Gerenciamento da alimentação
elétrica e de refrigeração para
data centers
Relatório 150
Revisão 1
Neil Rasmussen
> Resumo executivo
Equipamentos de TI de alta densidade exigem maior
capacidade de densidade de potência em data centers
modernos. A instalação e proliferação desses equipamentos sem o devido gerenciamento podem provocar problemas inesperados na infraestrutura de
alimentação e de refrigeração, por exemplo, superaquecimento, sobrecarga e perda de redundância.
A capacidade de medir e prever a necessidade de
alimentação elétrica e de refrigeração nos racks é
necessária para assegurar desempenho previsível e
otimizar o uso dos recursos da infraestrutura física.
Neste relatório técnico são apresentados os princípios
para realizar o gerenciamento da capacidade de
alimentação de energia elétrica e de refrigeração.
Conteúdo
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Introdução
2
Histórico
2
Fornecimento e demanda de
capacidade
4
Capacidades no nível do
sistema
7
Gerenciamento da capacidade
10
Monitoramento da alimentação elétrica e refrig-eração
para equipamentos de TI
14
Conclusão
16
Recursos
17
Gerenciamento da alimentação elétrica e de refrigeração para data centers
Introdução
> Gerenciamento de
capacidade
Fornecer infraestrutura...
No Momento Adequado
Na Quantidade Adequada
Pelo Preço Adequado
E, usar com Eficiêcia
De acordo com a Gartner Inc., a maioria dos operadores de data centers não conhece as
cargas e a capacidade atual de alimentação de energia elétrica e de refrigeração de seus
data centers, mesmo no nível global. A instalação de equipamentos que ultrapassam a
densidade de projeto do data center e as cargas resultantes sobre os sistemas de alimentação de energia elétrica e de refrigeração estão causando interrupções devido a sobrecargas,
superaquecimento e perda de redundância.
A Biblioteca de Infraestrutura de Tecnologias da Informação (ITIL, por sua sigla em inglês)
define Gerenciamento da Capacidade como a disciplina que assegura o provimento da
infraestrutura necessária no momento adequado, na quantidade adequada, ao preço
adequado, para ser utilizada da forma mais eficiente possível. Os fatores essenciais para o
sucesso desta atividade são:
• Oferecer previsões precisas sobre a capacidade;
• Proporcionar capacidade adequada para atender as necessidades da empresa.
Para isso, é preciso receber informações provenientes de diversas áreas da empresa, para
identificar quais sistemas de TI são (ou serão) necessários, que infraestrutura de alimentação de energia elétrica e de refrigeração é necessária para suportar estas cargas de TI, que
nível de contingência será necessário e qual será o custo da infraestrutura.
Neste Relatório Técnico é aplicado a visão da ITIL sobre gerenciamento de capacidade
especificamente para os problemas de capacidade de alimentação elétrica, refrigeração e
espaço dos data centers. Um modelo é apresentado para quantificar o fornecimento e a
demanda de alimentação elétrica e de refrigeração e para gerenciar os diversos tipos de
capacidade. Este modelo pode servir como uma estrutura básica para descrever um sistema
de gerenciamento de capacidade ou para estabelecer diretrizes sobre o gerenciamento de
níveis de serviço.
Incident
Management
Figura 1
O gerenciamento de
capacidade é, conforme a
ITIL, um processo de
i
Service Level
Management
Change
Management
Capacity
Management
Release
Management
ITIL Service Support processes
Focused on end users
Histórico
IT Service
Community
Management
Availability
Management
Problem
Management
IT Financial
Management
ITIL Service Delivery processes
Focused on business owners
Configuration
Management
A habilidade para estabelecer a capacidade de alimentação elétrica e de refrigeração em um
rack específico é muito rara. Geralmente os operadores de data centers não têm as informações necessárias para implementar novos equipamentos de forma eficaz na velocidade
exigida pelos negócios e não podem responder questões simples, como:
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• Em que parte do data center devo implementar o próximo servidor de modo a não
afetar a disponibilidade dos equipamentos existentes?
• Do ponto de vista de disponibilidade de alimentação elétrica e refrigeração, qual a
melhor localização para instalar os equipamentos de TI propostos?
• Novos equipamentos poderão ser instalados sem gerar um impacto negativo nas margens de segurança, como a redundância e autonomia para fazer backups de proteção?
