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www.efficient-datacenter.eu Módulo 1Introdução e Impactos energéticos ambientais dos “Data Centers” e de instalações de TI

Versão 1.021 de Setembro de 2011

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Impactos ambientais embutidosPegada ecológica dos “Data Centers”

Força GREEN!


Pegada ecológica dos “Data Centers”

– De acordo com uma previsão, o número de servidores existentes no mundo, irá aumentar de cerca de 18 milhões em 2007 para 122 milhões em 2020 (Climate Group and GeSI, em 2008);

– Os servidores também terão uma capacidade de armazenamento maior do que a que têm actualmente os modelos atuais. A tendência histórica tem sido o aumento do consumo da energia total por servidor, portanto, é provável que assim continue a ser.Classe de servidor E.U.A. Mundo

2000 2003 2005 2000 2003 2005

Volume 186 207 217 183 214 218

Categoria-média 424 524 641 423 522 638

Alta qualidade 5534 6428 10673 4874 5815 12682

Potência média ponderada (Watts) dos 6 servidores mais vendidos(Fonte: Koomey, 2007)



Este crescimento vai provocar muitos efeitos ambientes adversos, especialmente os decorrentes de:

– Energia, recursos e outros impactos da criação e do fabrico que estão incorporados em servidores adquiridos e outros equipamentos do “data center”;

– Consumo energético dos “data centers”, e outras atividades como o “cooling” e a humidade que lhe estão associados; e

– Alienação dos equipamentos em fim de vida.



– Prevê-se que a pegada ecológica global do “data center”, incluíndo a utilização do equipamento e do carvão incorporado, mais do que triplicará de 76 milhões de toneladas de CO2, valor equivalente às emissões de 2002, para 259 milhões de toneladas em 2020.(Climate Group and GeSI 2008).

– O estudo estima que 75% dessas emissões estiveram relacionadas com a utilização;

– Os totais representam 14% e 18% respetivamente do total das emissões relacionadas com as TIC;

– As emissões de CO2 relacionadas com as TIC representariam 2% do valor total emitido (Climate Group and GeSI, de 2008).Assim, os “data centers” são responsáveis pelo equivalente a 0,3% das emissões globais de Co2.


Força GREEN!

O termo GREEN é relativo à utilização responsável de recursos energéticos e e de recursos naturais.

GREEN significa a obtenção de um ambiente o mais eficiente possível no “data center”;

Examinar as infraestruturas dos “data center” de forma mais rigorosa e determinar onde podem vir a ser mais confiáveis, assim como eficientes economica e energeticamente;

Há meios para alcançar níveis aceitáveis de confiança sem sacrificar a eficiência que os “data centers” ambientalmente responsáveis exigem

Benefícios comunitários, ambientais, económicos e para a saúde.


Consumo de energia e despesas nos “data centers”Tendência atual e potênciais de economia

(Source: HP)


Consumo de energia e economia nos “data centers”

É um erro comum pensar-se que o espaço é o maior fator de custo na implementação de um “data center”;

A maioria dos gestores, quando pensa na melhor maneira de reduzir os custos no “data center”, pensa imediatamente na hipótese de reduzir o espaço;

A maior parte do orçamento do “centro de dados” é relativo à eletricidade;

Quando se pensa em reduzir os custos, e em utilizar mais eficientemente os recursos more efficiently, deve-se reduzir a despesa que tem mais peso.


Desagregação dos custos totais no “data center”

Desagregação dos custos totais no “data center”(Fonte: Schneider Electric)

O custo total de propriedade em 10 anos para uma rede de infraestrutural física fundamental num “data center” pode ir de $80,000 a $150,000 por rack (Schneider Electric).


Consumo Total de Energia num “Data Center” dos E.U.A.

O número de dispositivos de TI num “data center” tem proliferado bastante;

Nos E.U.A., no período de 2000 a 2006, a procura de eketricidade nos “data centers” mais do que duplicou para 61 billion kWh, cerca de 1.6% do total das vendas totais de energia;

Em 2008, o valor aumentou (+13%) para aproximadamente 69 billion kWh (1.8% das vendas de energia totais nos E.U.A.em 2008);

Pode ser tecnicamente viável reduzir a procura até 80% (para 13 billion kWh, reduzindo 56 billion kWh) através da persecução de medidas de eficiência energética.


Consumo Total de Energia num “Data Center” dos E.U.A.

