Club des Responsables d Infrastructures et de Production L OBSERVATOIRE ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE

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1 Club des Responsables d Infrastructures et de Production LiVRE BLANC L OBSERVATOIRE des Directeurs d Infrastructures et de Production ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Chaîne du management Rôle de l urbaniste RoI, Capex, Opex et QoS Refroidissement du data centre Taux de charge, résilience et rendement En annexe : Guide des bonnes pratiques d urbanisation des salles informatiques Groupe de Travail Data centre & IT Durable Pilotes : André Eledjam (Société Générale) et Dominique Roche (Orange) Coordination éditoriale : Arnaud de Moissac (Earthgrid /SFR), Pierre Mangin (CRiP) mai 2014

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3 Table des matières Editorial 4 Remerciements 5 1. Introduction 6 A. Urbanisation 6 B. Chaîne du management de l énergie et urbanisation 7 2. Définitions 8 3. Périmètre de l urbanisation 10 A. Le refroidissement 10 B. Types de matériel et leurs particularités 16 C. L urbanisation et le rôle de l urbaniste L urbanisation: bonnes pratiques, seuil d engagement 17 A. Urbaniser / ré-urbaniser / optimiser. De quoi parle-t-on? 17 B. Calcul des gains et RoI 18 C. Site existant 18 D. Site hébergé 19 E. Nouveau site Gestion Technique Centralisée, Monitoring et référentiel Taux de charge et résilience du data centre 21 AnnexeS Tableau des unités de mesures Guide des bonnes pratiques 23 PAGE 3

4 Edito rial A l heure où directions financières et directions générales reconnaissent pleinement le poids financier non négligeable de leur partie ICT et rejoignent les DSI pour constater celui récurrent et peu compressible du data centre, il devient crucial d en optimiser les coûts. Cette démarche va d autant plus s imposer que, à partir de 2015, la libéralisation du marché de l énergie va s accélérer et les tarifs de l électricité, même négociables, ne tendront pas à la baisse, bien au contraire. Parmi les leviers de la modernisation du data centre, un facteur existe dont beaucoup de responsables IT n ont pas encore mesuré toutes les potentialités conséquentes : son «urbanisation». Ce terme d urbanisation n est pas nouveau. Appliqué au SI, il renvoie à un savoir-faire en matière d ingénierie informatique - voire de re-engineering - visant à en améliorer l organisation de façon continue, en créant des processus vertueux, afin de s assurer que le niveau opérationnel obtenu ne se dégrade pas dans le temps. Pour l essentiel, il s agit d obtenir une meilleure efficacité et agilité du SI et d en diminuer les coûts d exploitation en tirant le meilleur parti possible des ressources en place. L urbanisation participe donc au processus de rationalisation et d optimisation et donc de modernisation et de transformation. Ses principaux leviers s appuient sur une refonte ou réaménagement de l architecture globale du SI, elle-même alignée sur l organisation stratégique et sur les priorités business de l entreprise. L urbanisation du SI touche donc également à la gouvernance, au management et à l exploitation. Il était donc pertinent d examiner en détail comment appliquer ces principes d urbanisation à la sphère du data centre, grande consommatrice d énergie, de mètres-carrés, ainsi que de ressources humaines engagées par des astreintes fortes. Outre un contenu didactique sur la description et les avantages à tirer de l urbanisation d un data centre, ce Livre blanc présente également, en annexe, un Guide pratique, largement illustré de photos permettant de visualiser l application, sur le terrain, de nombreuses recommandations. PAGE 4 Jean-Marc Bernet PSA Arnaud de Moissac Earthgrid / SFR

5 Remerciements Ce Livre blanc, pour l essentiel, a été rédigé par Jean-Marc Bernet (PSA) et Arnaud de Moissac (EarthGrid / SFR), avec l assistance éditoriale de Pierre Mangin (CRiP). Il est le fruit des travaux du Groupe de travail Data Centre & IT Durable au sein du CRiP, dont les pilotes sont André Eledjam (Société Générale) et Dominique Roche (Orange). Parmi les contributeurs, il convient de remercier notamment : Jean-Marc Alberola Airbus Anne-Laure Marche Airbus José Pedro Machado Orange Henri-Claude Moreau PSA Gilles Deligand CPI Christophe Calange Crédit agricole Stephane Aubry Société Générale Philippe Bernardini MIPIH Eric Zimmermann La Banque Postale Philippe Héritier Administration des Douanes PAGE 5 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

