Consumare meglio, consumare meno

I consumi elettrici non fanno generalmente parte dei fattori che influenzano il disegno e la progettazione di un data center e di un'infrastruttura IT in genere. Questo, a dispetto del fatto che i costi relativi ai consumi di elettricità possono spesso essere superiori a quelli dell'intero sistema elettrico, inclusi gli UPG, e a volte perfino dell'intera infrastruttura di Information Technology di un'azienda.
Anche dal punto di visto della gestione delle spese le condizioni sono tradizionalmente tali da rendere difficile comprendere quanto veramente l'IT incida sui costi generali di un'azienda e quali interventi possano eventualmente essere posti in essere per diminuire questi costi: la fatturazione relativa ai consumi elettrici avviene spesso con tempistiche che non permettono di collegare la variazione dei consumi – e dei costi – ad eventuali interventi sulla rete elettrica o sulle macchine, e di valutarne quindi l'efficacia; i costi per l'alimentazione elettrica ricadono, generalmente, all'interno di un capitolo di spesa diverso da quello della vera e propria gestione dell'IT; differenziare i consumi elettrici dell'IT e dei data center da quelli relativi al resto dell'azienda è spesso difficile, quando non impossibile.
Eppure, secondo gli studi più autorevoli, con la semplice applicazione ai data center e all'IT di principi di disegno e progettazione, e di più precise modalità di divisione delle singole voci di spesa – modifiche di fatto a costo zero o quasi – un'azienda può ottenere risparmi tra il 20 ed il 50 percento. Un intervento sistematico può far arrivare questi risparmi addirittura fino al 90% delle bollette elettriche.
Si stima che, in un tipico data center, la spesa per ogni kW di carico di lavoro dell'IT si aggiri intorno ai 10mila dollari in dieci anni. Prendendo in esame un datacenter da 200 kW di carico IT, la spesa per dieci anni sale all'astronomica cifra di $4.000.000,00 oltre tre milioni di euro. Un valore di spesa che tutti i professionisti ed i manager del mondo dell'IT dovrebbero essere in grado di conoscere ed attaccare.
Dove va a finire l'energia? Di regola, circa metà dell'energia utilizzata in un data center va ad alimentare l'elaborazione dei dati, il carico di lavoro dell'IT - la restante metà serve, in pratica, a mantenere in vita il sistema stesso. Importante tenere in considerazione che tutta l'energia consumata dall'IT – indipendentemente dall'utilizzo finale, per l'elaborazione dati o per l'alimentazione del sistema in sé – finisce in emissioni di calore che vengono espulse verso l'esterno.

[tit:Come si misurano i consumi elettrici?] Quando si parla di consumi elettrici, molta attenzione – ed enfasi – viene posta sui termini "efficienza" e "miglioramento dell'efficienza". Se per quanto riguarda questo secondo termine il significato è decisamente palese – si tratta dell'innalzamento del livello di efficienza di un sistema, il problema è cosa si intende esattamente per "efficienza", almeno per quanto concerne la valutazione della quantità dei consumi di un datacenter. Per esempio, se due diverse macchine nello stesso data center hanno un'efficienza del 50% e dell'80% rispettivamente, non è chiaro come tradurre questi due valori in un parametro univoco che possa poi essere usato come indicatore di costi reali.
In effetti, i costi elettrici dipendono dalla quantità di corrente che fluisce attraverso una macchina. Ma alcune macchine – computer e lampade, per esempio –  hanno una percentuale di efficienza pari a 0: un dato che, peraltro, non aiuta a comprendere il loro effettico costo (che è comunque elevato).
Una misurazione più attendibile dei costi del sistema elettrico è possibile se, invece, della metrica dell'efficienza si utilizza quella dei consumi elettici (il kW): una misurazione non ambigua e semplice, che permette di sommare i consumi di ogni singola macchina o dispositivo, indipendentemente dalla tipologia, e di ottenere il costo totale dei consumi elettrici dell'intero sistema.


Distribuzione dell'utilizzo dell'energia elettrica in un data center

[tit:Il valore di un Watt] L'energia viene venduta in unità di energia denominata kilowattora (kWh), la quantità di energia trasferita in un'ora ad un livello di potenza di 1000 Watt (1 kW). La distinzione tra potenza ed energia è molto importante per l'analisi economica: i primi sono associati ai sistemi che forniscono energia e aumentano il livello di potenza del sistema - sistemi UPS, generatori, condizionatori e climatizzatori, distributori di potenza; i secondi sono quelli associati ai consumi veri e propri.
Un concetto-chiave da comprendere è che ogni riduzione del consumo di energia può ridurre i costi relativi alla capacità di potenza così come quelli per l'infrastruttura che alimenta e distribuisce energia al sistema. Perché questo succeda, però, è fondamentale che i risparmi siano dovuti a modifiche permanenti, non temporanee. Queste non hanno effetto sulla capacità di potenza, al contratio delle prime (che sono quindi più efficaci anche in prospettiva futura e permettono una migliore programmazione di costi e investimenti a lungo termine).

La riduzione dei consumi di energia nell'IT
Chiaramente, la fonte principale di consumi è la potenza richiesta dall'IT, che contribuisce alla bolletta elettrica direttamente – con i consumi legati al suo lavoro – ed indirettamente – con i consumi legati al funzionamento dell'infrastruttura per il condizionamento, la ventilazione, la distribuzione e così via.
È fondamentale che tutte le persone che lavorano nell'IT siano consce di quanto sia importante il contributo di ognuno di loro nel contenere i consumi (e quindi la bolletta elettrica dell'azienda). In realtà, questa attenzione è tradizionalmente molto bassa, a partire dalla scarsa chiarezza che i produttori (i vendors) offrono in questo campo. La grande attenzione posta sui temi dei consumi energetici di questi ultimi anni ha, però, portato a grandi progressi in questo settore.

