertanto, in qualsiasi momento, si verifica sempre un eccesso di capacità (se la fornitura complessiva è maggiore o uguale alla richiesta complessiva). L'eccesso di capacità avviene in quattro differenti forme ai fini della gestione della capacità; tali forme sono: • Capacità di riserva

• Capacità inattiva

• Capacità di sicurezza

• Capacità inutilizzata

ha origine nel RACK

Torre diraffreddamento

Ingressodi servizio

Impianto diraffreddamento

viene fornita da una gerarchiaa livello di sistema dell'infrastruttura

L'infrastruttura a livello di filafornisce un GRUPPO DI RACK

L'infrastruttura dimassa fornisce laSALA

FORNITURARICHIESTA

Richiesta diALIMENTA-

ZIONE

Richiesta diRAFFREDDA-

MENTOFigura 2 Fonte di richiesta rispetto alla fonte di fornitura



Tutti questi tipi di capacità in eccesso vengono spiegati nelle seguenti sezioni e illustrati nella figura 3. Capacità di riserva La capacità di riserva è la capacità in eccesso corrente effettiva utilizzabile "subito" per le nuove apparecchiature IT. Il trasporto della capacità di riserva comporta costi di capitale e operativi significativi legati all'acquisto e alla manutenzione delle apparecchiature di alimentazione e raffreddamento. Inoltre, la capacità di riserva riduce sempre l'efficienza operativa di un Data Center e ne aumenta il relativo consumo elettrico. In un'architettura di gestione della capacità efficace per un Data Center in fase di crescita e cambiamento, determinati tipi di capacità di riserva, quali la capacità di collegamento dell'alimentazione di servizio di riserva, risultano economici. Tuttavia, le apparecchiature di alimentazione e raffreddamento dovrebbero essere idealmente installate solo nei casi in cui è necessario soddisfare la richiesta di crescita. Un sistema di gestione della capacità efficace deve comprendere e quantificare i piani di crescita. Per ulteriori informazioni sulla quantificazione dei piani di crescita, consultare il White Paper 143, Progetti di Data Center: modello di crescita. Capacità inattiva La capacità inattiva è la capacità in eccesso corrente effettiva tenuta a disposizione per soddisfare la richiesta potenziale massima di alimentazione e raffreddamento prevista dalla configurazione. Le apparecchiature IT esistenti potrebbero soddisfare tale capacità in condizioni di carico di picco; pertanto non è possibile utilizzare tale capacità inattiva per fornire nuove implementazioni delle apparecchiature IT.

Figura 3 Tipi di capacità in eccesso

Progetti di Data Center: modello di crescita





La capacità inattiva rappresenta un problema in crescita causato dalle funzioni di gestione dell'alimentazione e dallo spostamento automatizzato delle VM all'interno delle apparecchiature IT. È necessario conservare la capacità inattiva per quando le apparecchiature IT gestite tramite alimentazione passano alla modalità ad alimentazione elevata. Capacità di sicurezza La capacità di sicurezza è la capacità in eccesso pianificata tenuta a disposizione al di sopra e al di sotto della richiesta potenziale massima di alimentazione e raffreddamento prevista dalla configurazione. Il fatto di fornire un margine di sicurezza consente il funzionamento del sistema in caso di piccoli errori nell'impostazione della richiesta di alimentazione e raffreddamento potenziale massima o in caso di un'aggiunta di apparecchiature IT non autorizzate al sistema. I margini di sicurezza in un intervallo compreso tra 10% e 20% sono tipici, di cui un 30% o più viene utilizzato nei Data Center con procedure di controllo delle modifiche inefficaci. Ciò rappresenta la capacità che non può essere utilizzata per le implementazioni IT. Capacità inutilizzata La capacità inutilizzata è la capacità che non può essere utilizzata dai carichi IT a causa della progettazione o configurazione del sistema. La presenza di capacità inutilizzata indica una perdita di una o più delle seguenti capacità: • Spazio su rack e a pavimento

