El Blog de Enrique Dans - Investigación y opinión acerca de los Sistemas y Tecnologías de Información

El PUE, o Power Use Efficiency, es uno de los ratios más simples y que se están popularizando más para introducir métricas que evalúen los data centers en función de su eficiencia energética. Corresponde al cociente entre el uso total de energía en un data center frente al consumo de los ordenadores contenidos en él: dado que habitualmente, alrededor de la mitad del consumo se emplea en tareas como refrigeración, este ratio nos da una idea muy clara de la cantidad de energía necesaria para mover nuestros equipos.

Un PUE de 2 supone que por cada watio empleado en hacer funcionar un equipo, hemos tenido que utiulizar otro watio más para enfriarlo y hacer llegar la electricidad hasta él, y era la magnitud habitual de esta métrica en los data centers norteamericanos según las estadísticas de la EPA de 2006, agencia que se ha marcado como objetivo obtener una reducción a 1.9 para el total agregado del parque de data centers en el año 2011. En los de más reciente construcción, diseñados ya con la idea de la eficiencia energética en la cabeza como variable importante que va a la línea inferior de la cuenta de resultados y por la que un número creciente de CIOs empiezan a ser evaluados, el PUE puede llegar a ser de 1.3.

Google ha publicado en su blog oficial las metricas de sus data centers, los mayores del mundo, y sorprende ver que el valor de sus ratios de PUE están entre 1.13 y 1.29, con una media ponderada de 1.21, muy inferior a los objetivos más optimistas de la EPA fijados para dentro de tres años. Lo comenta también GigaOM, “Google data centers more efficient than the industry average“. Todo un buen ejemplo de cómo plantearse un objetivo y cumplirlo: para una compañía como Google, la idea de Green IT no supone simplemente tener una conciencia más limpia y tranquila con respecto al uso de los recursos naturales; supone puro ahorro en la factura de electricidad. Mientras en las compañías irresponsables y con mentalidad antigua, el responsable de tecnología dice eso de “la factura de la luz no va a mi presupuesto, y por tanto me trae sin cuidado”, desesperando a empresas como Dell que ven como plantearon un enfoque hacia Green IT antes de que el mercado estuviese maduro para absorberlo; en las más evolucionadas, las métricas de eficiencia forman ya parte de la agenda del CIO, y se evalúan de la misma manera que las habituales de continuidad de negocio.

Toda una tendencia a tener cada vez más en cuenta.

Durante años, hemos podido ver carcasas avanzadas de PCs y modificaciones de todo tipo hechas por modders para refrigerar ordenadores personales mediante agua, obteniendo así un nivel superior de disipación de calor en el que acomodar mejor procesos de overclocking, y un sistema habitualmente más silencioso. La aplicación de este tipo de sistemas a los data centers, sin embargo, resultaba más bien escasa, de manera que étos se veían restringidos a la refrigeración mediante aire acondicionado, que tradicionalmente llega a suponer en torno a un 50% de la factura eléctrica de una instalación convencional.

IBM acaba de publicar una interesante nota de prensa, “IBM Turns on the Water for Energy-Efficient Supercomputer“, en la que revela un importante avance en la búsqueda de la eficiencia energética en los data centers: un sistema de refrigeración mediante agua que permite el acceso directo practicamente hasta el interior de sus microprocesadores Power 6, permitiendo así la evacuación del calor donde es generado con más intensidad. En la generación actual de la tecnología, denominada Hydro-Cluster, lo que es enfriado mediante agua son placas de cobre situadas inmediatamente sobre cada microprocesador. Pero en la siguiente generación, se espera que el agua discurra directamente por dentro de los procesadores, como puede verse en este vídeo explicativo, y que pueda ser reutilizada para otros usos, como calefacción, etc. El agua es unas cuatro mil veces más eficiente que el aire para la disipación de calor, de manera que se prevé una ganancia del alrededor de un 40% en los costes energéticos asociados con el enfriamiento del data-center. Además, el nivel adicional de enfriamiento permite acumular más placas en cada rack, posibilitando ahorros de espacio.

A falta de información sobre cuestiones como la cantidad de agua utilizada y su tipo (si es preciso destilarla, por ejemplo, para evitar problemas de impurezas o corrosión, los costes implicados en ese proceso podrían ser importantes), el anuncio de IBM se encuadra en la tendencia que llevamos tiempo mencionando: la medición de los data centers por factores distintos a los convencionales, y el protagonismo de los temasrelacionados con la llamada Green IT.

