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www.efficient-datacenter.eu Módulo 1Introducción e impactos ambientales relativos a la energía de los centros de datos y las instalaciones informáticas

Versión 1.021 de septiembre de 2011

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Impactos ambientales integradosLa huella de los centros de datos

¡Apuesta por lo VERDE!


Huella de los centros de datos

– Según un estudio, el número de servidores que hay en el mundo pasará de los 18 millones existentes en 2007 a 122 millones en el año 2020 (Climate Group y GeSI 2008);

– Además, los servidores tendrán una mayor capacidad de procesamiento que los modelos actuales. Por lo tanto, es probable que continúe la tendencia registrada hasta ahora relativa al aumento del consumo total de energía por servidor:

Tipo de servidor EEUU Mundial

2000 2003 2005 2000 2003 2005

Volumen 186 207 217 183 214 218

Gama media 424 524 641 423 522 638

Gama alta 5534 6428 10673 4874 5815 12682

Potencia media ponderada (vatios) de los 6 servidores principales, por ventas(Fuente: Koomey, 2007)



Este crecimiento generará una gran cantidad de efectos ambientales adversos, especialmente efectos relacionados con:

– El impacto sobre la energía, los recursos y otros impactos relacionados con la creación y fabricación de materiales que están integrados en los servidores adquiridos y en otros equipos utilizados en los centros de datos;

– El consumo energético de los centros de datos, así como actividades relacionadas con el mismo, como la refrigeración y la humidificación; y

– La eliminación de un equipo ya obsoleto.



– El estudio estima que la huella global de los centros de datos, incluyendo también el uso de los equipos y el carbono emitido, se triplicará con creces, pasando de los 76 millones de toneladas de emisiones de CO2 equivalente en 2002, a 259 millones de toneladas en 2020 (Climate Group y GeSI, 2008).

– El estudio asumió que el 75% de estas emisiones estaban relacionadas con el uso;

– Los totales representan aproximadamente el 14% y el 18%, respectivamente, de las emisiones relacionadas con las TIC;

– Se estima que las emisiones de CO2 equivalente relacionadas con las TIC representan en torno al 2% del total global (Climate Group y GeSI, 2008). Por lo tanto, los centros de datos son responsables de alrededor del 0,3% de las emisiones globales de CO2 equivalente.


¡Apuesta por lo VERDE!

El término VERDE se refiere a un uso económico y responsable de los recursos energéticos y naturales;

VERDE significa ser lo más eficiente posible en el entorno de los centros de datos;

Observa con atención las infraestructuras de los centros de datos y determina dónde se puede conseguir una mayor fiabilidad y dónde es posible ser más eficiente en lo que a costes y energía se refiere;

Es posible conseguir niveles de fiabilidad aceptables sin renunciar a la eficiencia que precisan los centros de datos respetuosos con el medio ambiente;

¡Beneficios sociales, económicos, para la salud y el medio ambiente!


Coste y consumo energético en los centros de datosTendencia actual y potencial de ahorro

(Fuente: HP)


Coste y consumo energético en los centros de datos

Es un error común pensar que el espacio es el factor de mayor coste a la hora de crear un centro de datos;

Cuando la mayoría de los directores de centros de datos piensan en la mejor manera de recortar gastos en su centro, en seguida barajan la posibilidad de reducir el espacio;

La mayor parte del presupuesto de un centro de datos se asigna a la electricidad;

Cuando estés pensando en reducir costes y en usar los recursos de manera más eficiente, céntrate en reducir el trozo más grande del pastel.


Desglose de los costes totales de un centro de datos

Desglose de los costes totales de un centro de datos (Fuente: Schneider Electric)

El clásico Coste Total de Propiedad (TCO, por sus siglas en inglés) de 10 años de una Infraestructura Física Crítica de Red (NCPI) en el típico centro de datos puede oscilar entre los 80.000 y los 150.000 dólares por rack (Schneider Electric).


Consumo eléctrico total de los centros de datos estadounidenses

El número de dispositivos informáticos en los centros de datos se ha disparado;

Entre los años 2000 y 2006, la demanda eléctrica en los EEUU para los centros de datos se duplicó, alcanzando los 61.000 millones de kWh, aproximadamente el 1,6% del total de la demanda eléctrica;

En 2008, este valor creció (+13%) hasta llegar a aproximadamente los 69.000 millones de kWh (1,8% del consumo eléctrico total registrado en EEUU en 2008);

Mediante una apuesta decidida por medidas de eficiencia energética, puede ser técnicamente viable reducir esta demanda en hasta un 80% (disminuyéndola hasta los 13.000 millones de kWh y ahorrando 56.000 millones de kWh).