• Alimentazione

• Distribuzione dell'alimentazione

• Raffreddamento

• Distribuzione del raffreddamento

Un dispositivo IT specifico richiede una capacità sufficiente di ognuno dei cinque elementi indicati sopra. Tuttavia, questi elementi non sono quasi mai disponibili in un preciso equilibrio di capacità in grado di soddisfare uno specifico carico IT. Immancabilmente, ci sono postazioni con spazio su rack ma senza raffreddamento disponibile o spazi in cui è disponibile l'alimentazione ma non lo spazio su rack. Un tipo di capacità che non è possibile utilizzare in quanto una delle altre quattro capacità elencate sopra è stata utilizzata sfruttandone la capacità massima viene definita capacità inutilizzata. La capacità inutilizzata risulta indesiderata e può seriamente limitare le prestazioni di un Data Center. Sfortunatamente, la maggior parte dei Data Center presenta problemi di capacità inutilizzata significativi, inclusi i seguenti esempi comuni: • La capacità di un condizionatore d'aria è sufficiente ma la distribuzione dell'aria

al carico IT è inadeguata

• L'unità PDU dispone di una capacità sufficiente ma non ci sono posizioni libere per nuove utenze

• Disponibilità di spazio a pavimento ma senza disponibilità di alimentazione

• Condizionatori d'aria in posizioni inadeguate

• Alcune unità PDU sono sovraccariche mentre altre sono utilizzate solo parzialmente

• Alcune zone sono surriscaldate mentre altre sono fredde

A seconda della situazione e dell'architettura del sistema di alimentazione e raffreddamento, potrebbe risultare impossibile utilizzare la capacità inutilizzata oppure potrebbero essere



necessari solo investimenti minori per liberare capacità inutilizzata affinché questa possa essere utilizzata in modo efficace. Per definizione, l'utilizzo della capacità inutilizzata ha un costo. Spesso è necessario smontare parte dell'installazione o installare nuovi componenti di alimentazione e raffreddamento. La capacità inutilizzata rappresenta un problema di gestione della capacità molto frustrante per gli operatori dei Data Center, in quanto è molto difficile spiegare agli utenti o ai responsabili che un Data Center, ad esempio, con 1 MW di capacità di alimentazione e raffreddamento installata non è in grado di raffreddare i nuovi server blade, quando questi ultimi utilizzano solo 200 kW di carico totale. Un efficace sistema di gestione della capacità, oltre a identificare ed evidenziare la capacità inutilizzata, contribuisce prima di tutto a evitare che i clienti creino tutto ciò. Nelle sezioni precedenti, è stato stabilito il framework per la quantificazione della richiesta e fornitura di alimentazione e raffreddamento. Un sistema di gestione della capacità di alimentazione e raffreddamento basato sulla misurazione eseguita dai tecnici in concomitanza con i calcoli su carta può essere previsto e, infatti, questo metodo viene utilizzato in modo approssimativo in alcuni Data Center. Tuttavia, con l'avvento della virtualizzazione dei server e di apparecchiature IT che modificano la propria richiesta di alimentazione e raffreddamento in modo dinamico, l'uso della strumentazione di alimentazione e raffreddamento in rete in concomitanza con il software di gestione della capacità di alimentazione e raffreddamento rappresenta l'unica soluzione concreta e fattibile. Dal punto di vista dell'utente, un sistema di questo tipo offre le seguenti funzionalità: • Presentazione dei dati sulla capacità

• Impostazione del piano di capacità

• Avviso delle violazioni del piano di capacità

• Modellazione delle modifiche proposte

Presentazione dei dati sulla capacità Le condizioni di richiesta e fornitura correnti dei Data Center, incluse la capacità di riserva e la capacità inutilizzata e altri attributi di capacità precedentemente trattati nel presente documento, devono essere presentate per questi livelli: • Livello di sala: la richiesta e la fornitura a livello di massa e le varie capacità per l'intera

sala. Tale livello è, generalmente, focalizzato su UPS a livello di struttura, generatore, impianto di raffreddamento, torre di raffreddamento e apparecchiature per l'ingresso di servizio.

• Livello di fila: la richiesta e fornitura di alimentazione e raffreddamento associate a una fila o altre zone logiche all'interno del Data Center. Tale livello è spesso associato ad apparecchiature di distribuzione del raffreddamento o dell'alimentazione orientate su file, quali PDU, o sistemi di raffreddamento orientati su file. Particolarmente importante ai fini della pianificazione quando non si hanno ancora informazioni dettagliate a livello di rack sulla configurazione di determinati rack.