6 1Introduction A. Urbanisation Urbaniser un data centre, c est structurer l occupation physique de ses salles en fonction des différents flux présents afin d optimiser son fonctionnement, sa maintenance, ses coûts d investissement (capex) et d opérations (opex). Une salle héberge des baies qui contiennent des équipements dédiés aux services ICT (Information Communication Technology) ainsi que des équipements d infrastructures permettant aux services de fonctionner tels que des tableaux électriques ou des armoires de climatisation. Les flux rencontrés dans une salle de data centre sont : - le refroidissement (air ou eau) - l alimentation électrique (AC ou DC) - les réseaux IT et Telecom (LAN, SAN, WAN ) - la circulation des personnes et des biens - la sécurité (incendie, serveurs ) L urbanisation agit sur les trois éléments principaux du DC : - les services cœur de métier (hardware et software) - les surfaces utiles (m²) - les utilités associées au data centre (Refroidissement, Puissance, Protection incendie) Plus l urbanisation est prise en compte en amont des processus, moins elle coûte et plus elle est efficace. Par exemple, son impact sur le rendement d un data centre au travers du cycle de vie d un serveur : PAGE 6 Figure 1: Impact de l urbanisation sur le rendement du Data centre

7 Ici, on constate que si l urbanisation lors de la conception permet d améliorer fortement le rendement d un data centre, son non-respect dégradera le rendement lors des phases opérationnelles. La phase d exploitation permet une ré-urbanisation au fil de l eau et donc une amélioration du rendement. B. Chaîne du management de l énergie et urbanisation L urbanisation est souvent associée à des notions d efficacité énergétique. Pourtant, elle n y contribue qu indirectement. En effet, elle n agit que sur la distribution des utilités sans pour autant changer la charge thermique de la salle ni les besoins en puissance des équipements ICT, comme nous le verrons plus tard. Figure 2: Gain sur l efficacité énergétique On constate, par ailleurs, qu un des leviers les plus puissants, le rendement des équipements, a un effet potentiellement négatif sur le PUE (Power Usage Effectiveness) du data centre puisqu il diminue la consommation des serveurs, donc la charge globale du data centre et finalement son rendement. Ce constat rappelle deux points essentiels : le rendement n est pas le seul indicateur à prendre en compte, la consommation globale l est aussi. Le PUE n est pas un indicateur fiable, d où la création d un nouvel indicateur normalisé (suivant la norme européenne ETSI ES ) : le DCEM (Data Centre Energy Management). L indicateur clé global de performance, le KPI Global DCEM, est défini dans le document ETSI GS OEU 001. A retenir : > La première raison pour urbaniser n est pas la baisse de la consommation du data centre. PAGE 7 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Fiche Pratique

8 2Définitions Consommation de référence Référence(s) quantifiée(s) servant de base pour la comparaison de performances énergétiques [Source ISO/CEI/DIS ] NOTE 1 : Une consommation de référence reflète habituellement une période donnée. NOTE 2 : Une consommation de référence peut être ajustée à l aide de facteurs ayant une incidence sur l usage et/ou la consommation énergétique, tels que le niveau de production, les degrés/jour (température extérieure), la période d occupation, etc. Consommation énergétique Quantité d énergie utilisée [Source ISO CEI DIS , ] NOTE : La consommation énergétique peut être quantifiée avant/après et/ou avec/sans action d amélioration de la performance énergétique. Data centre (UK, FR) ou Datacenter (US) Structure ou groupe de structures dédiées à l hébergement, l interconnexion et l exploitation d équipements de type ICT ayant pour fonction le stockage, le traitement de données et leur transport par la mise à disposition d infrastructures assurant l alimentation électrique, le contrôle de l environnement d hébergement avec le niveau de résilience et de sûreté nécessaire pour garantir le niveau de disponibilité requis. Économie d énergie Réduction de la consommation énergétique par rapport à une consommation de référence. NOTE 1 : L économie d énergie peut être effective ou attendue. NOTE 2 : L économie d énergie peut être le résultat de la mise en œuvre d une ou de plusieurs actions ou d une amélioration autonome. Énergie Capacité d un système à produire une activité externe. NOTE 1 : Le terme «énergie» est couramment utilisé pour l électricité, les combustibles, la vapeur, la chaleur, l air comprimé et d autres vecteurs similaires. NOTE 2 : Dans le SI, l unité d énergie cohérente est le joule, (J). Cependant pour des raisons de facilité, il est d usage d utiliser le kwh comme unité d énergie (voir tableau de conversions en annexes). PAGE 8 [Source ISO/CEI/DIS ] Source NOTE 2 [ISO 50001]

