Métricas de eficiencia energética para data center según The Green Grid: PUE y DCiE

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Introducción

En los últimos años la industria de los datacenter ha experimientado un dramático incremento en el consumo de energía, mismo que para el 2006 alcanzó la cifra astronómica de 61 billones de kilowatts-hora o su equivalente a $ 4.5 billones en costos anuales por facturación eléctrica. Esto representó el 1.5% del consumo total de energía eléctrica en Los Estados Unidos de Norteamérica. Si se mantienen estas mismas tendencias de consumo, la proyección para el 2011 es de 100 billones de Kilowatts - hora, con costos que rondarán los $ 7.4 billones anuales.

Otro dato adicional es que la energía eléctrica ha experimentado un incremento del 56% a nivel global, lo que hoy día hace que cualquier esfuerzo por optimizar procesos desde el punto de vista energético sea rentable.

Ante este panorama the Green Grid, Asociación de profesionales de TI líder en esfuerzos de optimización de los recursos energéticos en los centros de datos, publicó un white paper en febrero de 2007 denominado “The Green Grid Metrics: Describing Data Center Power Efficiency”. En dicho white paper, The Green Grid propone el uso de dos parámetros de medición, el Power Usage Effectiveness (PUE) y su recíproco, datacenter Infrastructure Efficiency (DCiE), los cuales cumplen con el objetivo de proporcionar al operador del Data Center una estimación rápida de la eficiencia de su Data Center, comparando los resultados contra mediciones en otros Data Center, determinando de esta forma si se requieren o no mejoras que busquen una mayor eficiencia en la operación.

Definición de términos.

El establecimiento de parámetros de medición de la eficiencia energética resulta ser el primero de una serie de esfuerzos coordinados para lograr la optimización en el uso de los recursos energéticos del Data Center, respondiendo al principio “lo que no se mide, no se puede gestionar”. Idealmente el uso e implementación de estas métricas nos permitirá determinar si es posible optimizar un Data Center existente antes de pensar siquiera en la construcción de uno nuevo para atender necesidades de crecimiento y expansión.

Para definir el PUE se requiere lo siguiente:

PUE = Potencia total del facility /Potencia total del equipo de TI

Su recíproco, el DCiE se define como:

DCiE = 1/PUE = Potencia total del equipo de TI/Potencia total del facility x 100%

Para ambas ecuaciones la potencia total del facility se define como la potencia medida en la entrada de servicio de la acometida eléctrica dedicada al Data Center. Es importante tener claro este concepto, principalmente en edificios de uso mixto donde la carga del Data Center es una más dentro de un conjunto de usuarios. La potencia total del equipo de TI se define como el equipo que es utilizado para administrar, procesar, almacenar, o enrutar datos dentro del Data Center.

Para lograr una adecuada aplicación de las métricas, resulta entonces fundamental entender los componentes de las cargas consideradas para análisis, las cuales se pueden describir como sigue:

1. POTENCIA DEL EQUIPO DE TI. Esto incluye todas las cargas asociadas con equipo de TI, tales como servidores, routers, switches, equipo de almacenamiento, computadoras personales, switches KVM, y otros dispositivos de control del Data Center (CCTV, control de acceso, detección de incendios, etc).

2.POTENCIA TOTAL DEL FACILITY. Esto incluye todos los equipos que soportan a los sistemas de TI:

➡Sistemas de suministro de potencia, por ejemplo: Sistemas de potencia ininterrumpida (UPS), baterías, subestaciones, páneles de distribución, generadores, sistemas de distribución de potencia (PDUs) o en su defecto transformadores de distribución, así como pérdidas de distribución externas al equipo de TI (pérdidas en conductores eléctricos).

➡Componentes de los sistemas de climatización tales como chillers, unidades de aire acondicionado de precisión del cuarto de cómputo (CRACs), unidades de expansión directa (DX), sistemas de bombeo, y torres de enfriamiento.

➡Otras cargas misceláneas como iluminación del Data Center.

La determinación del PUE y DCiE provee un camino para establecer:

➡Oportunidades de mejora en la eficiencia operacional del Data Center.

➡Un mecanismo de comparación con otros Data Center más competitivos.

➡Medir el impacto de las mejoras en el diseño y los procesos por parte de los administradores del Data Center a través del tiempo.

➡La oportunidad de generar holgura en capacidad de potencia y enfriamiento para futuras cargas de TI sin tener que recurrir a expansiones o desarrollo de otro Data Center.

Cuando un Data Center representa solamente una parte de la medición total en la acometida de servicio del edificio, considerar este parámetro total en el cálculo del PUE y DCiE conduce a errores de estimación nada despreciables. Para estos casos debe considerarse que la potencia total demandada en la acometida de servicio, es el resultado de la sumatoria de la potencia demandada por el Data Center más la potencia demandada por las cargas de oficina que no forman parte del Data Center. En este caso el administrador del Data Center deberá medir o estimar la cantidad total de energía que está siendo consumida por las cargas de oficina que no constituyen el Data Center.

PUE Y DCiE...rangos esperados:

El valor del PUE puede estar en un rango que va desde 1.0 hasta infinito. Idealmente un valor de PUE de 1.0 indicaría una eficiencia del 100%. Estudios preliminares demuestran que la mayoría de los Data Center tienen valores de PUE cercanos a 3.0 o mayores, sin embargo con un adecuado diseño debería ser factible alcanzar valores de PUE de 1.6 o menor. Ejemplo de ello han sido los esfuerzos de organizaciones líderes en el desarrollo de Data Center verdes como es el caso de Google, la cual ha logrado obtener valores de PUE en el orden de 1.16.

Esto ha sido posible gracias a la implementación de una serie de buenas prácticas en los diseños de los nuevos Data Center o bien en la optimización de infraestructura y procesos en Data Center existentes.

Como efecto directo el uso de estas métricas también resulta esencial para dimensionar adecuadamente expansiones futuras en el datacenter. A manera de ejemplo, si un servidor demanda 500 watts de potencia de entrada, y el PUE del datacenter es de 2.5,

significa que la potencia requerida en la entrada de suministro eléctrico será de 1250 watts por cada servidor con las características indicadas.

Con el objetivo de promover el proceso de mejora continua mediante la dinámica del benchmarking con otros Data Center a nivel global, The Green Grid ha establecido la siguiente tabla de comparación donde se asigna a cada valor de PUE y DCiE un nivel de eficiencia global:

PUE DCiE NIVEL DE EFICIENCIA

3.0 33% MUY INEFICIENTE

2.5 40% INEFICIENTE

2.0 50% PROMEDIO

1.5 67% EFICIENTE

1.2 83% MUY EFICIENTE

Tabla tomada del white paper “The Green Grid Metrics: Describing Data Center Power Efficiency”.

En próximos white papers profundizaremos en algunas de estas buenas prácticas, y su impacto económico en las organizaciones. También presentaremos resultados y experiencias de Organizaciones líderes en el desarrollo de datacenter orientados a la implementación de tecnologías “Green”, como es el caso Google, IBM, EMERSON, SUN, etc.

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DATA CENTER CONSULTORES S.A.

Ing. Alexander Monestel, ATD-125Presidente

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