Centrais de dados consumiram 61 bilhões de quilowatts/hora em 2006 nos Estados Unidos

As centrais de dados consomem muita energia. Esta afirmação óbvia foi uma das conclusões do relatório sobre centrais de dados, elaborado pela Agência de Proteção Ambiental (EPA, na sigla em inglês) para o Congresso norte-americano, divulgado em 2 de agosto último. Embora isto não seja nenhuma surpresa, os números brutos da EPA são surpreendentes. As centrais de dados utilizaram 61 bilhões de quilowatts/hora em 2006, ou 1,5% de toda a energia consumida nos Estados Unidos. O custo disto: US$ 4,5 bilhões ou praticamente a mesma quantia foi gasta por 5,8 milhões de domicílios médios.

Esses dados refletem realmente a previsão da EPA sobre nosso consumo em diferentes cenários. Se não fizermos nada, a utilização de energia pelas centrais de dados irá duplicar até 2011. Se todos nós implementarmos o que a EPA considera o que há de mais avançado, poderemos diminuir o consumo total de energia pelas centrais de dados para os níveis de 2001 até o ano de 2011 – uma redução líquida de 90 bilhões de quilowatts/hora.

Embora as recomendações da EPA sejam mais amplas quanto a aspectos genéricos e mais breves quanto a questões específicas, o que há de bom é que elas sugerem reformas operacionais. Certamente, trocar seu hábito de consumir diariamente 250 gramas de sorvete comum pela mesma quantidade de sorvete dietético trará benefícios para sua saúde, mas isto nem se aproxima do que se pode conseguir com autocontrole e exercício. O mesmo acontece com as centrais de dados: adquirir tecnologia eficiente em relação ao consumo de energia é uma ótima idéia, mas você pode fazer muito mais se repensar no modo como utiliza toda a tecnologia disponível na central de dados.

O lado negativo é que a EPA não recomenda nenhuma tomada de ação pelo Congresso. Existe uma determinação executiva de que as agências federais reduzam o consumo de energia somente uma pequena porcentagem a cada ano, mas a EPA não deu nenhuma orientação quanto a incentivos financeiros ou tarifários para a indústria privada. Em vez disto, ela recomenda que as organizações que adotam procedimentos adequados sejam reconhecidas por isso. Contudo, o reconhecimento do problema pelo setor federal é um passo positivo. A EPA está trabalhando em novas certificações da Energy Star para uma maior variedade de equipamentos, incluindo servidores, uma vez que o governo é um enorme cliente, os fabricantes têm uma importante razão para se adequar a esse padrão.

POR QUE ADOTAR A FILOSOFIA VERDE

A história mostra que o setor corporativo dos Estados Unidos não adota iniciativas que não contribuam para os resultados finais, por isto, a falta de incentivos financeiros do governo significa que a filosofia do verde conseguiu melhores resultados por sua própria conta, como uma prática de negócios. Para a maioria das tecnologias verdes, estabelecer um verdadeiro valor financeiro para o benefício esperado não é tão difícil, mas medir os benefícios nas centrais de dados é uma história bem diferente.

O desafio começa com a conta de energia elétrica. A maior parte das centrais de dados é apenas uma sala em um edifício que é utilizado para mais de uma função. Identificar o consumo de energia, geralmente, não é possível sem reequipar a sala com sensores ou instalar um medidor de energia separado. Como resultado, segundo confirma um estudo realizado pela InformationWeek EUA com 472 profissionais de tecnologia de negócios, quase ninguém na organização de TI é compensado por economizar energia, e somente 22% das empresas de TI são responsáveis por gerenciar o consumo de energia.

A prioridade é fazer com que o setor administrativo reconheça e recompense os esforços da TI para economizar energia. Entretanto, esta é uma faca de dois gumes. A maioria das organizações que cobram a reposição do que foi gasto simplesmente divide o total da fatura pelo metro quadrado ocupado. Quando a conta é apropriadamente dividida, a TI pode facilmente verificar que suas despesas com energia elétrica aumentam muito.

Mesmo se você não puder obter esclarecimentos sobre os benefícios de economizar energia, existem muitas razões para que as organizações de TI adotem esta filosofia. Em uma conferência realizada recentemente e patrocinada pela HP, surgiram duas estatísticas contraditórias. Por um lado, a HP afirma que mais da metade das centrais de dados existentes se tornará obsoleta em alguns anos, mas, ao longo deste mesmo período, ela afirma que aproximadamente três quartos deixará de utilizar totalmente o espaço que ocupam. Este aparente conflito significa que o espaço ocupado é a medida errada para avaliar a capacidade das centrais de dados. À medida que aumenta a densidade dos sistemas de TI, a capacidade de energia e, às vezes, a de resfriamento são esgotadas muito mais rapidamente do que o espaço. Pelo menos, do modo como estão configuradas.