9 Performance énergétique Résultats mesurables liés à l efficacité énergétique, à l usage énergétique et à la consommation énergétique [SOURCE : ISO/CEI/DIS , 3.3.1] Process ou procédé Toutes les étapes nécessaires à la fabrication d un produit ou à la réalisation d un service Puissance La puissance est la quantité d énergie par unité de temps fournie par un système à un autre. La puissance correspond donc à un débit d énergie. NOTE 1 : Dans le SI, l unité de puissance cohérente est le Watt (W). 1W est équivalent à un flux d énergie de 1 Joule pendant 1 seconde. NOTE 2 : Dans le SI, l unité usuelle est le Volt Ampère (VA). 1W = 1VA x cosp Utilité Énergie transportée, nécessaire pour les procédés de production et les auxiliaires NOTE 1 : Une utilité peut être générée sur site, hors site ou achetée à une tierce partie. Exemple : vapeur, eau chaude, eau glacée, air comprimé, électricité AC ou DC, etc. PAGE 9 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

10 3Périmètre de l urbanisation Les flux concernés par l urbanisation des salles sont les suivants : - le refroidissement (air, eau, ou autre fluide réfrigérant), - l alimentation électrique (AC ou DC, normale et secours), - les réseaux IT et Télécom (LAN, SAN, WAN ), - la circulation des personnes et des biens, - la sécurité (incendie, serveurs ). Ces flux sont décrits avec plus de précisions et étudiés plus en détails dans les parties qui suivent. A. Le refroidissement Le refroidissement représente le deuxième poste énergétique après celui de la puissance «utile» (ressources serveurs, stockage, sauvegarde, réseau...) dans un data centre. Ce poste est souvent mal appréhendé par les entreprises car peu d entre elles possèdent des compétences en génie thermique et climatique. C est pourtant un point critique dans l urbanisation d une salle puisque les technologies de refroidissement des serveurs doivent être choisies en fonction des caractéristiques techniques (conditions de fonctionnement) et physiques (densité) de ceux-ci. Ceci sous peine de dysfonctionnement des équipements ou de sur consommation Notions de génie climatique et leur impact sur notre perception du refroidissement des salles : Transformation de l énergie électrique en chaleur : L énergie électrique consommée par les équipements d information et de communication situés dans une salle informatique se transforme en : - énergie thermique due à la résistance électrique des composants électroniques (effet joule) - énergie mécanique pour l entrainement des moteurs (alimentations, robots, lecteurs, disques...) - énergie rayonnante essentiellement à travers des diodes électroluminescentes et autres afficheurs. Suivant le principe de conservation de l énergie, la grande partie de l énergie transformée en énergie mécanique et rayonnante subit une deuxième transformation en énergie thermique (nous négligerons la perte d énergie cinétique et potentielle des moteurs). PAGE 10

11 En première approximation nous pouvons supposer qu une consommation électrique d un Watt d un équipement ICT se transforme en 1 Watt d énergie thermique. Autrement dit : une baie de serveurs de 1000W est équivalente à un radiateur électrique de 1000W. Échanges thermiques : Le transfert d énergie sous forme de chaleur entre un objet et son environnement direct peut se faire suivant 3 modes : - conduction, - convection, - rayonnement Le refroidissement des équipements se fait, en général, par convection et conduction avec de l air. Cet air est lui-même refroidi par transfert thermique par l intermédiaire d un échangeur. Cet échangeur peut être alimenté par : - un réseau d eau glacée, - de l air extérieur ou refroidi, - un fluide frigorigène. Les différents types d échangeurs utilisés sont notamment: - les Conditionneurs Recycleurs d Air ambiant ou armoire de climatisation à recyclage (CRAC), - les Centrales de Traitement d Air (CTA), - les Unités de recyclage entre allée chaude et allée froide, - les portes ou tiroirs de baie réfrigérés. La capacité de refroidissement (puissance thermique de l échangeur en kw) est définie par : Avec : P = m 1 c 1. T 1 - le débit massique du fluide primaire (kg/s) dit fluide froid - la capacité calorifique du fluide (W/g) - l écart de température ( K) entre l entrée et la sortie côté primaire PAGE 11 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