• Continuará havendo redundância de alimentação elétrica ou refrigeração em condições
de falha ou de manutenção?
• Podem ser implementadas novas tecnologias de hardware, como servidores Blade,
utilizando a infraestrutura de alimentação elétrica e refrigeração existente?
• É preciso distribuir os servidores Blade para obter funcionamento confiável?
• Quando a infraestrutura de alimentação elétrica e refrigeração atual chegará a seu
limite e exigirá capacidade adicional?
É frequente, porém inaceitável, não ter respostas para estas questões simples. Em data
centers superdimensionados ou com muita capacidade ociosa, as margens de segurança
podem possibilitar o funcionamento bem-sucedido apenas tendo um conhecimento básico do
desempenho total do sistema.
Quando a disponibilidade é comprometida devido a essa falta de conhecimento, podem
ocorrer interrupções de curta duração, porém toleráveis. Embora não seja a opção mais
rentável, o superdimensionamento oferece uma margem de segurança a curto prazo até se
atingir o ponto em que a capacidade disponível é igual à capacidade utilizada. No entanto,
existem atualmente três fatores que afetam a demanda nos data centers e trazem à tona as
fraquezas dos métodos de operação atuais:
• Equipamentos de TI com densidade ultra-alta;
• A necessidade de controlar o custo total de propriedade (TCO) e usar os data centers
de forma integral;
• A velocidade de mudança e de atualização dos equipamentos de TI.
Cada um destes fatores exige que os data centers funcionem de uma forma mais previsível.
Equipamentos de TI de alta densidade
Os equipamentos de TI que consomem mais de 10kW por rack podem ser considerados de
alta densidade. Racks de servidores completamente ocupados podem consumir de 6 kW a
35 kW por rack. Mesmo assim, a grande maioria
Demanda Nº 1 no data center
dos data centers atuais são projetados para uma
Equip.
de TI de alta densidade
densidade de potência menor que 2 kW por rack.
Como já foi mencionado, cada vez mais usuários
Sobrecargas
instalam equipamentos que ultrapassam a
Superaquecimento
densidade de projeto de seus data center, e a
demanda resultante sobre os sistemas de
alimentação elétrica e de refrigeração provocam
Perda de redundância
interrupções devido a sobrecarga,
superaquecimento e perda de redundância. Os operadores de data centers precisam de
melhores informações sobre como e quando implementar estes equipamentos de forma
confiável em data centers existentes e novos.
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Custo total de propriedade
A maioria das empresas não pode aceitar data centers superdimensionados ou
superprojetados. A despesa com custos operacionais e de capital é significativa. Estima-se
que atualmente um data center típico poderia
Demanda Nº 2 no data center
acomodar até 30% mais de equipamentos de TI
Pressão sobre o TCO
usando a mesma capacidade de alimentação
elétrica e refrigeração do estabelecimento se a
Capacidade sem uso
capacidade fosse gerenciada adequadamente. Um
data center típico atualmente não pode usar por
Eficiência reduzida
completo a capacidade de alimentação elétrica e
de refrigeração disponível, reduzindo a eficiência
Desperdício invisível
do sistema e elevando o consumo de energia em
20% ou mais, quando comparado com um sistema
com gerenciamento adequado da capacidade. Ferramentas de gerenciamento de
capacidade permitem
Ritmo acelerado de mudanças
Os equipamentos de TI de um data center típico estão em constante mudança. Em geral os
ciclos de atualização de equipamentos ocorrem a cada três anos, ou menos, e
constantemente estão se adicionando ou eliminando equipamentos. Além disso, os
requisitos de alimentação elétrica e de
Demanda Nº 3 no data center
refrigeração dos dispositivos de TI não são
Mudanças rápidas
constantes, mas variam a cada minuto, como
resultado dos recursos de gerenciamento de
Ciclo de atualização de 3 anos
energia implementados pelos fornecedores dos
equipamentos de TI.
Mudanças de equipamentos dia a dia
O método histórico de “tentativa e erro” para a
Mudanças na carga minuto a minuto
implementação de equipamentos de TI já não é
viável, pois o resultado habitual é o
superaquecimento.
As ferramentas de gerenciamento de capacidade devem oferecer recursos de planejamento
em tempo real, para encarar estes desafios e devem oferecer essas possibilidades de forma
econômica e pré-estruturada, e simples de instalar e utilizar.
