Como criar um data center mais flexível
É fato que a demanda por maior capacidade nos data centers continuará a crescer. Este artigo traz os principais passos para os proprietários e gestores destes ambientes criarem centros flexíveis para lidarem com essa expansão.
É fato que a demanda por maior capacidade nos data centers continuará a crescer. Mas é difícil responder como os proprietários desses ambientes podem lidar com essa expansão.
Inclua na equação variáveis desconhecidas, como a evolução do cenário das concessionárias de energia elétrica, novas regulamentações e taxas relacionadas a iniciativas “verdes”. Mudanças disruptivas criadas pelo mercado ou tecnologias desconhecidas são outras variáveis que podem rapidamente tornar obsoleta uma instalação.
Esses fatores levam os projetistas de data centers a elaborar planos de expansão e construção que incorporem soluções flexíveis, capazes de se ajustarem as muitas incógnitas que se encontram no horizonte, mas fornecendo processamento confiável das transações para as suas organizações ou clientes.
Escalabilidade
A escalabilidade é uma das principais preocupações dos gestores de data centers. Estabelecer uma base de crescimento contínuo, mantendo a eficiência operacional do ambiente não é uma tarefa simples. Neste sentido, é fundamental adotar uma abordagem escalável para o planejamento dos sistemas de TI e facilities.
Planejar e construir um ambiente com escalabilidade pode exigir um investimento inicial um pouco maior, mas você ganha uma tremenda flexibilidade que reduzirá os custos de instalação em longo prazo e as interrupções nas operações. Esses custos mais elevados podem ser distribuídos ao longo da vida da instalação.
É possível construir um data center com escalabilidade em mente, começando relativamente pequeno e dimensionando a infraestrutura inicial para a carga final esperada. Esse modelo diminui o investimento e traz perspectivas e planejamento para a ampliação futura da instalação. Mas vale o alerta de que a escalabilidade de um data center requer muito mais do que apenas ter propriedades que possibilitem o crescimento.
Os projetistas precisam considerar todos os sistemas e processos, começando com as subestações e incluindo sistemas de climatização (HVAC), distribuição de energia e de automação usados para gerenciar as instalações. A incapacidade de expansão de qualquer um desses componentes criará um impedimento de alto custo para o crescimento do data center.
Método modular
O conceito de escalabilidade pode ser melhor exemplificado pela abordagem de construção dos data centers modulares e baseados em contêineres. Ambos possibilitam criar “blocos” com novas capacidades on-line em um tempo relativamente curto.
Por se tratar de produtos planejados a tecnologia é muito integrada, resultando em alta eficiência energética e de refrigeração, com PUEs- Power Usage Effectiveness de 1.1 disponíveis com o uso da versão modular. Esta abordagem também supera a disputa comum entre os setores de TI e de instalações, porque os dois sistemas se tornam totalmente integrados. Essas soluções podem, facilmente, atingir os padrões do Uptime Institute Tiers 3 ou 4. Portanto, há diferenças significativas entre as abordagens modular e de contêiner.
A abordagem modular é tipicamente baseada em um módulo pré-fabricado que abriga a tecnologia necessária para adicionar uma certa quantidade de capacidade. Um módulo pode ser entregue como uma unidade intacta, pronta para ser transferida para uma instalação, mas também pode chegar como um kit com todas as peças prontas para montagem no local. O prazo para trazer servidores adicionais em operação é significativamente menor do que com uma abordagem build-from-scratch, ou seja, partindo do zero, pois neste caso o tempo entre o pedido e se tornar online é uma questão de meses, mesmo com alguns fornecedores prometendo que suas plataformas podem ficar on-line em apenas algumas semanas.
Os módulos podem contar com uma infraestrutura para receber os sistemas de energia e de resfriamento ou serem fornecidos como um ambiente independente pronto para operar com as soluções legadas. Os clientes devem ter cuidado com as altas taxas de PUE, se o contêiner ou os módulos não incluírem os componentes de backup necessários para os sistemas de energia e de resfriamento nos valores declarados da PUE. Soluções modulares para geração de energia, resfriamento e backup já estão disponíveis para pronta entrega.
Os contêineres também podem ser mini data centers, totalmente independentes ou configurados para se conectarem a uma infraestrutura externa. Os sistemas de facilities, por vezes, também estão alojados em contêineres. Isso cria uma verdadeira prática modular, possibilitando a inclusão de servidores e equipamentos de climatização e de energia, conforme a necessidade.