12 Quelques idées fausses 1 ère fausse idée : La diminution de la température du fluide primaire ne permet pas d augmenter la puissance de refroidissement de l échangeur, elle permet seulement la diminution de la température de sortie au secondaire de l échangeur avec le risque d augmentation de la condensation et de diminution de la puissance sensible de l échangeur. De plus, cette action aura également pour effet de modifier les caractéristiques de production de froid primaire entrainant : - une diminution de la puissance disponible, - une diminution du rendement de transformation d environ 7 à 8% (surconsommation électrique). 2 ème fausse idée : L augmentation du débit primaire au-delà de la valeur constructeur ne permet pas d augmenter la puissance de refroidissement de l échangeur. En effet l échangeur est dimensionné pour une puissance donnée. Si une des valeurs de fonctionnement varie, les autres paramètres compenseront (dans cet exemple la température de sortie de l échangeur va diminuer.) Cette action a un double effet pervers, côté production primaire : 1 - augmentation excessive de la consommation d énergie des pompes s il s agit d un réseau d eau (augmentation des pertes de charge dans l échangeur), 2 - perte de puissance de la production d eau glacée due à une température de retour d eau trop basse. La puissance disponible au secondaire de l échangeur se calcule suivant la même formule appliquée au fluide secondaire (dit fluide chaud), en principe de l air, multiplié par l efficacité de l échangeur : P = η.m 2 c 2. T 2 L efficacité ou performance de l échangeur est donc fonction : - de la température d approche qui est la moyenne logarithmique des différences de température (LMTD). NB : Plus cet écart est grand, plus l échange est facile à obtenir (diminution de la surface d échange et du coût), - de la surface d échange (A), - du coefficient de transfert propre à la technologie utilisée (U) P = U. A. LMTD PAGE 12

13 Quelques idées fausses (suite) 3 ème fausse idée : La diminution de la température de consigne d ambiance ne permet pas d éliminer les points chauds. En effet, cela aura pour effet d abaisser la température de retour coté secondaire et donc de faire diminuer la LMTD. En conséquence : - la performance de l échangeur diminue, - la puissance utile diminue, - la consommation d énergie côté primaire augmente. Consommation électrique de la distribution hydraulique et aéraulique : Les pompes et ventilateurs sont entraînés par des moteurs électriques. La consommation électrique d un moteur électrique est proportionnelle à la puissance mécanique nécessaire au déplacement du fluide. La puissance mécanique dépend du débit du fluide et de la perte de charge du réseau (résistance du circuit ou différence de pression). La conséquence est que, lorsque l on double le débit dans une même canalisation, sa perte de charge se trouve multipliée par 4 et la consommation électrique nécessaire à ce service est multipliée par 8. De plus, les pompes et ventilateurs sont sélectionnés pour un point de fonctionnement devant se trouver sur la courbe de réseau définie par le couple [débit, pression]. Dans certaines configurations de modification du réseau hydraulique de refroidissement ou du réseau de distribution aéraulique, le point de fonctionnement de la pompe ou du ventilateur peut se trouver hors courbe. De plus, on néglige, à tort, la chaleur produite par les pompes et les ventilateurs. Chaud et froid dans la salle technique Un serveur d 1kW = un radiateur d 1kW > il faut répartir les serveurs dans la salle. Urbaniser permet d améliorer le rendement de la climatisation mais ne modifie pas la charge thermique. S il existe des points trop chauds dans la salle, c est qu il existe des points trop froids. L homogénéité des T chaud/froid en salle permet d améliorer le MTBF des serveurs (points chauds) et d éviter de gâcher du froid (points froids). Repenser l équilibrage hydraulique et/ou aéraulique en cas de raccordement de nouveaux équipements de climatisation ou de variation importante de la charge. > Urbaniser = maximiser le rendement clim, maîtriser les T en salle PAGE 13 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