Fornecimento e
demanda de
capacidade
Para dar respostas simples às questões básicas que os usuários têm sobre a capacidade, é
necessária uma abordagem sistemática de gerenciamento da capacidade. A base do
gerenciamento da capacidade é poder quantificar o fornecimento e a demanda, tanto da
alimentação elétrica quanto de refrigeração.
Embora seja útil ter informações sobre o fornecimento e a demanda de alimentação elétrica
e de refrigeração na sala ou no estabelecimento, isto não oferece dados suficientemente
detalhados para responder questões sobre implementações de equipamentos de TI específicos. Por outro lado, fornecer informações sobre o fornecimento e a demanda de alimentação
elétrica e de refrigeração por dispositivo de TI é uma tarefa desnecessariamente detalhada e
complicada. Um nível prático e eficaz para medir e estimar um orçamento da capacidade de
alimentação elétrica e refrigeração é por rack, e essa é a abordagem utilizada neste Relatório Técnico (Figura 2).
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ROOM (top view)
Rack
Figura 2
Rack
Rack
Nível de controle para
gerenciamento de
capacidade
Rack
Rack
Rack
Row
Row
Row
Row
Nível da SALA
Muito amplo
Nível do DISPOSITIVO
Muito específico
Nível do RACK
O melhor para
gerenciamento de capacidade
O modelo apresentado neste Relatório Técnico quantifica o fornecimento e a demanda de
alimentação elétrica e refrigeração por rack de acordo com quatro parâmetros importantes:
• Demanda potencial máxima conforme configurado
• Demanda real atual
• Fornecimento potencial máximo conforme configurado
• Fornecimento real atual
Estas informações permitem uma descrição completa do estado atual da alimentação elétrica
e da refrigeração por rack do data center.
DEMANDA POTENCIAL máxima de alimentação elétrica e de refrigeração conforme configurado
Os sistemas de gerenciamento de alimentação elétrica de servidores modernos podem
causar a variação da potência entre 1 e 2 vezes ou mais durante uma operação típica. A
demanda de alimentação elétrica e de refrigeração máxima “tal como estão configuradas”
representa os valores máximos que podem causar essa variação no rack. Esse dado pode
ser determinado no momento da configuração do sistema através da identificação de
tendências, pode ser fornecido diretamente pelo equipamento de TI ou pode ser calculado
por outros meios. A demanda máxima de alimentação elétrica e de refrigeração sempre é
maior ou igual à demanda real de alimentação elétrica e de refrigeração, dado essencial para
o gerenciamento de capacidade.
DEMANDA REAL atual de alimentação elétrica e de refrigeração
É o valor de potência consumida e de calor dissipado em cada rack em um determinado
momento. Idealmente, é apurado por medições em tempo real do consumo de energia
elétrica por rack. Para quase todos os dispositivos, a potência consumida em watts é igual
ao calor dissipado em watts. Para outros dispositivos – como no-breaks (UPS), unidades de
distribuição de energia (PDU), equipamentos de ar condicionado e roteadores para VoIP– a
energia térmica produzida em watts não é igual à energia consumida, mas pode ser determinada matematicamente.
O consumo de energia por rack pode ser medido pelo sistema de distribuição de energia
elétrica ou pelo próprio equipamento de TI, e o consumo de energia do conjunto de dispositivos de TI dentro de um rack pode ser somado para se obter a potência do rack.
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FORNECIMENTO POTENCIAL máximo de alimentação elétrica e de
refrigeração tal como configurado
O fornecimento de alimentação elétrica e de refrigeração conforme configurado é definido
como a quantidade de alimentação elétrica e de refrigeração que poderia ser fornecida
potencialmente no nível de rack pelos equipamentos de infraestrutura instalados. O fornecimento potencial de alimentação elétrica e de refrigeração sempre será maior ou igual ao
fornecimento real de alimentação elétrica e de refrigeração. Se o fornecimento potencial for
maior que o fornecimento real, isto significa que o sistema se encontra degradado. Essa
degradação pode ser devida a diversos fatores, por exemplo:
• Filtros de ar do sistema de refrigeração bloqueados;
• Diminuição na capacidade de eliminação de calor para o exterior devido a condições
ambientais extremas;
• Perda de um módulo de potência em um no-break modular.