Me publican en Capital este artículo, “La tecnología se vuelve verde“, de tipo muy introductorio acerca de los temas de Green IT en los que empecé a trabajar hace cierto tiempo. Una visión general incluyendo fabricación eco-responsable de componentes electrónicos, reciclaje y recogida de artículos usados, y un énfasis algo mayor en los temas relacionados con uso eficiente de la energía en data centers, refrigeración, virtualización, etc. sobre los que he escrito ya algunas veces por aquí bajo la etiqueta Green IT.

Es una de las tendencias más marcadas en gestión de tecnología: la orientación hacia la eficiencia energética, o Green IT. Los responsables de data centers empiezan a ver cada día mas como se les mide por un parámetro en el que hasta ahora tiraban con pólvora del rey, el consumo y la eficiencia energética, y empiezan a aparecer curiosos efectos colaterales: países como Islandia, por ejemplo, se convierten en la nueva “tierra de promisión” para los data centers (vía Slashdot)por una cuestión tan sencilla como su temperatura media: poder utilizar directamente el aire exterior en lugar de aire acondicionado supone un ahorro considerable (el aire acondicionado suele suponer en torno al 50% del consumo energético de un data center), y beneficiarse de una energía barata obtenida en gran medida mediante instalaciones geotérmicas, de un adecuado nivel de conectividad, una total estabilidad política y unos elevados niveles de educación. Islandia ofrece el coste más competitivo para este tipo de instalaciones, más bajo que lugares como India en función de sus bajos costes laborales unitarios, y se plantea atraer a empresas como Google o Microsoft para que piensen en el país como una opción interesante.

En Suiza, se lo plantean de otra manera: usan el calor generado por un data center para climatizar una piscina (vía Barrapunto)…

Tenía pendiente escribir un poquito sobre el tema de green IT, un área en la que estoy entrando por pura derivación natural, que después de todo algo le queda a uno de biólogo, y de cara a introducirlo en el temario de mis cursos. Esta entrada, por tanto, será de una simpleza insultante para personas especializadas en la materia, se trata de una mera iniciación.

Visto de una manera básica, el tema de green IT cubre tres aspectos fundamentales: la reducción en el uso de materiales peligrosos en la fabricación de productos tecnológicos, la reciclabilidad o biodegradabilidad de los mismos, y en tercer lugar, donde me estoy centrando de una manera más específica, en la optimización de la eficiencia energética en su uso. En las dos primeras áreas se están obteniendo progresos muy importantes: se estima que la denominada e-waste supone en torno al 2% de la basura sólida municipal generada en economías desarrolladas, y sobre esta basura, existen más de mil componentes fuertemente nocivos que los fabricantes deben minimizar en la medida de lo posible. La reciclabilidad o biodegradabilidad incide en el mismo tema, intentando el establecimiento de políticas en este sentido, recogida de máquinas obsoletas, programas de donación y reutilización, etc. Pero es en el tercer área donde las empresas usuarias tienen más posibilidades de mejora: la eficiencia energética de los data centers.

En primer lugar, es preciso entender que la idea de green IT no es hablar de buenos deseos o de mundos mejores: eso no es causa, sino consecuencia. Tampoco existe un estado en el cual “te conviertes en verde”, sino que se trata de un camino, una aspiración. Pero es importante entender que se trata de hablar del bottom line, de resultados económicos, de puro ahorro energético. En torno al 10-20% del consumo eléctrico hoy en día se destina a data centers, con un crecimiento sumamente agresivo.

Para pensar en estas dimensiones, hay que tener en cuenta varios factores: la eficiencia energética de las máquinas como tales, el número de componentes que gastan energía, y la disipación del calor generado incluyendo la energía utilizada por refrigeración e iluminación. Se habla del burden factor, la razón entre la cantidad de energía suministrada a un servidor, y la necesaria para enfriarlo, un número habitualmente comprendido entre 1,8 y 2,5. El aire acondicionado, de hecho, es uno de los principales componentes del gasto energético de un data center, habitualmente en torno al 50%. De ahí que cuestiones como la forma de los servidores sean fundamentales: los blade servers, por ejemplo, permiten aprovechamientos energéticos muy superiores mediante la centralización de componentes como la refrigeración o la alimentación ininterrumpida (UPS): más máquinas en un sólo rack, que se enfría además de una manera más eficiente. El diseño de los flujos de aire en el data center, o el mantenimiento de condiciones de humedad adecuadas son factores muy importantes, y determinados además por la localización geográfica: sitios como Irlanda, por ejemplo, con humedad y temperatura adecuada, poseen de entrada mejores condiciones que un lugar en medio de un desierto, y reducen la factura en aire acondicionado o humidificación. Otros factores de interés, por ejemplo, son el uso de Linux, que permite un control del kernel y otros componentes, y mejora las posibilidades de ahorro.