14 Aéraulique : science et technique du traitement et de la distribution de l air. Un climatiseur a besoin d une différence de T significative entre le soufflage et la reprise pour fonctionner à plein rendement. Le mélange des flux d air chaud et froid réduit ce ΔT : l air arrive + chaud aux serveurs et revient + tiède aux climatiseurs > Séparer strictement froid / chaud : organisation en Allées chaudes / Allées froides > Gérer l aéraulique améliore le ΔT donc le rendement : boucher les fuites du faux plancher et des baies, installer des confinements étanches chaud/froid, faciliter la circulation de l air Gérer l aéraulique de sa salle = 1 ère priorité de l urbanisation Comprendre la différence entre les règles ASHRAE (*) et le réglage de sa climatisation : ASHRAE (*) = T à l aspiration des serveurs = T au soufflage de la clim T de reprise clim = T au soufflage des serveurs, T de régulation (consigne) classique des climatiseurs > Si l ASHRAE permet 27 à l entrée des serveurs, la T de consigne de la climatisation peut être de 27 + ΔT serveur = 32 La diffusion de froid n est jamais parfaite. On peut donc baisser la T de consigne pour en tenir compte. Mais attention à la sur-qualité! Dans le cas d une régulation par consigne de reprise : T de régulation de la climatisation (consigne) = T à l entrée des serveurs + ΔT du serveur Dans le cas d une régulation au soufflage : T de régulation de la climatisation (consigne) = T à l entrée des serveurs (*) American Society of Heating Refrigerating & Airconditioning Engineers. PAGE 14

15 Bonnes pratiques : principaux points à mettre en œuvre lors d une urbanisation (cf. Annexe 2 : Guide des bonnes pratiques, avec illustrations photos) Séparer strictement les circuits d air froid (clim > serveurs) de l air chaud (serveurs > clim). Il est essentiel de choisir une solution de refroidissement en fonction de la densité électrique des équipements hébergés. Les grandeurs fournies par le Groupe de Travail sont approximatives. - Refroidissement par faux-plancher : <5kW / baie - Confinement des allées froides ou chaudes : > 2kW / baie - Refroidissement par faux-plancher haut et free-cooling : <15kW/baie - Refroidissement par armoires de climatisation au sein des travées : 5kW > 20kW / baie - Refroidissement à cœur de serveur ou par porte froide : >20kW / baie Il faut respecter la solution choisie et la maintenir dans le temps (cf. annexe) - Calfeutrer les baies pour éviter le recyclage d air, - Pour les faux-planchers, garantir l étanchéité de celui-ci, y compris sur les trous passe-câbles situés sous les baies, - Pour les confinements, garantir l étanchéité de ceux-ci, notamment de la bonne fermeture des portes, - Fermer au moins partiellement les allées pour éviter les recirculations latérales, - Fermer les bas des racks pour éviter les recirculations dues à l aspiration du rack et le soufflage du faux plancher. Il faut respecter les densités maximales définies pour la salle. - Si la salle est définie pour 2kW par baie et qu une baie fait 4kW alors elle occupera l équivalent de 2 emplacements Il est possible de définir plusieurs zones de densités différentes pour une même salle. - Système de refroidissement par faux-plancher sur l ensemble de la salle - Zone confinée avec armoires de climatisation intégrées au sein de la salle Il est indispensable de respecter les réglages de T de consignes des armoires CVC - La puissance de l armoire a été dimensionnée sur cette T - Baisser cette T réduit la puissance que peut traiter l armoire. NB : Pour plus de détails, avec illustrations photos, lire le développement en Annexe 2. PAGE 15 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

16 B. Types de matériel et leur particularités Les différents types d équipements n ont pas le même impact sur les infrastructures. Il est indispensable d anticiper et de prendre en compte ces différences pour urbaniser la salle de manière optimale. Aéraulique Câblage Poids Puissance Serveurs Simple Pré-câblage Standard Elevée, variable Réseaux Stockage Hétérogène (flux croisés, câblage) Contraignante (contraintes constructeurs) Volumineux Standard Moyenne Pré-câblage Elevé Moyenne C. L urbanisation et le rôle de l urbaniste L évolution de la complexité des data centres et la hausse de leur densité imposent un nouveau poste au sein de la DSI : l urbaniste data center. L urbaniste s assurera de la bonne prise en compte de l urbanisation du data centre au sein de l ensemble des processus de l entreprise. Comme nous l avons vu lors de l introduction, ce rôle doit être transverse sous peine d être peu efficace. PAGE 16