Uma função importante do sistema de gerenciamento de capacidade é reconhecer quando o
fornecimento real atual não equivale ao valor projetado e diagnosticar a origem das restrições do sistema que estão evitando a utilização total da capacidade de fornecimento
projetada.
FORNECIMENTO REAL atual de alimentação e refrigeração
O fornecimento real de alimentação elétrica e de refrigeração em um rack é determinado a
partir das informações sobre a arquitetura de distribuição de energia e de refrigeração do
sistema de alimentação e refrigeração do data center, as capacidades reais atuais das fontes
globais de alimentação e refrigeração e os efeitos sobre a capacidade disponível de outras
cargas.
O fornecimento real de alimentação em um determinado rack é apurado uma vez que se
conhece a capacidade disponível do ramal do circuito que vai até o rack, limitada pela
disponibilidade de energia não utilizada das fontes a montante, como as unidades PDU e os
no-breaks. Em alguns casos, a capacidade disponível é ainda mais limitada pelo projeto ou
pela configuração do sistema de alimentação elétrica. Por exemplo, é possível que um
sistema modular não esteja totalmente ocupado ou que o projeto determine alimentação
dupla de energia.
Determinar o fornecimento real de refrigeração em um rack costuma ser mais complexo que
determinar o fornecimento de energia elétrica, e depende em grande medida da arquitetura
de distribuição de ar. Diferente da arquitetura de alimentação elétrica, na qual o fluxo de
energia é limitado pelo cabeamento, a circulação de ar costuma ser fornecida a um grupo
aproximado de racks, onde se distribui entre eles com base na tomada de ar dos ventiladores nos equipamentos de TI. Isto faz com que a apuração da capacidade disponível de
ar seja mais complexa e sejam necessários sofisticados modelos computadorizados. Nos
casos em que o ar de fornecimento ou de retorno é diretamente conduzido para os racks, é
possível definir melhor o fornecimento de refrigeração em um rack e, portanto, apurá-lo com
maior precisão.
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Levels shown represent
the general concept, not
actual levels
This difference represents
unused computing capacity
in the rack
Figura 3
With virtualization, the rack’s
actual will rise and fall as loads
shift from rack to rack
Design max
Design max Design max
Actual
Actual
Design max
Over-sizing
Actual
Actual
Some of this difference may
represent infrastructure
problems that can be fixed
(typically worse for
COOLING)
Quantificação da demanda e fornecimento
por rack
Power and cooling DEMAND
is typically the same – kW
of power IN produces the
same kW of heat OUT
from rack
equipment
Capacidades no
nível do sistema
provided by
infrastructure
A demanda de alimentação elétrica e de refrigeração é estabelecida por rack. O fornecimento, como foi apresentado acima, também deve ser entendido e quantificado por rack.
Entretanto, o sistema de fornecimento de alimentação elétrica e de refrigeração não é
estabelecido para cada rack, mas é hierárquico, e nele vários dispositivos de fornecimento,
como no-breaks, unidades PDU e equipamentos de ar condicionado alimentam um conjunto
de racks. Dispositivos de fornecimento global, entre eles, o painel elétrico de entrada e as
torres de resfriamento, também representam fontes de fornecimento de capacidade que
devem ser suficientes para a demanda.
Portanto, além de quantificar a capacidade de fornecimento de alimentação elétrica e de
refrigeração por rack, ela também deve ser quantificada em todos os níveis agregados de
acordo com os dispositivos de alimentação.
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Figura 4
Fonte de demanda vs
fonte de fornecimento
O fornecimento deve sempre ser maior ou igual à demanda, para evitar falhas no data
center. Isto deve ser atendido em cada rack e também em cada dispositivo de alimentação
que alimenta grupos de racks. Portanto, em qualquer momento, sempre há excesso de
capacidade. Para fins de gerenciamento de capacidade, a capacidade excessiva se
apresenta de quatro formas diferentes:
• Capacidade excedente ou reserva
• Capacidade inativa
• Capacidade para margens de segurança
• Capacidade imobilizada
Each of these types of excess capacity is explained in the following sections.