Consumo eléctrico total de los centros de datos estadounidenses

Los servidores de volumen y los sistemas de refrigeración suponen el 70% de la demanda actual;

Se estima que alrededor de una tercera parte de la demanda total procede de centros de datos corporativos;

– Las reducciones de demanda más significativas están relacionadas con los servidores de volumen y los sistemas de refrigeración;

– Reducir la demanda relativa a la evacuación del calor y suministro de potencia de los dispositivos informáticos desempeña un papel fundamental a la hora de minimizar el consumo eléctrico de los equipos;

– Tomar medidas relacionadas con la infraestructura también puede generar un ahorro significativo, particularmente, mejorando la eficiencia de los sistemas de refrigeración o de los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS).


Consumo eléctrico total en el mundo

- El nivel de electricidad consumida en los centros de datos de todo el mundo aumentó en aproximadamente un 56% entre los años 2005 y 2010, en vez de doblarse (tal y como había ocurrido entre 2000 y 2005), mientras que en los EEUU no se dobló sino que aumentó en aproximadamente un 36%;

- En 2010, los centros de datos del mundo fueron responsables de entre el 1,1% y el 1,5% del consumo eléctrico total. En los EEUU, esta cifra fue de alrededor del 1,7- 2,2%;

- Aunque Google es un usuario prominente de servidores, menos del 1% de la electricidad consumida por los centros de datos del mundo puede atribuirse a las operaciones de los centros de datos de dicha empresa.

(Fuente: Koomey, Crecimiento del consumo eléctrico en los centros de datos de 2005 a 2010)

Europa occidental -> 56 TWh/año en 2007; se estima que se alcancen los 104 TWh/año para el año 2020.


Potencial de ahorro

Potencial de ahorro por medida para los EEUU, aunque las mismas medidas pueden adoptarse en Europa. (Fuente: Koomey, Crecimiento del consumo eléctrico en los centros de datos de 2005 a 2010)


Parámetros y programas para la eficiencia de los centros de datosEnergyStar, SPEC, The Green Grid, Climate Savers Computing Initiative, JEITA


Energy Star

Energy Star es un estándar de ámbito internacional para los productos de consumo eficientes en materia de energía;

Originalmente se creó a principios de la década de los 90 como un programa gubernamental de los EEUU, pero posteriormente Australia, Canadá, Japón, Nueva Zelanda, Taiwán y la Unión Europea también han adoptado el programa;

Las especificaciones de Energy Star varían según el artículo y son establecidas por la Agencia de Protección Medioambiental o el Departamento de Energía.


Requisitos de eficiencia Energy Star y factores de potencia para el suministro eléctrico de los servidores

Tipo de suministro eléctrico

Potencia nominal de salida

Carga10%

Carga 20%

Carga 50%

Carga 100%

Salidas múltiples Todos los niveles de salida

N/A 82% 85% 82%

Salida única ≤ 500 vatios 70% 82% 89% 85%

> 500 – 1.000 W 75% 85% 89% 85%

> 1.000 W 80% 88% 92% 88%

Tipo de suministro eléctrico

Potencia nominal de salida

Carga 10%

Carga 20%

Carga 50%

Carga 100%

Salidas múltiples Todos los niveles de salida

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

Salida única ≤ 500 vatios N/A 0.80 0.90 0.95

> 500 – 1.000 W 0.65 0.80 0.90 0.95

> 1.000 vatios 0.80 0.90 0.90 0.95

Eficiencia energética

Factor de potencia


Criterios Energy Star para una potencia reactiva

Categoría Número de procesadores

instalados

Potencia base en modo de reposo (Vatios)

A 1 55

B 1 M 65

C 2 100

D 2 M 150

Características del Sistema

Aplica a Margen de potencia reactiva adicional

Suministros adicionales de

potencia

Suministros de potencia instalados para redundancia

20 vatios por suministro de potencia

Discos duros adicionales

Discos duros instalados >1

8 vatios por disco duro

Memoria adicional

Memoria instalada > 4 GB

2 vatios por GB

Dispositivos adicionales de entrada/salida

Dispositivos > 2 puertos de 1 Gbit

Diferentes niveles, dependiendo del ancho de banda

Los requisitos relativos al suministro de potencia pueden emplearse para gestionar cualquier tipo de servidor.

El criterio del modo de reposo es particularmente relevante para servidores que trabajan con cargas bajas.

No se ha considerado la eficiencia del modo activo, especialmente importante para cargas superiores. Los requisitos no incluyen los servidores blade ni los servidores multinodo. Los criterios cuantitativos se han limitado a los servidores con hasta 2 zócalos de CPU.