Cerca da metade dos respondentes desta pesquisa afirma que vai reformar suas centrais de dados ou construir novas centrais nos próximos dois anos, tendo seu conceito de design de centrais de dados desafiado. As centrais de dados consideradas “mais verdes” são aquelas que nunca foram construídas. Com certeza, as Googles e Amazon.coms podem construir as instalações mais avançadas perto de rios represados ou de aberturas geotérmicas, mas, para o restante, a iniciativa ambientalmente responsável a tomar é aproveitar ao máximo o potencial das centrais de dados que temos.

CONSOLIDAÇÃO DE SERVIDORES

Este é o primeiro passo para maximizar o potencial de sua central de dados. Isto não somente irá economizar energia e espaço, como também poderá oferecer os meios para a manutenção de sistemas críticos que exigem um sistema operacional desatualizado em um hardware atualizado.

Um servidor com quatro núcleos e soquete duplo, carregado com muita memória, pode substituir 30 ou mais sistemas com um único processador que esteja pouco carregado. As economias de energia obtidas apenas com a desativação de servidores podem variar de 12 a 15 quilowatts.

Naturalmente, as economias em termos de recursos de TI para gerenciar um, em vez de 30 servidores, são ainda maiores. Não é que gerenciar 30 servidores virtuais seja trivial – pelo contrário, sua natureza virtual deverá ser suficiente para forçar a maioria das organizações a automatizar as tarefas de gerenciamento de servidores. A IDC verificou que, embora os gastos com servidores estejam aumentando relativamente devagar e possam até mesmo diminuir, com o fenômeno da virtualização e dos servidores de vários núcleos, o custo de gerenciar todos estes servidores está aumentando quase tão rápido quanto o custo de fornecer energia para eles.

Muitas organizações (e, até recentemente, os fabricantes) rejeitam a noção de gerenciar o consumo de energia dos sistemas de armazenamento por considerarem que não é prático ou que é inconseqüente. Ambas as noções estão erradas. Em indústrias que utilizam dados de modo intensivo, a energia, o resfriamento e o espaço ocupado consumidos por sistemas de armazenamento facilmente concorrem com o que é utilizado pelos servidores. Além disto, a capacidade de armazenamento como um todo é projetada para crescer 50% ao ano, por um período indeterminado.

A eficiência do armazenamento também se dá por meio do melhor gerenciamento e consolidação. Infelizmente, o gerenciamento de armazenamento continua sendo um paradoxo para a maioria das empresas. A Sun Microsystems estima que apenas 30% dos seus sistemas de armazenamento corporativo são utilizados efetivamente. Implementar um sistema de gerenciamento de recursos de armazenamento e realmente utilizá-lo é praticamente o único meio de recuperar os 70% de armazenamento não utilizados, mas o benefício é inquestionável.

MUDANDO AS MELHORES PRÁTICAS

A boa notícia é que, para a maior parte das companhias, a pressão para reformar ou construir novas centrais de dados pode ser aliviada por meio de servidores aprimorados e da redução do armazenamento.  À medida que determinados racks se tornam mais densamente ocupados com servidores de uma unidade e sistemas blade, utilizar piso perfurado para pavimentar o chão em um andar superior não mais fornece ar frio suficiente para os sistemas no rack. Um rack totalmente ocupado por servidores blade pode consumir 30 quilowatts ou mais – somente sistemas de resfriamento especializados e localizados podem lidar com este tipo de carga por rack.

Anteriormente, a recomendação era no sentido de distribuir a carga, colocar servidores blade e outros dispositivos com grande consumo de energia com sistemas de rede e armazenamento com pouco consumo de energia ou simplesmente deixar os racks parcialmente vazios. Embora essas ainda sejam boas recomendações para quem pode implementá-las, a geometria das centrais de dados não têm permitido fazer isso. Distribuir a carga pode aumentar o consumo médio de energia por rack além do que a maioria das centrais de dados pode oferecer. A resposta, então, é voltar a agrupar aqueles sistemas com alta demanda de energia e utilizar sistemas de resfriamento com base em racks ou em fileiras, a fim de aumentar o condicionamento de ar da sala.

O benefício dessa abordagem é sua simplicidade e seu preço, que é menor do que US$ 4,3 mil. O sistema, introduzido há dois anos, remove o calor antes que ele entre na central de dados. Ao diminuir o calor contido nos equipamentos organizados em racks, o sistema da IBM pode mover a marca divisória entre blocos utilizados e blocos livres de 7 quilowatts por rack para cerca de 15 quilowatts, um bom ganho em relação ao preço. O único aspecto negativo é que a solução da IBM exige uma pressão de água de 60 PSI.