• Livello di rack: la richiesta e la fornitura di alimentazione e raffreddamento associate a un determinato rack o armadio. Le informazioni a questo livello sono necessarie per diagnosticare problemi o valutare l'impatto di determinate implementazioni di dispositivi IT. Tale livello può essere associato ai circuiti di distribuzione a livello di rack o ai sistemi di raffreddamento orientati su file.

Gestione della capacità



• Livello di organizzazione: poiché l'efficienza dal punto di vista energetico è sempre più importante e agli operatori dei Data Center viene richiesto di ridurre notevolmente il loro budget energetico, i responsabili richiedono una conoscenza approfondita dei consumi e dell'utilizzo della capacità dei Data Center dell'azienda.

Un sistema di gestione della capacità efficace fornirà una visualizzazione dei precedenti tipi di informazioni sotto forma di un modello di visualizzazione dettagliata gerarchico, comprendente una rappresentazione grafica del layout del Data Center. La figura 4 illustra la visualizzazione a livello di sala e la figura 5 la visualizzazione a livello di organizzazione.

Rappresentazione accurata del layout dell'impianto del Data Center

Visibilità dei valori medi e di picco del consumo energetico tramite la misurazione dei consumi effettivi

Capacità di esplosione a livello di fila o di rack

Figura 4 Esempio di visualizzazioni di un layout di Data Center che utilizza il modulo StruxureWare Operations di Schneider Electric



Impostazione del piano di capacità Un piano di capacità deve essere stabilito durante la progettazione del Data Center. Una volta installati nel Data Center, i dispositivi di alimentazione e raffreddamento limitano e, da molti punti di vista, "diventano " il metodo di fornitura del piano di capacità. Grazie alle attuali soluzioni di alimentazione e raffreddamento, è possibile disporre di un piano di capacità in grado di adattarsi ai piani di crescita IT per ottimizzare i costi relativi alla capacità e l'efficienza elettrica. È importante non solo garantire una capacità sufficiente, ma anche la quantità appropriata di capacità. Troppo spesso l'attenzione è rivolta a garantire una capacità sufficiente, senza che venga tenuto in considerazione il dimensionamento corretto per le effettive esigenze IT. Il risultato comune è un sovradimensionamento con associato uno spreco di investimenti di capitali, energia, contratti di assistenza e consumo d'acqua. Gli strumenti di progettazione dei Data Center consentono di stabilire i piani di capacità e, pertanto, devono integrarsi nel sistema di gestione dell'infrastruttura dei Data Center (DCIM). Un esempio di una suite di strumenti software di questo tipo è dato dallo strumento di progettazione del datacenter InfraStruXure Designer di Schneider Electric e dalla suite DCIM StruxureWare per Data Center. Avviso delle violazioni del piano di capacità Gli avvisi relativi alla capacità devono essere attivati quando le condizioni effettive fuoriescono dai confini del piano di gestione della capacità. Questi avvisi possono assumere la forma di avvisi locali, visivi o acustici oppure possono svilupparsi tramite il sistema di gestione come pagine, e-mail e così via. Gli avvisi relativi alla capacità vengono generati in risposta a eventi definiti dall'utente quali: • Aumento del consumo energetico delle apparecchiature installate in un rack oltre

il picco specificato nel piano di gestione della capacità per rack, fila o sala

Figura 5 Visualizzazione d’esempio utilizzando l’applicazione mobile Vizor di StruxureWare Operations di Schneider Electric, in cui vengono visualizzati i dati di capacità a livello organizzativo



• Riduzione della capacità di raffreddamento o alimentazione disponibile a livello di fila, rack o sala dovuto a perdita o degrado di un sottosistema di alimentazione o raffreddamento

• I sistemi di raffreddamento o alimentazione entrano in uno stato in cui non sono in grado di fornire la ridondanza specificata nel piano di gestione della capacità