Capacidade excedente ou reserva
A capacidade reserva é a capacidade real atual excedente que pode ser utilizada “imediatamente” para novos equipamentos de TI. Ter capacidade excedente gera custos operacionais
e de capital significativos, relacionados com a compra e manutenção dos equipamentos de
alimentação elétrica e de refrigeração. Além disso, a capacidade excedente sempre diminui
a eficiência operacional do data center e aumenta o consumo de energia elétrica.
Recursos
APC Relatório 143
Projetos de data centers:
Modelo de expansão [em inglês]
Em uma arquitetura eficaz de gerenciamento de capacidade de um data center em
crescimento e mudança constante, certos tipos de capacidade excedente são econômicos,
por exemplo, a capacidade excedente de conexão à rede elétrica. No entanto, é ideal que os
equipamentos de alimentação elétrica e de refrigeração sejam instalados apenas quando e
onde forem necessários para atender à demanda crescente.
Um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade deve englobar e quantificar planos de
expansão. Para mais informações sobre a quantificação de planos de expansão, consulte o
Relatório Técnico APC 143 Projetos de data centers: Modelo de expansão [em inglês].
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Capacidade inativa
A capacidade inativa é a capacidade em excesso real atual que é mantida disponível para
atender à demanda potencial máxima de alimentação elétrica ou de refrigeração conforme
configurada. Os equipamentos de TI existentes poderiam precisar dessa capacidade em
condições de carga máxima, portanto essa capacidade inativa não pode ser utilizada para
alimentar novos equipamentos de TI.
A capacidade inativa é um problema cada vez maior causado pelas funções de gerenciamento de alimentação elétrica dentro dos equipamentos de TI. Ela deve ser conservada para
ocasiões nas quais os equipamentos de TI com gerenciamento de alimentação passam para
o modo de alto consumo de energia.
Capacidade para margens de segurança
A capacidade para margens de segurança é a capacidade em excesso planejada que se
mantém disponível acima e além da demanda potencial máxima de alimentação elétrica ou
de refrigeração conforme configurada. Proporcionar uma margem de segurança permite o
funcionamento do sistema em caso de pequenas falhas na configuração da demanda
máxima potencial de alimentação elétrica e de refrigeração, ou em caso de se adicionarem
equipamentos de TI não autorizados ao sistema. As margens de segurança típicas são de
10% a 20%, embora em data centers com procedimentos de controle de mudanças deficientes, elas possam atingir 30% ou mais. Isto significa que a capacidade não pode ser
utilizada para implementações de novos equipamentos de TI.
Capacidade imobilizada
A capacidade imobilizada é aquela que as cargas de TI não podem utilizar devido ao projeto
ou à configuração do sistema. A presença de capacidade imobilizada indica um desequilíbrio entre duas ou mais das seguintes capacidades:
• Espaço no piso e no rack
• Alimentação de energia elétrica
• Distribuição de energia
• Refrigeração
• Distribuição de refrigeração
Um equipamento de TI específico requer capacidade suficiente dos cinco elementos acima.
No entanto, estes elementos quase nunca estão disponíveis em um equilíbrio perfeito de
capacidade para coincidirem com uma carga de TI específica. Invariavelmente há locais
livres no rack, mas sem refrigeração disponível, ou há locais com alimentação elétrica
disponível, mas sem espaço livre no rack. Chama-se de capacidade imobilizada quando um
determinado tipo de capacidade não pode ser utilizado pois uma das outras quatro capacidades acima está sendo utilizada ao máximo. A capacidade imobilizada é prejudicial e pode
restringir seriamente o desempenho do data center. Infelizmente, a maioria dos data centers
tem problemas significativos de capacidade imobilizada, entre eles os seguintes exemplos
frequentes:
• Um equipamento de ar condicionado com capacidade suficiente mas distribuição de ar
inadequada para a carga de TI.
• Uma unidade PDU com capacidade suficiente, mas não há posições disponíveis de
disjuntores.
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• Existe espaço disponível no piso, mas não resta capacidade de alimentação.
• Os equipamentos de ar condicionado ocupam locais incorretos.
• Algumas unidades PDU estão sobrecarregadas enquanto outras têm pouca carga.
• Algumas áreas estão superaquecidas enquanto outras estão frias.
Dependendo da situação e da arquitetura do sistema de alimentação elétrica e de refrigeração, poderia ser impossível usar a capacidade imobilizada, ou seria preciso apenas fazer
pequenos investimentos para liberar a capacidade imobilizada e, assim, poder utilizá-la de
forma eficaz. Por definição, a utilização da capacidade imobilizada tem um custo. Frequentemente é preciso desmontar parte da instalação ou instalar novos componentes de
alimentação elétrica e de refrigeração.