Os servidores e os sistemas de arrefecimento representam 70% da procura atual;

Estima-se que cerca de 1/3 da procura total ocorra em “data centers” empresariais;

– As reduções mais significativas na procura estão associadas aos grupos de servidores e aos sistemas de arrefecimento;

– Ao reduzir a procura do dispositivo de TI, a remoção do calor e a provisão de energia desempenham um papel importante ao minimizar a utilização da infraestrututa do equipamento de eletricidade;

– As medidas de infraestruturas podem levar a poupanças significativas também, ao melhorar a eficiência, quer do arrefecimento, quer da UPS.


Consumo de energia total do ”Data Center” à escala mundial

- A Electriciidade utilizada pelos “data centers” que operam á escala global aumentou em cerca de 56% desde 2005 até 2010 em vez de duplicar (como se constatou entre o período de 2000 e 2005), enquanto que nos E.U.A. aumentou cerca de 36% em vez de duplicar;

- Os “data centers” que operam à escala global foram responsáveis por 1.1% -1.5% do total da eletricidade utilizada em 2010, . Para os E.U.A., os referidos valores foram de 1.7 e de 2.2%;

-Apesar do Google ser um utilizador de computadores de grande visibilidade, apenas 1% da energia consumida em “data centers” á escala global foi atribuída às operações do “data center” dessa empresa.

(Fonte: Koomey, Growth in data center electricity use 2005 to 2010)

Europa Ocidental-> 56 TWh/ano em 2007 e está projetada para aumentar até 104 TWh/year até 2020


Potenciais de poupança

Potencial de poupança por medida para os E.U.A., mas podem ser aplicadas as mesmas medidas para a Europa.

(Fonte: Koomey, Growth in data center electricity use 2005 to 2010)


Programas e métricas eficientes do “Data Center”EnergyStar, SPEC, The Green Grid, Climate Savers Computing Initiative, JEITA


Energy Star

Energy Star é um standard internacional para os consumidores de produtos de eficiência energética com originários dos E.U.A.;

Foi criada por um programa do governo dos E.U.A. no início dos anos 90, mas a Austrália, o Canadá, o Japão, a Nova Zelândia, a Tailândia e a União Europeia também adoptaram o programag;

As especificações da Energy Star variam em cada itém e são definidas pela Agência de Proteção Ambiental ou pelo departamento de Energia.


Requisitos de eficiência e fator potência da Energy Star para fontes de alimentação de servidores da Energy Star

Tipo de fonte de alimentação

Saída de Potência Carga: 10%

Carga: 20%

Carga:50%

Carga:100%

Múltiplas saídas Todos os tipos de produção

N/A 82% 85% 82%

Saída única ≤ 500 watts 70% 82% 89% 85%

> 500 - 1,000 W 75% 85% 89% 85%

> 1,000 W 80% 88% 92% 88%

Tipo de fonte de alimentação

Saída de Potência

Carga:

10%

Carga: 20%

Carga:50%

Carga: 100%

Múltiplas saídas Todos os tipos de produção

N/A N/A N/A N/A

Saída múltipla ≤ 500 watts N/A 0.80 0.90 0.95

> 500 - 1,000 W 0.65 0.80 0.90 0.95

> 1,000 watts 0.80 0.90 0.90 0.95

Eficiência energética

Fator potência


Critérios da Energy Star para o estado inativo

Categoria Número de processador

es instalados

Potência Básica do

Estado inativo(Watt)

A 1 55

B 1 M 65

C 2 100

D 2 M 150

Característica do Sistema

Applicação Margem de Potência Adicional Inativa

Fornecimento adicional de

energia

Fontes de alimentação

instaladas por redundância

20 Wattpor fonte de alimentação

Discos rígidos adicionais

Discos rígidos instalados>1

8 Watt por HD

Memória Adicional

Memória instalada> 4 GB

2 Watt por GB

Dispositivo I/O adicional

Dispositivos > 2 portas de 1 Gbit

Vários níveis, dependendo da

largura de banda

As necessidades de consumo de energia podem ser utilizadas para a aquisição de qualquer tipo de servidores O critério da intividade é relevante sobretudo para servidores que operam a uma carga baixa. No modo ativo, a eficiência, especialmente importante para cargas elevadas, não é considerada. Os requisitos não servidores blade e servidores multi-nós Os critérios limitativos têm sido limitados a servidores até 2 bases de CPU.


Desenvolvimento da 2ª versão da Energy Star

Incluído na potência ativa Servidores blade incluídos Baseado em SPEC-SERT Baseado num novo conjunto de testes


Desenvolvimento da 2ª versão da Energy Star

Desafios restantes:

– Ferramenta SPEC_SERT para ser concluída– Ferramenta Benchmarking (provavelmente SPEC SERT) ainda

necessita de ser acabada e concluída. A Energy Star exige um critério único de conformidade, para a ferramenta SERT uma métrica agregada ainda tem que ser desenvolvida.