A solução da HP é mais abrangente, utiliza mais espaço de instalação e custa muito mais. Introduzido no ano passado, seu Sistema Modular de Resfriamento também utiliza o fornecimento de água resfriada já existente, mas acrescenta ventoinhas e bombas de água. O resultado é uma unidade completa, que pode remover 30 quilowatts de calor sem causar nenhum impacto no sistema de resfriamento da sala da central de dados. Considerar seus sistemas em execução que geram mais calor e consomem mais energia e separá-los em um rack que remove 100% de seu calor gerado permite avançar bastante no sentido de aumentar a vida útil de uma central de dados. Os racks custam US$ 30 mil a unidade, mas se isso significa não construir novas centrais de dados, esse preço vale a pena.

Se você já tem os racks e simplesmente quer um método para extrair grandes quantidades de calor, a Liebert fabrica sistemas que são colocados dentro ou em cima dos racks. A companhia afirma que seus sistemas XD removem até 30 quilowatts por rack.

Por fim, os sistemas organizados em fileiras, como o Infrastruxure, da American Power Conversion, e o XDH, da Liebert, utilizam sistemas de troca de calor que têm a largura de meio rack e ficam entre os racks de equipamentos. Os sistemas de troca de calor acionam a exaustão na parte de trás ou na abertura lateral para saída de calor, dos racks e “sopram” ar condicionado na parte da frente. Como estes sistemas limitam substancialmente a capacidade de o ar quente eliminado se misturar com o ar resfriado, eles podem ser muito mais eficientes do que as típicas unidades condicionadores de ar de salas de computadores (CRAC, na sigla em inglês). Enquanto as unidades de CRAC podem consumir até 60% da energia requerida pelos sistemas que elas deveriam resfriar, a APC afirma que seu sistema pode consumir apenas 40%.

Qualquer um desses sistemas ajudará muito no sentido de aumentar a vida útil de uma central de dados. Contudo, se o fator limitante é a capacidade das torres de resfriamento no teto do edifício – ou seja, a capacidade de os sistemas existentes no edifício produzirem água resfriada -, então, implementar essas soluções baseadas em racks e fileiras somente é prático se você desativar suas unidades de CRAC existentes. A boa notícia é que, muito frequentemente, você pode fazer exatamente isto.

O excesso de capacidade em unidades de CRAC é fácil de se determinar. Com planejamento adequado, a temperatura ambiente da central de dados pode ser mantida em cerca de 25ºC, segundo Paul Perez, vice-presidente do setor de infra-estrutura escalonável de centrais de dados, da HP. A maioria das centrais de dados é mantida em temperaturas ambiente bem abaixo dos 21ºC. Perez declara que para cada grau que a temperatura ambiente aumenta, representa pelo menos alguns pontos porcentuais de redução no consumo de energia dos sistemas de resfriamento.

AJUDA PROFISSIONAL

Embora seja fácil determinar que você tem capacidade demais, não é fácil fazer algo a respeito. A maior parte das unidades de CRAC são simples: ou estão ligadas ou desligadas; não existe meio termo. Menos de 10% das unidades de CRAC instaladas atualmente contêm motores com velocidade variável. Até recentemente, vários fabricantes tinham os recursos de instrumentação e software para mapear o fluxo de ar e as variações de temperatura em toda uma central de dados, tanto em 2D como em 3D, mas ninguém tinha a capacidade de determinar a “zona de influência” de cada unidade de CRAC. Em julho passado, a HP anunciou o produto denominado Mapeamento de Zonas Termais, que utiliza software e instrumentação para medir as condições existentes e prever os efeitos de mover ou diminuir as unidades de CRAC.

Juntamente com seu mapeamento de zonas termais, a HP também anunciou o que ela chama de resfriamento dinâmico inteligente. O sistema foi desenvolvido em conjunto com a Liebert e a STULZ. Esta parceria permite que o software da HP controle o desempenho de unidades de CRAC mais novas dos dois fabricantes. Para as centrais de dados construídas aproximadamente nos últimos cinco anos, as unidades de CRAC podem somente exigir a adição de uma placa controladora para atuar como interface com o sistema da HP, considerando que estes sistemas são equipados com motores de velocidade variável. As unidades de CRAC mais antigas devem ser substituídas para poderem participar. A HP afirma que o DSC economizará até 45% em custos relacionados ao resfriamento.

DSC gera um design futurista para as centrais de dados, pois proporciona a capacidade de perceber as necessidades mutáveis de resfriamento de uma central de dados dinâmica e fazer os ajustes necessários imediatamente. Atualmente, é apenas uma visão: nenhuma central de dados é assim dinâmica. Mas considerando que você terá a oportunidade de reprojetá-las talvez dentro de uma década, é bom ter uma visão.

Independentemente de quem criar o novo design, duas importantes exigências são a instrumentação e a modularidade, que fornecem respectivamente os dados necessários para entender o consumo de energia das centrais de dados e os meios para fazer algo a respeito.

À medida que as empresas se tornam mais conscientes a respeito do uso da energia, a solução não é aplicar a mais nova tecnologia no problema. O que se exige é uma abordagem disciplinada e bem planejada, que permita consumir menos energia, pessoal, e capital – e o desejo de fazer da eficiência uma prioridade.