A distinção entre “modular” e “contêiner” está se desfazendo à medida que o tamanho e a configuração das ofertas modulares se expandem. Embora existam soluções modulares relativamente pequenas, somente de servidores, também existem ofertas modulares pré-moldadas e prontas para uso. A única distinção clara é que os contêineres estão, literalmente, abrigados em um contêiner de embarque reaproveitado, enquanto os módulos podem chegar despidos, prontos para funcionar dentro de suas instalações ou de uma “caixa” à prova de intempéries.
Flexibilidade
A confiabilidade é a condição essencial nos data centers e deve existir uma conexão entre confiabilidade e flexibilidade. Os projetistas de data centers investem na alta confiabilidade, incluindo sistemas redundantes e alta de capacidade para acomodar picos de uso e problemas técnicos. Mas decisões difíceis sobre a qualidade e as capacidades da tecnologia selecionada devem ser tomadas.
É preciso pensar se a infraestrutura e os sistemas de gerenciamento têm flexibilidade suficiente para permitir que se faça uma atualização ou modificações, sem ter que desligá-los ou colocar a carga crítica em risco. Um sistema de baixo custo pode poupar dinheiro antecipadamente, mas essas economias desaparecem rapidamente se houverem repetidos desligamentos para a manutenção. Um novo rack de servidores pode significar alterações dispendiosas em dois, três ou até mais sistemas diferentes. É o caso de escolher entre pagar agora ou de pagar depois.
Em muitas instalações as topologias de energia N + 1 ou 2N são construídas para manter caminhos de energia redundantes para os equipamentos críticos. Este cenário requer equipamento de conversão de energia extra no caminho de entrega e, no caso de um verdadeiro sistema 2N, o dobro do número de componentes é necessário para suportar a carga da perspectiva de consumo de energia.
As soluções lançadas no mercado podem resolver o problema mencionado anteriormente, gerenciando ativamente módulos de conversão de energia e direcionando níveis mais altos de energia por meio de menos componentes para otimizar a eficiência. O gerenciamento ativo da conversão de energia em sistemas de corrente alternada e de corrente contínua possibilita aumentar a eficiência do sistema e, ao mesmo tempo, manter os níveis necessários de redundância. Essa metodologia também pode ser usada para gerenciar seletivamente os componentes internos do servidor para pausar ou até desativar os principais dispositivos consumidores de energia no equipamento, quando esses recursos não são necessários.
Planejando a distribuição de energia
Embora seja possível estimar as futuras necessidades de energia, é impossível prever com precisão essas cargas, portanto dimensionar os requisitos de energia é um desafio. Uma opção é simplesmente incluir disjuntores extras e equipamentos de distribuição, mas ninguém quer investir capital até que seja necessário. Para reduzir o custo de capital, mas ainda fornecer o crescimento futuro de energia, os data centers contam com sistemas avançados que permitem manutenção e atualizações seguras.
Na maioria das instalações o trabalho no equipamento é feito fora dos ‘horários de pico’, de modo que os desligamentos ocorrem quando o tráfego é mínimo. Os profissionais de manutenção recebem uma janela de serviço de um determinado número de horas, quando há redução da interrupção do serviço e menor risco de falta de energia durante a manutenção.
Selecionar o equipamento elétrico correto fornece aos gerentes de data centers uma flexibilidade muito maior. Estão disponíveis gabinetes com unidades de controle de energia isoladas que podem ser removidas, reparadas e substituídas, enquanto o equipamento permanece energizado.
Gerenciamento unificado das operações
Conhecimento é poder. Em um data center o conhecimento preciso sobre a utilização de energia permite que você tome melhores decisões.
Ter um sistema de gerenciamento unificado que permita monitorar como e onde a energia está sendo usada em toda a sua instalação oferece muito mais flexibilidade. Com mais informações em mãos, é possível avaliar melhor as suas opções e agir com menos risco.
Para fornecer o suporte necessário à tomada de decisões, os sensores devem ser estendidos aos pontos mais próximo possível do servidor. Algumas instalações estão limitadas a medir apenas as métricas de energia mais elevadas, ou seja a energia total de TI, em comparação com a quantidade de energia do UPS. Embora útil, quando se observa as tendências gerais de consumo de energia, esse nível de detalhe é inútil ao tomar decisões de operações diárias.
É necessário que as informações venham diretamente dos servidores, como energia, temperatura, utilização da CPU, etc.
Os sensores podem monitorar o uso de energia no rack ou, melhor ainda, do servidor. A instalação desses sensores adiciona custos e complexidade ao sistema, de modo que os operadores, geralmente, adotam fases para a implantação. Os sensores podem ser adicionados aos locais que são de maior interesse. Em instalações altamente padronizadas, pode ser possível monitorar extensivamente alguns racks ou corredores e extrapolar as informações para a instalação como um todo.
