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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]


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



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




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



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.



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



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



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




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.



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



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



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).



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.



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.



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



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:



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

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