Desarrollo de la versión 2 de Energy Star

Potencia en modo activo incluida Servidores blade incluidos Basado en SPEC-SERT

(Standard Performance Evaluation Corporation - Server Efficiency Rating Tool) Basado en un nuevo planteamiento de ensayos de familias


Desarrollo de la versión 2 de Energy Star

Retos pendientes:

– Finalización de la herramienta SPEC_SERT.

– Finalización y ensayo de una herramienta de referencia (probablemente SPEC SERT). Energy Star precisa el cumplimiento de un único criterio, aún queda por desarrollarse un parámetro agregado para SERT.

– El ensayo de una familia de productos tiene que desarrollarse de manera razonable. Hoy por hoy, el concepto que se propone actualmente no es lo suficientemente claro o convincente.

– El concepto debería basarse en criterios de potencia y rendimiento a fin de facilitar un marco sólido y sin ambigüedades.


Benchmark SPECpower

– La Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) es una organización sin ánimo de lucro creada para establecer, mantener y aprobar un conjunto normalizado de benchmarks, o valores de referencia, que puedan aplicarse a ordenadores de alto rendimiento de última generación;

– La SPEC desarrolla series de benchmarks y revisa y publica los resultados entregados por las organizaciones miembro y otros licenciatarios de los benchmarks.


Ejemplos de SPECpower

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


Aplicación y limitaciones de SPECpower

Aplicación recomendada Los datos del benchmark SPECpower_ssj2008 pueden utilizarse a la hora de realizar una

compra. Los fabricantes no suelen facilitar el benchmark para todos los productos de servidor, pero puede facilitarse si se solicita.

SPECpower_ssj2008 ofrece información muy práctica, especialmente para cargas altas de trabajo y aplicaciones con un uso intensivo de la unidad central de procesamiento (CPU).

Para una correcta interpretación, se considerarán los datos completos del benchmarking, es decir, de los valores de referencia (datos para todos los niveles de carga y modo de reposo).

Limitaciones Es posible que el benchmarking se haya realizado con productos de configuraciones

mínimas que normalmente que no se utilizan en la práctica (¡comprobar la configuración de los modelos de servidor ensayados!).

El benchmark no ofrece una evaluación exhaustiva del servidor útil para todo tipo de aplicaciones/cargas de trabajo. Se centra en la CPU y no cubre una evaluación completa que incluya la memoria, el dispositivo de almacenamiento y la red.

Si se desea una evaluación exhaustiva, debe emplearse SPEC-SERT (disponible a principios de 2012).


Herramienta SPEC-SERT

Ventajas

Se trata del primer concepto y la primera herramienta disponible para una evaluación exhaustiva de la eficiencia energética de los servidores.

Gracias a la colaboración con Energy Star, este enfoque puede convertirse en un estándar internacional para la evaluación de la eficiencia energética.

Permite la evaluación diferenciada de servidores ya que se incluye un número significativo de diferentes tipos de worklets.

Retos pendientes Aún queda por ensayar la actual selección de worklets. Se acaba de iniciar la fase de

pruebas beta. Energy Star precisa una puntuación de eficiencia global como base para establecer el criterio

de superación/no superación. Esto requiere una ponderación de los diferentes worklets para el cálculo de un benchmark agregado. Además de los requisitos relacionados con Energy Star, puede que un conjunto diferenciado de benchmarks parciales sea incluso más útil en comparación con un valor agregado global. Sin embargo, para que las puntuaciones parciales sean suficientemente efectivas, se precisa un determinado proceso de agregación de los resultados individuales de los worklets. Para ello, se puede definir combinaciones de diferentes worklets para crear puntuaciones de

benchmarks parciales más significativas a efectos de una evaluación práctica.


The Green Grid

The Green Grid es un consorcio interprofesional sin ánimo de lucro integrado por usuarios finales, responsables políticos, proveedores tecnológicos y empresas de servicio público, los cuales colaboran para mejorar la eficiencia en el uso de los recursos de los centros de datos y los ecosistemas informáticos de negocios;

Con más de 175 empresas miembro distribuidas por todo el mundo, The Green Grid aspira a aunar los esfuerzos de la industria a nivel global, crear un conjunto de parámetros comunes y desarrollar recursos técnicos y herramientas educativas para alcanzar sus objetivos;

The Green Grid pretende convertirse en un referente global en lo que respecta a la eficiencia en el uso de los recursos de los centros de datos y los ecosistemas informáticos de negocios.