– Um conjunto de testes ao produto tem que ser desenvolvido numa maneira razoável. O conceito tradicionalmente proposto não é suficientemente claro nem convincente.

– O conceito deve ser baseado apenas no desempenho e de potência apenas para fornecer um sistema sólido, não ambíguo.


SPECpower Benchmark

– O Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) é uma organização sem fins lucrativos criada para estabelecer, manter e apoiar um conjunto padronizado de benchmarks relevantes que podem ser aplicados à mais nova geração de computadores de “alta-performance”;

– A SPEC desenvolve pacotes de testes de benchmark e também analisa e divulga resultados obtidos pelos membros da organização e por outros concessionários de.licenciados.


Exemplos de SPECpower

G7 (2.26 GHz,Xeon L5640)G6 (2.40 GHz, Xeon L5530) G5 (2.66GHz, Xeon L5430)


SPECpower: aplicação e limitações

Aplicação recomendada Os dados de SPECpower_ssj2008 benchmark pode ser utilizados nas aquisições . O

benchmark não é, normalmente, fornecido pelos produtores, mas pode ser fornecido se for pedido.

SPECpower_ssj2008 fornece informação útil em particular para aplicações intensas e para cargas de trabalho CPU.

Para uma interpretação apropriada dos dados de benchmarking devem ser considerados (dados para todos os tipos de carga e modo inativo).

Limitations O Benchmarking pode ter sido feito com produtos de baixas configurações que não

são típicos de prática (confirme a configuração do modelo de servidor testado!)

O benchmark não fornece uma avaliação exaustiva do servidor útil para qualquer aplicação/ carga de trabalho. É centrado no CPU e não permite uma avaliação abrangente que inclua a memória, armazenamento e rede.

Para uma avaliação abrangente, deve ser utilizado o SPEC-SERT (disponível no início de 2012).


Ferramenta SPEC-SERT

Vantagens

Primeiro conceito e uma ferramenta para avaliação completa da eficiência energética dos servidores.

Devido à cooperação com o método da Energy Star pode tornar-se um “standard” internacional international para avaliação da eficiência energética.

Permite uma avaliação diferenciada dos servidores assim como está incluído um número significativo de diferentes tipos de “worklets”.

Desafios restantes A seleção atual de “worklets” ainda está a ser testada. O teste de Beta já teve início. A Energy Star exige uma pontuação global de eficiência como base para um critério de

passagem. Isto requer uma ponderação dos diferentes “”worklets” respectivamente, o cálculo de um benchmark agregado. Para além dos requisitos relacionados com Energy Star, um conjunto diferenciado de benchmarks parcials podem ser ainda mais energéticos em comparação com uma pontuação global agregada. No entanto, para fazer pontuações parciais suficientemente eficazes, será necessária uma determinada agregação dos resultados “worklet “.Para este efeito, diferentes combinações de “worklets “ppodem ser definidos para resultados de benchmark parcial mais significativos para fins de avaliação prática Como um objetivo final benchmarks parciais sendo


O Green Grid

O Green Grid é um consórcio, sem fins lucrativos, de indústrias abertas dos utilizadores finais, de políticos, fornecedores de tecnologia, arquitetos de instalações e de empresas de utilidade pública que colaboram para melhorar a eficiência dos recursos dos “data centers” e ecossistemas de informáticaempresarial;

Com mais de 175 empresas associadas em todo o mundo, o Green Grid procura reunir os esforços da indústria global, criar um conjunto comum de métricas, e desenvolver recursos técnicos e ferramentas educacionais para promover os seus objectivos;

O Green Grid pretende vir a ser a autoridade mundial em recursos eficientes de “data centers” e de negócios de ecossistemas de informática.


O Green Grid “Data centre“ “proxies“ de produtividade


“Climate Savers Computing”

– Iniciado pela Google e pela Intel em 2007, a CSCI é um grupo sem fins lucrativos de consumidores eco-conscientes, as empresas e de organizações de conservação;

– A iniciativa começou com um espírito de WWF’s defensores do clima e baseou-se em Portland, Oregon;

– O objetivo CSCI é promover o desenvolvimento e adoção de tecnologias inteligentes que podem melhorar a eficiência da prestação de um computador de energia e reduzir a energia consumida quando o computador está num estado inativo.

– Como participantes de uma Iniciativa de Computação dos Defensores do Clima, os fabricantes de componentes e dos computadores comprometem-se a produzir produtos que respeitem as metas específicas de eficiência energética, e os participantes das empresas comprometem-se a comprar produtos informáticos eficientemente energéticos.