Para os operadores de data centers, a capacidade imobilizada é um problema muito
frustrante de gerenciamento de capacidade, porque é muito difícil explicar aos usuários ou
aos gerentes que um data center com 1 MW de capacidade de alimentação elétrica e de
refrigeração instalada não pode refrigerar os novos servidores Blade quando está funcionando com apenas 200 kW da carga total.
Um sistema de gerenciamento de capacidade eficaz não só identifica e destaca a capacidade imobilizada, mas também ajuda os clientes a evitarem diretamente sua geração.
Figura 5
Tipos de capacidade em
excesso
Gerenciamento
da capacidade
Nas seções acima definiu-se uma estrutura quadro para quantificar o fornecimento e a
demanda de alimentação elétrica e de refrigeração. A estrutura da ITIL especifica as funções
utilizadas no processo de gerenciamento de capacidade, como:
• Monitoramento do desempenho
• Monitoramento da carga de trabalho
• Previsões de suprimento
• Previsões da demanda
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• Modelagem
As ferramentas acima são utilizadas para atingir os objetivos de gerenciamento de capacidade conforme definidos pela ITIL: fornecer previsões de capacidades precisas e fornecer a
capacidade adequada para atender às necessidades da empresa.
Pode-se prever a utilização de um sistema de gerenciamento da capacidade de alimentação
elétrica e de refrigeração baseado em medições realizadas por técnicos, em combinação
com cálculos feitos à mão, e de fato, esse método é utilizado em alguns data centers de
forma rudimentar. Entretanto, com o advento da virtualização de servidores e de equipamentos de TI que alteram sua própria demanda de alimentação elétrica e refrigeração de forma
dinâmica, a única solução prática e possível é o uso de instrumentação em rede para
alimentação e refrigeração combinada com um software de gerenciamento de capacidade de
alimentação elétrica e de refrigeração. Do ponto de vista do usuário, um sistema desse tipo
deveria oferecer as seguintes funcionalidades:
• Apresentação dos dados de capacidade;
• Planejamento da capacidade
• Alertas sobre o descumprimento do plano de capacidade;
• Modelagem de mudanças propostas.
Apresentação de dados de capacidade
As condições atuais de fornecimento e demanda do data center, incluindo as capacidades
excedente e imobilizada e outros atributos de capacidade apresentados neste relatório
técnico, devem se apresentar em três níveis:
• Em toda a sala: fornecimento e demanda globais, bem como as diversas capacidades
para toda a sala. Geralmente, concentra-se no nível de no-break, gerador, resfriador,
torre de resfriamento e equipamentos de entrada elétrica do estabelecimento.
• Por corredor: fornecimento e demanda de alimentação elétrica e de refrigeração
associados a cada corredor ou outra área lógica dentro do data center. Costumam
estar associados a equipamentos de distribuição de alimentação elétrica ou de refrigeração por corredor, como unidades PDU ou sistemas de refrigeração por corredor.
São particularmente úteis para o planejamento quando ainda não se conhecem detalhes por rack sobre a configuração de racks específicos.
• Por rack: fornecimento e demanda de alimentação elétrica e de refrigeração associados a um rack ou gabinete específico. É preciso contar com informações nesse nível
para diagnosticar problemas ou avaliar o impacto de implementações de equipamentos
de TI específicos. Podem estar associados a circuitos de distribuição por rack ou sistemas de refrigeração por rack.
Um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade permite visualizar os tipos de informações já mencionados em um modelo hierárquico descendente, que inclui uma representação
gráfica do leiaute do data center. Na Figura 6 é apresentada a vista de toda a sala e na
Figura 7, a vista por rack.
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Figura 6
Exemplo de leiaute de data
center com a ferramenta APC
Capacity Manager
Figura 7
Exemplo de disposição por
rack usando a ferramenta APC
Capacity Manager
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Planejamento da capacidade
É preciso realizar o planejamento da capacidade durante o projeto do data center. Quando
instalados no data center, os dispositivos de alimentação elétrica e de refrigeração limitam e,
de muitas formas, “se tornam” o lado de fornecimento do plano de capacidade. Atualmente,
graças a soluções escaláveis de alimentação elétrica e de refrigeração para data centers, é
possível contar com um plano de capacidade adaptável aos planos de expansão de TI a fim
de otimizar a eficiência elétrica e as despesas relacionadas com a capacidade.