17 4 L urbanisation: bonnes pratiques, seuil d engagement Une fois les notions décrites en amont du document intégrées, l urbanisation relève essentiellement du bon sens. Pour compléter ce document, et son annexe dédiée aux bonnes pratiques, il est conseillé de consulter le travail du Code of Conduct data centre de la Commission européenne. Ce document, essentiellement axé efficacité énergétique, détaille le contenu des salles jusqu aux applicatifs hébergés, l ensemble des leviers permettant d optimiser son data centre : Code of Conduct : Lien vers le site du code of conduct: Il faut également définir les coûts et les gains attendus ainsi que les seuils d engagement. Ceux-ci dépendent du type d hébergement: site propriétaire existant, site propriétaire neuf, hébergement locatif. A. Urbaniser / ré-urbaniser / optimiser De quoi parle-t-on? Lors de sa conception, un data centre est doté de certaines caractéristiques telles que sa capacité d accueil, sa résilience, son rendement. L urbanisation des salles participe directement à cet état d origine. Ces caractéristiques ont tendance à se dégrader au fur et à mesure de son exploitation : un mauvais déploiement peut réduire la résilience ou bien diminuer le rendement global d une salle et donc la capacité de celle-ci. Il existe deux moyens de faire progresser ces caractéristiques : - Retrouver le niveau d origine par une reprise de la salle ou ré-urbanisation - Ajouter de la capacité ou optimiser les infrastructures. Ce qui n a pas vraiment de sens si le rendement est dégradé PAGE 17 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

18 B. Calcul des gains et RoI Les gains peuvent être quantifiés de trois façons : CAPEX : - L urbanisation d une salle permet de retrouver la capacité d origine d une salle, notamment sa capacité de puissance frigorifique utile. On peut traduire ce gain en kw froid et le chiffrer au prix du kw froid installé. - L urbanisation s accompagne souvent d une optimisation voire d une réduction des mètres-carrés utilisés. On peut chiffrer ce gain en utilisant le coût du m² généralement modélisé par la Direction Financière. OPEX : - L urbanisation va améliorer le rendement du système de refroidissement. Celui-ci va donc consommer moins d électricité. On peut traduire ce gain en kwh électriques et le chiffrer au prix du kwh EDF (ou autre). Il faut également anticiper les taxes sur la consommation électrique et le rendement des installations industrielles dont parle de plus en plus la Commission européenne. - L urbanisation va permettre d améliorer l efficacité opérationnelle des équipes : exploitation et maintenance du data centre, déploiement de serveurs, câblage On peut traduire ce gain en homme/jour et le chiffrer en gain RH ou sous-traitant. QOS : - La stabilisation des températures et la suppression des points chauds permettent de réduire le nombre d incidents et d augmenter la MTBF constatée des équipements. Ce gain est un puissant levier décisionnel et son impact financier se retrouve tant sur l OPEX que sur le CAPEX. Le RoI sera calculé une fois le coût des travaux estimé. Attention, le gain en consommation électrique lié à la seule ré-urbanisation d une salle est généralement faible, de l ordre de 5 à 10%. Il faut une approche globale des infrastructures du data centre pour parvenir à réduire plus fortement la consommation. C. Site existant Seuil d engagement : Il dépend des gains attendus et de la valorisation de ceux-ci. Il est nécessaire de connaître l état d origine et la cible atteignable. Il dépend également de l impact opérationnel acceptable. Par exemple, aura-ton l autorisation de retourner les baies, bouger les serveurs, modifier le câblage, rehausser les T PAGE 18