[tit:Gli approcci alla riduzione dei consumi nell'IT]
• Azioni operative: eliminazione dei sistemi obsoleti, introduzione di modalità operative più efficienti dal punto di vista dei consumi di energia e, infine, migrazione verso piattaforme hw più efficienti;
• Pianificazione: virtualizzazione e standardizzazione

Azioni operative: eliminazione dei sistemi obsoleti
Molti data center hanno server dotati di tecnologie obsolete e non più effettivamente utilizzati, se non per l'archiviazione di dati o altre attività non strettamente operative. Censire questi server, e tutte le tecnologie e applicazioni di cui dispongono, può essere utile per verificare quali e quanti di essi possano essere eliminati, e quali risparmi – in consumi elettrici diretti ed indiretti, in spazi resi nuovamente disponibili – possano essere ottenuti con la loro eliminazione. Un'opportunità simile è offerta in quesi casi in cui l'esistenza di più piattaforme potrebbe consigliare il consolidamento dell'infrastruttura IT su nuovi server. Una soluzione diversa dalla virtualizzazione che vedremo più avanti.
Nella gran parte di queste situazioni si possono raggiungere risparmi nell'ordine del 20% nei consumi elettrici, a cui bisogna aggiungere i risparmi in termini di spazi liberati ed eventualmente riutilizzabili per nuovi server.

Azioni operative: introduzione di modalità operative più efficienti dal punto di vista dei consumi di energia
Molti server dispongono di funzionalità per la gestione che permettono di ridurre i consumi di energia in momenti di basso carico di elaborazione. Questo non era vero fino a pochi anni fa, quando i consumi di potenza dei dispositivi IT era costante nel tempo ed indipendentente dal carico elaborativo. Se un'azienda dispone ancora, nel suo parco-server, di macchine non dotate di queste funzionalità, dovrebbe eliminarle e sostituirle con altre più moderne. Se, invece, questa funzionalità è presente ma disabilitata per scelta dal produttore, allora dovrebbe cercare di farla abilitare.

Azioni operative: migrare verso piattaforme hw più efficienti
Molti data center dispongono di server "a bassa densità", generalmente tra i tre ed i cinque anni di vita, che consumano quanto i server di tipo blade ma occupano uno spazio maggiore. Migrare i singoli server non ridurrebbe i consumi totali di corrente, al contrario, potrebbe perfino aumentarli. Permetterebbe, in compenso, di aumentare la densità del singolo server.
I server blade emettono la stessa quantità di calore dei server tradizionali, ma in un'area più ridotta: questo crea la percezione – non corretta, peraltro – che emettano maggiore calore. La concentrazione di calore in un'areale ridotto può comunque causare scompensi nel sistema di ventilazione e raffreddamento, a causa della più elevata differenza di temperatura tra l'area immediatamente circostante al server blade ed il resto del locale. Proprio per ovviare a questo possibile problema, i server blade sono dotati di piccole ventole supplementari.


Una delle diverse famiglie di server che fanno parte dell'offerta IBM. In questo caso, la PS Family

Le loro caratteristiche generali, comunque, li mettono in grado di assicurare una riduzione dei consumi di energia del 20% circa. Per determinare il reale fattore di risparmio nel caso di una migrazione server per server – generalmente non consigliabile, in ogni caso – i consumi di ogni server esistente andrebbero paragonati a quelli di ogni possibile sostituto di tipo blade. L'unità di misura da utilizzare è la prestazione in watt metrici. Dell, HP, IBM forniscono strumenti di personalizzazione in grado di monitorare in modo accurato le prestazioni dei server blade secondo le diverse configurazioni possibili.
Migrare, però, non rappresenta la migliore tra le strategie disponibili per migliorare l'efficienza energetica e diminuire i consumi di energia. Da questo punto di vista, consolidamento e virtualizzazione rappresentano le scelte migliori.

Pianificare: virtualizzazione
Riducendo drasticamente il numero dei server necessari, la virtualizzazione dei server porta ad una decisa riduzione delle necessità di alimentazione dell'IT. Eliminare un server significa eliminare anche la necessità di fornire alimentazione per il suo carico di lavoro, per la ventilazione, per la climatizzazione e per il raffreddamento della macchina e dello spazio da essa occupato. Secondo la tecnologia del server, questo risparmio va dai 200 ai 400 Watt. In soldoni, si tratta di un risparmio immediato quantificabile in circa 300-400 euro all'anno, per un TCO totale tra i 6000 e gli 8000 euro nell'arco di dieci anni. Per ogni server eliminato in questo modo. Un risparmio che supera notevolmente il costo di ogni singolo server.

Pianificazione: standardizzazione
La standardizzazione ha effetti molto positivi sull'efficienza energetica di un server, e di un data center, anche senza la virtualizzazione. I server di tipo blade sono quelli più efficienti dal punto di vista elettrico. Le prestazioni di un server blade variano notevolmente secondo il modello e la tecnologia con cui sono costruiti. È spesso difficile prevedere quali saranno le prestazioni di un server blade, così gli utenti spesso scelgono quelli con le prestazioni migliori, anche senza necessità, accettando diu pagare un orezzo più elevato in termini di consumi. Con la virtualizzazione, la strategia di utilizzare le prestazini più elevate possibili si rivela il miglior approccio per minimizzare i consumi.