A ITIL foca especificamente o problema de garantir uma capacidade não apenas suficiente
mas também adequada. É extremamente frequente que o objetivo seja garantir capacidade
suficiente sem se preocupar com o dimensionamento adequado para as necessidades de TI
reais. O resultado normal costuma ser o superdimensionamento, gerando custos de capital e
contratos de serviço desnecessários e perda de água e energia.
Ferramentas para projeto de data centers ajudam a estabelecer planos de capacidade e,
portanto, devem ser integradas ao sistema de gerenciamento de capacidade. Um exemplo
desse pacote de ferramentas de software é a ferramenta para projeto de data centers
InfraStruXure Designer, a plataforma de gerenciamento InfraStruXure Central e a ferramenta
Capacity Manager, todas da APC by Schneider Electric.
Alertas sobre descumprimentos do plano de capacidade
Os alertas relacionados com a capacidade devem ser ativados quando as condições reais
estiverem fora dos limites do plano de gerenciamento de capacidade. Essas advertências
podem se apresentar como alertas locais, visuais ou sonoros, ou podem passar para níveis
mais amplos através do sistema de gerenciamento, como por exemplo, mensagens para
pagers, e-mails, etc. Os alarmes de capacidade são gerados como resposta a eventos do
tipo:
• Aumento do consumo de energia em equipamentos instalados em um rack, ultrapassando o valor máximo especificado no plano de gerenciamento de capacidade para um
rack, um corredor ou para toda a sala;
• Redução da capacidade de alimentação elétrica ou de refrigeração disponível por rack,
por corredor ou em toda a sala devido à perda ou degradação de um subsistema de
alimentação elétrica ou de refrigeração;
• Sistemas de alimentação elétrica ou de refrigeração entrando em estado no qual não
podem oferecer a redundância especificada no plano de gerenciamento de capacidade.
Em muitos desses casos, não se produz qualquer falha real de hardware e, portanto,
nenhum evento seria ativo por sistemas de monitoramento tradicionais. Na verdade, a maior
parte dos alertas de um sistema de gerenciamento de capacidade é de natureza preditiva.
Vale mencionar que, em um data center real, o sistema de gerenciamento de capacidade
complementa outras ferramentas de monitoramento, como o monitoramento de temperatura,
vazamentos de água, segurança e falhas em tempo real. A ferramenta InfraStruXure Central
da APC by Schneider Electric é um exemplo de sistema de monitoramento que oferece tanto
alertas em tempo real como alertas de gerenciamento de capacidade (Figura 8).
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Gerenciamento da alimentação elétrica e de refrigeração para data centers
Figura 8
Exemplo do sistema de
monitoramento centralizado
APC InfraStruXure Central
Modelagem de mudanças propostas.
Além de determinar as condições atuais, um sistema eficaz de gerenciamento de capacidade
deve poder analisar a capacidade em situações históricas e hipotéticas, entre elas:
• Simulação de condições de falha, como perda de um ou mais dispositivos de alimentação elétrica e de refrigeração;
• Análise do plano de expansão quanto ao uso real de capacidade;
• Propostas de adições, relocações ou eliminações de equipamentos;
• Identificação de tendências a partir de dados históricos.
O sistema de gerenciamento de capacidade deve permitir a avaliação desses casos em
comparação com o plano atual de gerenciamento de capacidade. Um modelo eficaz deve
oferecer ao usuário a orientação necessária para selecionar o melhor caso entre as opções
oferecidas, por exemplo, para maximizar a eficiência elétrica ou minimizar a utilização de
espaço físico.