19 Gains à attendre, CAPEX & OPEX. Capacité froid utile : dans une salle non urbanisée, 3 sources de pertes de froid utile : - des poches d air froid se créent en bas des baies - l air froid est réchauffé avant d arriver au serveur par recyclage - l air chaud sortant des serveurs est refroidi avant d être retraité Gain de m² : la ré-urbanisation permet souvent de densifier la salle, notamment par la virtualisation et la consolidation des serveurs et des unités de stockage. Capacité électrique : réduire la consommation de la production et de la distribution de froid permet de récupérer la capacité électrique équivalente. Attention cependant, les circuits froids sont rarement alimentés en courant ondulé. Consommation électrique : amélioration globale du rendement des armoires de climatisation. D. Site hébergé Sur un site hébergé, la séparation entre le responsable du bâtiment et des salles (Hébergeur) et le responsable des baies (Hébergé) empêche une approche globale. Voyons les leviers disponibles pour chacun : Hébergé : - urbanisation des travées, - répartition de la densité de puissance, - étanchéité des baies, - câblage. Hébergeur : - gestion de la répartition de la densité de puissance par zone, - gestion de la distribution de froid. E. Nouveau site Un nouveau site permet de partir sur un design optimisé dès la conception du site. A condition que la dimension urbanisation soit partie intégrante de l ensemble des corps de métier travaillant au nouveau data centre. PAGE 19 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

20 5 Gestion Technique Centralisée, Monitoring et référentiel Il est illusoire de penser piloter et optimiser un data centre si on ne peut pas mesurer ses différentes parties. De même qu il est difficile de le garder à son rendement de conception si l ensemble des processus lié au data centre ne s appuie pas sur un référentiel solide. Les réflexions qui suivent ne reflètent que les discussions au sein du groupe de travail. Le sujet sera abordé de façon plus complète lors d un prochain livre blanc. GTC : Aujourd hui, le principal outil de pilotage des data centres est la Gestion Technique Centralisée (GTC). Celle-ci est essentiellement dédiée à la gestion des alarmes et des incidents, en «temps réel». Elle ne sait pas faire le lien avec l IT et paraît de plus en plus désuète par rapport aux outils dont disposent les DSI pour gérer leurs propres infrastructures IT. DCIM : Le DCIM (Data Center Infrastructure Management) essaye de s imposer comme l outil de gestion et de pilotage global du data centre. Si celui-ci ne manque pas d atouts et semble être l outil idéal, entre autres, par sa conception moderne, son référencement de l ensemble du data centre, son interaction avec l IT, et sa gestion des workflows, il pêche par sa difficulté de mise en œuvre. En effet, le DCIM est avant tout une base référentielle. Il nécessite d être globalement utilisé en vue de gérer un data centre existant, d être initialisé puis maintenu à jour. Cette structure de référence impose aux équipes techniques de modifier leurs processus internes pour intégrer ce nouvel outil. C est pourquoi le DCIM est souvent comparé à SAP : un outil vertueux pour l entreprise à condition que l entreprise sache s adapter à lui et embrasser ses bonnes pratiques. Futur : approche analytique Des solutions venant du monde de l IT et utilisant des technologies de type Big Data commencent à apparaître sur le marché. Ces solutions permettent une approche analytique puissante sans être intrusive comme peuvent l être les solutions existantes. Le développement de ces solutions sera à suivre en PAGE 20

21 6 Taux de charge et résilience du data centre Le rendement d un data centre est proportionnel à son taux de charge : comme tout système, il existe un socle fixe de consommation indépendant de la charge. Pour avoir un rendement optimal, il faut soit charger au maximum le data centre, soit réduire la capacité de celui-ci. Le rendement d un data centre est inversement proportionnel à son niveau de résilience : en 2N, le taux de charge est inférieur à 50%. Le rendement est donc mauvais. La modularité dynamique, à savoir l utilisation d infrastructures sachant s adapter à la charge, permet de résoudre une partie du problème. PAGE 21 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

22 Annexe 1 Tableau de conversion des principales unités de mesure Nom Symbole Équivalence J Équivalence en KWh Joule J 1 J 2, Watt heure Wh J 10-3 Kilo Watt heure kwh 3, J 1 Mega Watt heure MWh 3, J 103 Giga Watt heure GWh 3, J 106 calorie ca 4,186 8 J 11, frigorie fr -4,186 8 J -11, thermie th J 1,16 Therm (US) 1, J 29,282 British thermal unit BTUISO 1 054,5 J 2, tonne équivalent charbon tec 2, J 8141 tonne équivalent pétrole tep 4, J PAGE 22

