La Arquitectura en Un Data Center Eficiente

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

Presentado por Osmo Kuusisto, CSI, RCDDMayo 2010

Definición: Data Center Verde

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

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

económicamente sustentable ”económicamente sustentable.

[The Uptime Institute® White Paper: Four Metrics Define

Data Center Greenness (2007)]

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

LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY

Data Center Energy Benchmarking Case Study

Data Center 8.1

51%

HVAC

36%

Computer Loads

11%

2%Lighting

UPS Losses


Data Center 8.2

1% 30%HVACLighting

UPS Losses 5%

64%

Computer Loads

UPS Losses 5%

64%

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

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

PUE =

Total Facility Power

DCiE =

IT Equipment PowerTotal Facility Power

IT Equipment Power

IT Equipment Power

Total Facility Power

Ejemplo:

100kW/36kW = 2.77 (PUE)

Ejemplo:

36kW/100kW = 0.36 (DCiE)

3 Puntos de medición

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

3 Puntos de medición

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

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

B = PUE

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


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

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

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


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

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

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

Oportunidades para ahorrar energía

TI:

Apagar servidores

Infraestructura:

Ahorra hasta 30% con mejora

“muertos”

Consolidación de servidores

de “airflow management”

Transformadores y UPS

Consolidación de storage

Comprar equipos eficientes

U “ i d ”

240 V a los equipos

Chillers, etc. más eficientes

E f i i t “ ti ”Usar “economizer mode” Enfriamiento “gratis”

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

Costo de servidor vs. Tier (Uptime Institute®)


Eficiencia de UPS:

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


Eficiencia de UPS:• Más eficiente a carga máxima (Red Line de 90%)Más eficiente a carga máxima (Red Line de 90%)• Sobredimensionar causa ineficiencia• Mejor solución “escalable”• 2 UPS en paralelo tienen carga máx de 50% (Red Line de 45%)• 2 UPS en paralelo tienen carga máx. de 50% (Red Line de 45%)• Redundancia causa ineficiencia

Fuentes redundantes en equipos

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

Solución no-escalable (táctica)

Eficiencia:• Muy baja

Solución escalable (estratégica)

Eficiencia:• Alta/muy alta

Costo vs. Tier

Factores de Costo:• Capacidad eléctrica y térmica o densidad (kW total, kW/gabinete o kW/m2)• Tier o funcionalidad• Tamaño del Cuarto de Computo (m2 o cantidad de gabinetes)

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

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

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

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

Costo vs. Tier

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

El calculo:• 70 racks X 1 5 kW = 105 kW total• 70 racks X 1.5 kW = 105 kW total• 105 X $ 12,500 (Tier II) = $ 1´312,500• 200 m2 X $ 2,880 = $ 576,000

T t l $ 1´312 500 $ 576 000 $ 1´888 500

Data Center Tier II

• Total: $ 1´312,500 + $ 576,000 = $ 1´888,500


Costo vs. Tier

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

El calculo:• 70 racks X 3 0 kW = 210 kW total• 70 racks X 3.0 kW = 210 kW total• 210 X $ 25,000 (Tier IV) = $ 5´250,000• 200 m2 X $ 2,880 = $ 576,000

T t l $ 5´250 000 $ 576 000 $ 5´826 000

Mismo Data Center Tier IV

• Total: $ 5´250,000 + $ 576,000 = $ 5´826,000


Costo vs. Tier

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

(Uptime Institute® 2008)

Arquitectura

• La disciplina menos• La disciplina menos considerada

• Puede o no ser “modular”• Usualmente fijo• Grandes ahorros potenciales

t di i lien otras disciplinas• Más económico para

implementarimplementar• Tiene que ser temprano

Arquitectura

• La relación entre

Espacio

espacio, energía y enfriamiento es un factor que determina las

t í ti d l D t C tcaracterísticas del Data Center• En espacios existentes la combinación tal vez no puedecombinación tal vez no puede ser optimizada:

• TamañoEnergía Enfriamiento• Altura

• Otras características

Arquitectura

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

• Puede ser enfriado con VUF

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

• No puede ser enfriado con VUF

VUF: Vertical Under Floor (Enfriamiento por piso falso)

Limitaciones de VUF

Placa perforada 25%

Placa perforada 50%

10

12Capacidad

TípicaCon

EsfuerzoExtremo No practico

Blade Servers

6

8

Pow

er (k

W)

2

4Rac

k P

Standard IT Equipment

00 100

[47.2]200

[94.4]300

[141.6]400

[188.8]500

[236.0]600

[283.2]700

[330.4]800

[377.6]900

[424.8]1000

[471.9]

Tile Airflow (CFM) [L/s]

Limitaciones de VUF

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

• Puede ser enfriado con VUF

1 kW requiere de 150 cfm de aire (blades: 100 cfm)

Máx. por placa perforada: 300-500 cfmMáx. por placa perforada: 300 500 cfm

• El Cuarto de Computo con:R k 5 kW k (750 f )• Racks a 5 kW por rack (750 cfm)

• No puede ser enfriado con VUF

Arquitectura

• El Cuarto de Computo con piso falso:• Requiere una altura mínima de 0.60+3.00+? (plafón)

E t l i-- Entre losa y vigas

• El Cuarto de Computo sin piso falso:• Requiere una altura mínima de 3.00+? (plafón)

-- Entre losa y vigas

Arquitectura

• Columnas:

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

Arquitectura

• Columnas:

Arquitectura90 cm. mín!!!• Pasillos:

CRAC alineado con pasillo caliente

2 Placas mín.3 Placas mejor

Fuente: Design Considerations for Datacom Equipment Centers

3 Placas mejor

Fuente: Design Considerations for Datacom Equipment Centers (ASHRAE)

Arquitectura

Conclusiones

• Un Data Center verde aparte de ser ambientalmente• Un Data Center verde, aparte de ser ambientalmente responsable, representa ahorros comprobables a la empresa• Redundancia tiene penalización en consumo de energíaRedundancia tiene penalización en consumo de energía

• Tier I: 1.5 (PUE)

• Tier IV: 2.2 (PUE)

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

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

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