Monitoramento
da alimentação
elétrica e refrigeração para
equipamentos
de TI
Para a maioria das aplicações, um rack pode ser visto como uma caixa preta que consome
energia sem saber a quantidade, o tipo ou a localização dos dispositivos de TI que estão no
rack. O sistema de gerenciamento de capacidade apresentado não depende tanto da
informação específica de cada dispositivo desde que seja possível especificar ou medir
diretamente a energia consumida por rack. Quando o consumo de energia é conhecido, os
requisitos de refrigeração podem ser estimados com grande precisão. Quando estes valores
por rack estão dentro dos limites estabelecidos pelo plano de capacidade, não são necessárias quaisquer informações adicionais para garantir que os sistemas de alimentação
elétrica e de refrigeração possam atender à demanda. Portanto, com as ferramentas certas,
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Gerenciamento da alimentação elétrica e de refrigeração para data centers
o gerenciamento de capacidade oferece muitas vantagens para o funcionamento das cargas
de TI, sem a necessidade de um gerenciamento detalhado dos equipamentos de TI. Entretanto, é útil ter informações sobre os dispositivos de TI no rack ou poder se comunicar
diretamente com os dispositivos de TI. Algumas destas vantagens são:
• Conhecimento das características de consumo de energia dos componentes de TI
individuais;
• Conhecimento das características de energia mínima e máxima variável com o tempo
dos dispositivos;
• Conhecimento de necessidades incomuns relacionadas com a circulação de ar ou
outros modos incomuns de operação dos ventiladores;
• Utilização de espaço U por rack (capacidade de espaço);
• Possibilidade de oferecer avaliações precisas dos efeitos associados a adições, eliminações ou modificações.
Para utilizar o conhecimento obtido do gerenciamento detalhado dos equipamentos de forma
eficaz, deve existir um sistema de gerenciamento de capacidade que compreenda esses
dados.
Em geral, a maioria de data centers pequenos ou de médio porte não têm a maturidade de
processos nem a quantidade de pessoal necessário para fazer inventários de instalação de
equipamentos de TI relacionados com os racks ou manter históricos de mudanças. Portanto,
um sistema de gerenciamento de capacidade não pode depender da existência dessas
informações, mas deve ser capaz de aproveitá-las quando estiverem disponíveis. Conforme
as organizações crescem, podem passar de um gerenciamento de capacidade simplificado à
uma solução mais detalhada que incorpore a gestão de mudanças e de equipamentos.
A interação entre a gestão de mudanças e o gerenciamento de capacidade é bidirecional,
pois a gestão de mudanças depende em grande medida das informações do gerenciamento
de capacidade para prever o impacto das mudanças propostas.
Figura 9
Resumo de um sistema
de gerenciamento de
capacidade
APC by Schneider Electric
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Gerenciamento da alimentação elétrica e de refrigeração para data centers
Conclusão
O gerenciamento de capacidade é uma parte essencial do planejamento e do funcionamento
eficientes de data centers. A necessidade de contar com um gerenciamento de capacidade
cresce conforme crescer a densidade, o tamanho e a complexidade do data center. Apresentamos neste artigo uma metodologia de gerenciamento de capacidade. Foi demonstrado que
o gerenciamento de capacidade independe de informações detalhadas sobre os dispositivos
de TI por rack e que sua implementação e manutenção requer menos esforços que os
tradicionais sistemas de gerenciamento de equipamentos detalhados, ao mesmo tempo em
que oferece a maioria de seus benefícios chave. Se o gerenciamento de capacidade for
implementado do modo descrito neste relatório técnico, pode oferecer informações fundamentais sobre o estado do data center, não oferecidas por nenhum sistema de monitoramento tradicional.
Sobre o autor
Neil Rasmussen é Vice-presidente Sênior de Inovação de serviços críticos de energia
elétrica e de refrigeração da APC-MGE. Neil define as instruções de tecnologia do maior
orçamento de P&D do mundo dedicado à energia elétrica, resfriamento e infra-estrutura de
racks para redes críticas. Trabalha atualmente para avançar a ciência de soluções escaláveis de infra-estrutura de alta eficiência e alta densidade para data centers e é o
principal criador do sistema InfraStruXure da APC-MGE.
Antes de fundar a APC em 1981, Neil recebeu seus diplomas de graduação e de mestrado
em engenharia elétrica do MIT onde apresentou sua tese sobre a análise de uma fonte de
alimentação de 200 MW para o reator de fusão Tokamak. De 1979 a 1981 trabalhou nos
laboratórios Lincoln do MIT em sistemas de armazenamento de energia em volantes de
inércia e em sistemas de energia elétrica solar.
APC by Schneider Electric
Relatório 150
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16
Gerenciamento da alimentação elétrica e de refrigeração para data centers
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