Otro factor importante es el número de máquinas necesarias, momento en el que empezamos a hablar de la virtualización como tecnología de interés: los servidores son una de las cosas que se pueden virtualizar en IT, y con el tiempo y la evolución de la tecnología, hemos ido pasando de virtualizaciones con ratios de 4:1 (cuatro servidores virtuales en cada ordenador físico), y por tanto un 75% de reducción, hasta valores de 8:1 (87.5%), 10:1 (90%) o bastante más elevados. El proceso no sólo provoca una reducción del espacio y del número de componentes a alimentar (no sólo ordenadores, sino también UPS, firewalls, balanceadores de carga, etc.), sino también otros beneficios relacionados con la flexibilidad: los servidores virtuales pueden trasladarse o replicarse con mucha más facilidad, permiten mejores estrategias de cara a la recuperación de desastres, y ofrecen un uptime mucho más elevado.

Hablamos de tecnologías que llevan ya un cierto tiempo de desarrollo, y que están generando ahora muchísimo interés: no en vano algunas de las salidas a bolsa más fulgurantes de los últimos meses son de compañías que ofrecen tecnologías de virtualización. Pero sobre todo, hablamos de posibilidades reales al alcance de todas las compañías, de una evolución en las métricas de control de los data centers, de un interés cada vez mayor por componentes de última generación con mayor eficiencia energética (iniciativas del estilo del EnergyStar para electrodomésticos), y de ahorros que van directos a la cuenta de resultados.

Algunos enlaces interesantes:

• The Green Grid (consorcio sectorial)
• The evolution of Green IT (Enterprise Data Center), de Cisco
• Green Computing (Wikipedia)
• Virtualization (Wikipedia)
• Entrevista con el Dr. Mendel Rosenblum, Chief Scientist de VMWare (GigaOM)
• Build a green datacenter (Microsoft)
• Virtualization - Microsoft
• Virtualization - IBM
• Virtualization - Sun
• An introduction to virtualization (VMWare)

Cisco acaba de publicar el vídeo que tuve la oportunidad de hacer desde su centro de telepresencia en Shanghai, titulado “Virtualisation and the green debate”. Me entrevista Maggie Lee, interviene también Phil Andrews (Director European Data Centre Strategy de Cisco), y está incluido en una serie dedicada a los Data Centres. Es el primer producto resultante de una línea de trabajo que he iniciado recientemente sobre temas relacionados con Green IT, y es puramente introductorio, cubriendo el concepto de virtualización y su impacto sobre los data centers.

Un artículo en Business Week, “The virtues of virtualization“, pone de relieve el fuerte crecimiento del interés en la virtualización, sin duda una de las más fuertes apuestas de futuro dentro del ámbito tecnológico. El artículo resalta la buena marcha bursátil de VMWare, una de las compañías estrella en este terreno, y habla de un mercado en fuerte crecimiento que se prevé alcanzará unos quince mil millones de dólares en el año 2011.

Gran parte de las comentadas “virtudes de la virtualización” provienen de aspectos vinculados con el área de la denominada “green IT”: los grandes ahorros en costes y eficiencia energética que pueden obtenerse gracias a la virtualización de servidores. Se trata, precisamente, de un aspecto que estoy comenzando a introducir en el curso de Sistemas de Información. Se calcula que por cada doscientos servidores virtualizados, las grandes empresas pueden llegar a ahorrarse en torno a un millón de dólares en un plazo de tres años, una cantidad que de por sí justifica en gran medida el fuerte interés en torno a este tipo de tecnologías. En empresas más pequeñas se estiman unos setecientos dólares y casi diez mil kW.h por cada servidor virtualizado, además de importantes ahorros en espacio y en necesidades de climatización.

La reducción más habitual y practicada a nivel de centros de proceso de datos es de 4:1, cuatro máquinas virtuales sobre cada ordenador físico, lo que supone una reducción de un 75%, aunque se puede llegar a ratios de 8:1 (87.5%) o de 10:1 (90%). El paso a máquinas virtualizadas supone un incremento del tiempo de funcionamiento efectivo (reducción del downtime), un incremento de la flexibilidad en caso de averías de hardware (una máquina virtual puede ser trasladada a otra plataforma de manera prácticamente inmediata), así como mayores facilidades de cara a la realización de backups y procedimientos de recuperación en caso de desastre.