Uma alternativa aos dispositivos físicos são os módulos não gerenciados que extraem dados de todas as fontes de TI disponíveis, armazenando-os em um banco de dados e transformando-os em informações comerciais úteis e que podem ser incorporadas na estratégia geral de automação de DCIM. Essa é uma tendência crescente e capaz de reduzir os custos de capital associados ao monitoramento.
Essas informações também podem servir a vários propósitos. Elas podem determinar a eficiência e o fim da vida útil dos servidores, com base na tecnologia atual disponível, realizando análises hipotéticas para orientar a colocação de servidores, monitoramento de integridade, contabilidade de custos e cobranças. Também podem direcionar o ajuste dinâmico da capacidade de resfriamento, bem como o limite de potência e de estrangulamento. Essa é a mais flexível das opções para as medições, porque não depende do hardware no que diz respeito ao equipamento de TI.
Mudar para corrente contínua
A corrente contínua (CC) está recebendo considerável atenção devido à sua maior simplicidade e confiabilidade, entre outros benefícios. Mudar de energia CA testada e comprovada para energia CC às vezes é vista como decisão radical, em relação aos padrões bem conhecidos. Mas soluções CC fornecem uma arquitetura simplificada para integrar diversas fontes de energia. Entre as muitas vantagens da tecnologia está a flexibilidade que ela adiciona à operação do data center.
No atual mundo CA, muitas vezes a energia é convertida entre os sistemas utilitários de energia e o servidor. Essas conversões exigem uma série de dispositivos que aumentam o custo de construção e operação de um data center e, ao mesmo tempo, reduzem a confiabilidade geral. Além do fato de que todos esses dispositivos desperdiçam energia, eles também exigem espaço físico e movimentações para a manutenção.
Considere um armário lotado ou uma garagem bagunçada. O fato de eles oferecerem pouco espaço livre limita a sua capacidade de trabalhar e organizar os seus conteúdos com mais eficiência. O mesmo acontece nos data centers. Menos espaço significa menos flexibilidade para operar a instalação e limita as opções de expansão. O número relativamente menor de dispositivos de transmissão/conversão de energia necessários em sistemas CC pode disponibilizar um valioso espaço livre ou mitigar partes significativas do custo de construção inicial.
O benefício desta escolha é diminuir a quantidade de dispositivos e reduzir a manutenção. Simplesmente há menos dispositivos que podem ser danificados ou que exijam manutenção preventiva, o que cria uma economia operacional de longo prazo para o usuário final. Menos componentes também aumenta a confiabilidade.
A redução de dispositivos de transmissão/conversão tem um efeito multiplicador em relação à manutenção reduzida. Cada um desses dispositivos gera um calor considerável, o que aumenta a carga de trabalho nos sistemas de climatização. Eliminar os grandes geradores de calor, como fontes de alimentação ininterruptas e PDU – Panel Distribution Unit traz uma redução significativa na carga de HVAC. E mais, a saída reduzida do sistema HVAC também irá gerar oportunidades de economia dentro da infraestrutura de cooling. Um benefício adicional da CC é a sua capacidade de integrar mais facilmente fontes de energia alternativas.
No momento, todas as fontes de energia armazenadas e alternativas são baseadas em CC. Turbinas eólicas, fotovoltaicas e células solares, ultra capacitores, células de combustível geram energia em CC ou possuem um link de corrente contínua, antes que a energia seja convertida em CA.
Essas fontes podem ser adicionadas a um sistema CA existente com as repetidas conversões CA/CC – inversões e retificações – ou simplesmente integradas em um sistema CC por meio de conversores de tensão CC-CC altamente eficientes, simples e confiáveis.
Mesmo com o ganho de flexibilidade e outros benefícios documentados para energia de corrente contínua, há um debate considerável sobre se é sensato ou não converter de AC para CC.
Mas a maioria dos profissionais planeja data centers já considera a CC como uma fonte de energia primária ou como uma alternativa econômica e confiável como backup. Com modernos dispositivos de controle de energia, a CC se tornou muito mais simples e eficiente do que há alguns anos. Há uma significativa oportunidade de reduzir o espaço, aumentar a eficiência e a flexibilidade. Portanto, os sistemas CC merecem atenção.
Conclusão
A incrível taxa de crescimento das transações de data center não mostra nenhum sinal de nivelamento. Para acompanhar este crescimento e atender de forma confiável às demandas dos usuários, os gerentes de data centers precisam incorporar a maior flexibilidade possível. Para operações atuais e data centers ainda em fase de planejamento, os operadores têm uma longa lista de opções disponíveis capazes de garantir a flexibilidade de suas tecnologias, sistemas e processos. Ao criar flexibilidade na infraestrutura, as companhias estarão mais bem preparadas para se adaptar às mudanças tecnológicas e industriais.