The Green GridVariables de productividad en los centros de datos


Climate Savers Computing

– Creado por Intel y Google en 2007, el CSCI es un grupo sin ánimo de lucro integrado por organizaciones conservacionistas, consumidores y negocios con una clara conciencia ecológica;

– Originalmente, la iniciativa se inspiró en el programa Climate Savers del Fondo Mundial de la Naturaleza (WWF) y tiene su sede en Portland, Oregón;

– El objetivo del CSCI es promover el desarrollo y la adopción de tecnologías inteligentes que puedan mejorar la eficiencia del flujo de potencia de un ordenador y reducir la energía consumida cuando está en reposo;

– Como participantes en la iniciativa Climate Savers Computing, los fabricantes de ordenadores y otros componentes informáticos se comprometen a crear productos que cumplan los objetivos especificados para lograr una eficiencia energética, mientras que las empresas participantes se comprometen a adquirir productos informáticos eficientes desde el punto de vista energético.


JEITA – Asociación japonesa de la industria informática y electrónica

El objetivo de JEITA es promover una producción, un comercio internacional y un consumo justo y sensato de artículos y componentes electrónicos a fin de contribuir al desarrollo global de la industria informática y electrónica, apoyando así el progreso cultural y el desarrollo económico de Japón;

La asociación también trabaja para promover contramedidas dirigidas a la conservación del medioambiente, por ejemplo, contramedidas para combatir el calentamiento global.


Código Europeo de Conducta para los Centros de Datos


Código Europeo de Conducta

– Promovido por el Centro Común de Investigación (JRC) de la Unión Europea, el código fue creado como respuesta al aumento del consumo energético en los centros de datos y la necesidad de reducir el consiguiente impacto ambiental, económico y en el suministro eléctrico;

– Se desarrolló en colaboración con la British Computer Society, AMD, APC, Dell, Fujitsu, Gartner, HP, IBM, Intel y otros muchos;

– Anima a los trabajadores y propietarios de los centros de datos a reducir el consumo energético de manera rentable sin perjudicar el funcionamiento básico de los centros de datos;

– Pretende que seamos más conscientes y comprendamos lo que implica la demanda de energía dentro de un centro de datos, concienciando, fijando objetivos y recomendando buenas prácticas encaminadas a mejorar la eficiencia energética.



– Iniciativa voluntaria dirigida a agrupar a las partes interesadas, coordinando otras acciones similares llevadas a cabo por fabricantes, vendedores, asesores y empresas de servicio público.

– Las partes firmantes deben seguir el propósito del Código Europeo de Conducta y cumplir un conjunto de compromisos acordados;

– Quienes deciden adoptar este Código de Conducta voluntario deben implementar buenas prácticas relacionadas con la eficiencia energética, cumplir ciertas normas en las adquisiciones que realicen e informar sobre su consumo energético cada año;

– El objetivo final del Código es llevar la eficiencia de las infraestructuras en los centros de datos (DCiE) de sus actuales niveles del 50% o menos en la mayoría de los centros, a un porcentaje en torno al 80%.



Ámbito– Centros de datos de todos los tamaños – salas de servidores en

edificios asignados;– Tanto los ya existentes como los nuevos;– Potencia de los equipos informáticos y potencia de las instalaciones;– Adquisición de equipos y diseño de sistemas

Dirigido a:– Participantes: trabajadores y propietarios de centros de datos– Otras partes actoras: vendedores, asesores, asociaciones industriales


Aspectos generales para unos centros de datos energéticamente eficientesVídeo de Google con algunos ejemplos de buenas prácticas

(Fuente: Google)


Buenas prácticas de Google para la eficiencia de los centros de datos

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

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


DebateEjercicios

Preguntas relacionadas con el módulo


Preguntas/discusiones relacionadas con el módulo

¿Cuánto representa el consumo energético total de los centros de datos a nivel mundial?

¿Has buscado información sobre las iniciativas/programas que se mencionan en el módulo?

¿Crees que deberían tener un papel más activo?

¿Eres partidario del uso de “acuerdos voluntarios” o prefieres “normas de obligado cumplimiento”?


Otras lecturas recomendablesLibros blancos

Publicaciones online

Etc


Otras lecturas recomendables

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

Estimación del uso energético y el potencial de eficiencia de los centros de datos en los EEUU– http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5934691&tag=1

Centros de datos energéticamente eficientes en la educación superior y complementaria– www.susteit.org.uk/uploads/DOCS/55-data_centres_final_27_5_09.doc

Estimación de la huella eléctrica de carbono de un centro de datos (WP#66 de Dennis Bouley, APC de 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


Otras lecturas recomendables

Código Europeo de Conducta para los Centros de Datos– http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_

centers.htm

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

Iniciativas para la eficiencia energética de los centros de datos ENERGY STAR– 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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