In molti di questi casi, non si è verificato alcun guasto hardware vero e proprio e, pertanto, i sistemi di monitoraggio tradizionali non avrebbero attivato alcun evento. Di fatto, la maggior parte degli avvisi forniti da un sistema di gestione della capacità è predittiva o proattiva in natura. Notare che in un Data Center vero e proprio, il sistema di gestione della capacità integra altri strumenti di monitoraggio, quale il monitoraggio dei guasti in tempo reale, della sicurezza, delle perdite d'acqua e della temperatura. Un esempio di un sistema di monitoraggio che offre sia avvisi in tempo reale che avvisi relativi alla gestione della capacità è StruxureWare Central di Schneider Electric (figura 6). Modellazione delle modifiche proposte Oltre a determinare le condizioni correnti, un sistema DCIM efficace deve poter consentire l'analisi dalla capacità in situazioni storiche e ipotetiche. Tali scenari possono comprendere: • Simulazione di condizioni di errore, quali una perdita di uno o più dispositivi

di alimentazione o raffreddamento

• Analisi della crescita pianificata rispetto all'effettivo utilizzo della capacità

• Proposte per l'aggiunta, la rimozione e il trasferimento delle apparecchiature

• Tendenze basate su dati storici

Le funzioni di gestione della capacità del sistema DCIM devono consentire la valutazione di questi scenari rispetto al piano di gestione della capacità effettivo. Un modello efficace può guidare l'utente nella scelta dello scenario migliore tra varie opzioni, ad esempio l'incremento dell'efficienza elettrica o la riduzione dell'impiego di spazio a pavimento. La figura 7 mostra un esempio di come il sistema DCIM può consentire modifiche alle apparecchiature garantendo la presenza di risorse di alimentazione, raffreddamento e spazio sufficienti per l'aggiunta di nuove apparecchiature IT in una determinata sede.

Figura 6 StruxureWare Central come esempio di un sistema di monitoraggio centralizzato

Il monitoraggio in tempo reale del dispositivo, inclusa la sicurezza avanzata, e la notifica istantanea degli eventi consentono di valutare e risolvere rapidamente situazioni gravi.



Nella maggior parte dei casi, un rack può essere visto come una scatola nera che consuma alimentazione senza la consapevolezza del tipo, della quantità o della posizione dei dispositivi IT nel rack. Come indicato in precedenza, finché è possibile specificare e calcolare direttamente il consumo energetico a livello di rack, il sistema di gestione della capacità dipende solo in minima parte dalle informazioni specifiche del dispositivo. Quando si conosce il consumo energetico, è possibile stimare i requisiti di raffreddamento con elevata precisione. Quando questi valori a livello di rack rientrano nei confini del piano di capacità, non è richiesta alcuna informazione aggiuntiva per garantire la capacità dei sistemi di alimentazione e raffreddamento di soddisfare la richiesta. Pertanto, grazie agli strumenti giusti, la gestione della capacità offre molti vantaggi per le operazioni IT senza che sia richiesta la gestione dettagliata degli inventari dei dispositivi IT. Tuttavia, il fatto di disporre di informazioni sui dispositivi IT presenti nel rack o di poter comunicare direttamente con i dispositivi IT presenta i suoi vantaggi. Tali vantaggi includono: • La consapevolezza delle caratteristiche del consumo energetico di singoli componenti

IT

• La consapevolezza di caratteristiche di alimentazione con variazioni nel tempo minime e massime dei dispositivi

• La consapevolezza di requisiti insoliti del flusso d'aria o altre modalità di funzionamento della ventola insolite

• L'utilizzo dello spazio Unità a livello di rack (capacità di spazio)

• La capacità di effettuare valutazioni precise degli effetti associati ad aggiunte, rimozioni o modifiche

Per utilizzare in modo efficace le conoscenze acquisite dalla gestione dettagliata degli inventari, i dati devono essere compresi da un sistema di gestione della capacità. Generalmente, la maggior parte dei Data Center di piccole e medie dimensioni non dispone dell'organico e della maturità di processo necessari per gestire la cronologia delle modifiche e gli inventari di installazione delle apparecchiature IT associate ai rack. Pertanto, un sistema di gestione della capacità non può dipendere dalla presenza di queste informazioni, ma deve essere in grado di trarre vantaggio da queste quando disponibili. Come organizzazioni mature, possono passare da una gestione della capacità semplificata a una soluzione più

Creare ordini di lavoro e generare

automaticamente attività per aggiungere, spostare

e rimuovere apparecchiature IT

Monitoraggio dell'alimentazione e del raffreddamento per dispositivi IT

Figura 7 La suite StruxureWare Operations di Schneider Electric fornisce la possibilità di apportare modifiche ottimali alle apparecchiature IT in modo semplice e rapido



dettagliata comprendente la gestione dell'inventario e delle modifiche. L'interazione tra la gestione delle modifiche e la gestione della capacità è bi-direzionale, così come la gestione delle modifiche dipende altamente dalle informazioni sulla gestione della capacità per prevedere l'impatto delle modifiche proposte.