JEITA – Associação de Indústrias de Tecnologia Eletrónica e de Informação do Japão

O objetivo da JEITA é promover a produção saudável, o comércio internacional e o consumo de produtos e de componentes eletrónicos para contribuir para o desenvolvimento global da tecnologia eletrónica e da informação de indústrias (TI) e , assim, impulsionar o desenvolvimento económico do Japão e a prosperidade cultural;

A Associação também tem estado a promover ativamente a contramedidas de preservação do meio ambiente, incluindo os de combate ao aquecimento global.


Código Europeu de Conduta para “Data Centers”


Código Europeu de Conduta

– Promovido pelo JRC, foi criado para dar resposta ao aumento do consumo de energia nos “data centers” e à necessidade de reduzir os respetivos impactos ambientais, económicos e de fornecimento de energia;

– Foi desenvolvido com a colaboração da British Computer Society, da AMD, da APC, da Dell, da Fujitsu, da Gartner, da HP, da IBM, da Intel,e de muitas outras;

– Estimular os operadores e os proprietários dos “data center” a reduzir o consumo de energia numa relação custo-benefício sem debilitar a função fundamental dos “data centers”;

– Melhorar a compreensão da procura de energia no “data center”, sensibilização, e a recomendação de melhores práticas e metas da eficiência energética.



– A iniciativa voluntária teve como objetivo pôr juntos todos os interessados, incluindo a coordenação de outras atividades similares por parte dos fabricantes, vendedores, consultores e “utilities”,

– Espera-se ds partes que o subscreverem que prossigam com o intuito do Código Europeu de Conduta e que cumpram um conjunto de compromissos assumidos;

– Aqueles que decidam cumprir voluntariamente o Código de Conduta terão que implementar práticas de eficiência de energia, cumprir as normas mínimas de aquisição, e comunicar o consumo de energia anualmente.

– O objetivo final do Código é levar a eficiência da infraestrutura do “data center” (DCiE) dos seus níveis atuais de 50%, ou menos, na maioria dos locais a mais de 80%.



Âmbito de aplicação – “Data centers” de todas as dimensões – desde salas de servidor a

dedicados edifícios;– Aos já existentes e aos novos;– Energia de IT e Mecanismo de energia;– Aquisição de equipmentos e projeto do sistema

Para:– Participantes: Proprietários e operadores de “Data center”– Associados: Vendedores, consultores, Associações industriais


Aspectos gerais para eficiência energética dos “Data Centers” Video do Google com exemplos de melhores práticas

(Fonte: Google)


Melhores práticas de eficiência no “data Center” do Google

Vídeo do Google (10 minutes)– http://www.youtube.com/watch?v=voOK-1DLr00

http://www.youtube.com/watch?v=voOK-1DLr00

http://www.youtube.com/watch?v=voOK-1DLr00


DiscussãoExercícios

Questões relativas ao módulo


Questions/discussões relativas ao módulo

Quanto representa, a nível mundial, a energia total consumida num “data center”?

Já tinha tido contacto com as iniciativas/ Programas mencionados neste módulo?

Acha que deveriam ser mais ativos?

Concorda com que se aplique a expressão “acordos voluntários” ou acha mais adequada a de“legislação obrigatória”?


Sugestões para leituras complementaresDocumentos técnicos

Publicações online

Etc


Sugestões para leituras complementares

Jonathan G. Koomey publications– http://www.koomey.com/research.html

Estimating the Energy Use and Efficiency Potential of U.S. Data Centers– http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5934691&tag=1

Energy Efficient Data Centres in Further and Higher Education– www.susteit.org.uk/uploads/DOCS/55-data_centres_final_27_5_09.doc

Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint (WP#66 by Dennis Bouley, APC by Schneider – http://www.apcmedia.com/salestools/DBOY-7EVHLH_R0_EN.pdf

http://www.koomey.com/research.html

http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5934691&tag=1

http://www.susteit.org.uk/uploads/DOCS/55-data_centres_final_27_5_09.doc

http://www.apcmedia.com/salestools/DBOY-7EVHLH_R0_EN.pdf


Sugestões para leituras complementares

European Code of Conduct for Data Centers– http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_

centers.htm

The Green Grid– http://www.thegreengrid.org/

ENERGY STAR Data Center Energy Efficiency Initiatives– http://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_effici

ency

Climate Savers Computing Initiative– http://www.climatesaverscomputing.org/

http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_centers.htm

http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_centers.htm

http://www.thegreengrid.org/

http://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_efficiency

http://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_efficiency

http://www.climatesaverscomputing.org/

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