Monitor IT workload

Monitorare l'infrastruttura

Interfaccia HARDWAREInterfaccia HARDWARE

Monitoraggio delle prestazioniMonitoraggio dei carichi di lavoroPrevisioni di fornituraPrevisioni di richiestaModellazione

ProcessoProcesso

ObiettiviObiettivi

Fornire precisePREVISIONI DI CAPACITÀ

Fornire unaCAPACITÀ APPROPRIATA

per soddisfare le esigenze aziendali

Presentare dati sulla capacità

Impostare il piano di capacità

Modellare le modifiche proposte

Avvisare in caso di violazionidel piano di capacità

Interfaccia UTENTEInterfaccia UTENTE

Gestione della capacità

Figura 8 Riepilogo di un sistema efficace per la gestione della capacità



La gestione della capacità rappresenta un aspetto fondamentale per una pianificazione e un funzionamento efficaci dei Data Center. La necessità di una gestione della capacità cresce proporzionalmente alla densità, alle dimensioni e alla complessità del Data Center. È stata descritta una metodologia per la gestione della capacità. Si è dimostrato che la gestione della capacità non dipende dalle informazioni dettagliate sui dispositivi IT a livello di rack e che richiede uno sforzo minore per l'implementazione e la gestione rispetto ai tradizionali sistemi di gestione degli inventari dettagliati, pur continuando a offrire la maggior parte dei principali vantaggi. Se la gestione della capacità viene implementata come descritto nel presente White Paper, può fornire informazioni importanti sullo stato del Data Center che i tradizionali sistemi di monitoraggio non sono in grado di offrire. Se combinati con strumentazione per l'alimentazione e il raffreddamento della rete, i sistemi software DCIM più recenti attualmente a disposizione forniscono gli strumenti necessari per una gestione della capacità efficiente ed efficace "chiavi in mano".

Conclusioni

Neil Rasmussen è vicepresidente senior di Innovation, la divisione IT di Schneider Electric. Ha stabilito le linee guida della tecnologia per il più ampio budget di R&S destinato all'infrastruttura di alimentazione, raffreddamento e rack per reti critiche a livello mondiale. Neil è titolare di 19 brevetti per infrastrutture di raffreddamento e alimentazione di Data Center ad alta densità ed efficienza, ha pubblicato oltre 50 White Paper sui sistemi di raffreddamento e di alimentazione, molti dei quali divulgati in più di 10 lingue, e di recente ha rivolto un'attenzione particolare al miglioramento dell'efficienza energetica. È un oratore di fama internazionale, esperto di Data Center ad alta efficienza, e attualmente si occupa dello sviluppo della scienza delle infrastrutture scalari e modulari ad elevata efficienza e ad alta densità per i Data Center. Inoltre è uno dei principali ideatori del sistema InfraStruXure di APC. Prima di fondare APC, nel 1981, Neil Rasmussen ha conseguito la laurea e il master in Ingegneria elettrica presso il MIT, presentando una tesi sull'analisi di un'alimentazione a 200 MW per un reattore a fusione Tokamak. Dal 1979 al 1981 ha lavorato presso i MIT Lincoln Laboratories studiando i sistemi di accumulo energetico nei volani e i sistemi a energia solare.

Note sull'autore



Scelta e specifica di una densità di alimentazione appropriata per un Data Center White Paper 155

Progetti di Data Center: modello di crescita White Paper 143

Virtualizzazione e cloud computing: ottimizzazione di alimentazione, raffreddamento e gestione per massimizzare i vantaggi White Paper 118

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Gestione della capacità di alimentazione e raffreddamento dei … · con il business e non sono in grado di rispondere a semplici domande quali: ... della capacità devono offrire