23 Annexe 2 Urbanisation des salles informatiques : Guide des bonnes pratiques La mise en œuvre de bonnes pratiques permet aux responsables du data centre de minimiser le gaspillage d énergie à différents niveaux. L objectif est d améliorer l efficacité des activités, à la fois en termes d économies d énergie et de coûts d exploitation, tout en garantissant le bon fonctionnement des moyens informatiques. 1. Mise en œuvre des bonnes pratiques : Schéma de principe des flux d air. a. Couloirs chauds et couloirs froids : L objectif de cette implantation est de séparer au mieux les flux d air chaud des flux d air froid et d amener le froid au plus près des sources chaudes. Inversement, il s agit également de séparer les flux d air froid des flux d air chaud afin d éviter que l air chaud ne vienne polluer l air froid. Refroidir au juste nécessaire. Il est plus judicieux de mettre des sondes de température à l intérieur d un rack plutôt que dans la salle puisque la température ambiante augmente beaucoup moins rapidement comparée à celle d un rack. Le niveau d information optimal consistera à utiliser une sonde sur la porte (nid d abeilles) d un rack à une hauteur de 1,50m et une autre sonde en ambiance. A noter qu une humidité relative basse (environ 35% rh) (surtout dans les salles ayant du matériel ancien) représente un danger de décharge électrostatique (ESD) souvent causée par des mouvements de personnes qui peuvent entrainer des dégâts non couverts par les assurances. PAGE 23 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

24 Pour les salles équipées de matériel récent, la recommandation de l Ashrae (American Society of Heating Refrigerating & Airconditioning Engineers) prévoit que le taux puisse être situé en dessous de 35% de taux d humidité sans provoquer d incident sur le matériel. A l inverse un taux d humidité très élevé ou une chute brutale de la température peuvent entrainer de la condensation visible sur la surface des équipements, ce qui représente un risque pour la durée de vie et la disponibilité du matériel. Isoler, obturer pour optimiser et cloisonner les flux d air Il convient d implémenter le concept allées chaudes / allées froides en disposant les équipements IT dans les racks de telle sorte que leurs flux de refroidissement soient dirigés dans la même direction. Inverser le sens des flux, d un rack à l autre : cela permet de rejeter l air réchauffé par les équipements dans une allée sur deux, créant ainsi des allées froides. Isoler les allées froides des allées chaudes : pour cela, il faut obstruer les emplacements de serveurs inoccupés au sein des racks par des panneaux (plastrons) prévus à cet effet. Il convient également de: - obstruer les passages de câbles venant du faux plancher en mettant en place des balais (type brosse) afin d éviter les fuites du plénum, PAGE 24

25 - capoter les allées froides afin de séparer les flux air froid et chaud. Il s agit de cloisonner, autant que possible, jusqu au plafond. b. Uniformisation des racks et positionnement des dalles perforées : L objectif est de refroidir les serveurs au juste niveau nécessaire et non de refroidir toute une salle. Chaque rack serveur peut avoir une dalle perforée en face avant si besoin, car la dalle est considérée comme une puissance froid associée et donc ajustée à la demande de la baie (couloir froid).. Eviter le phénomène Venturi Au lieu d avoir de l air du faux plancher qui passe par la dalle perforée, l air de la salle est aspiré dans le plénum du faux plancher. Afin de supprimer ce phénomène, dit de Venturi, il faut éviter de placer une dalle perforée à proximité des sorties de soufflage des armoires de climatisation. Il est préconisé de les placer à au moins une distance de 3 dalles de 600x600 mm. c. Le câblage : Câblage arrière rack Câblage plenum PAGE 25 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

26 Afin de limiter tous dysfonctionnements techniques, il est conseillé d appliquer les 4 actions suivantes : 1 - Libérer l encombrement du plénum par l utilisation de chemins de câbles optimisés. 2 - Eviter le mélange des câbles de type réseaux (cuivre) et les câbles de type électrique (courant fort) dans des mêmes chemins de câbles. 3- Pour un meilleur rendement de la climatisation (flux d air en faux plancher), éviter d entasser les câbles dans le plénum. Car ce sont autant d obstacles dans la circulation de l air frais. Utiliser des câbles de la longueur juste nécessaire et autant que possible via le chemin de câbles (bannir les câbles trop longs, mais également trop courts car il y a un risque d arrachement). 4 - Démonter tous les câbles non utilisés. L idéal serait de laisser le plénum du faux plancher complètement vide de tout câblage, en privilégiant un câblage aérien. A noter que les solutions Top of Rack (ToR) intégrant directement dans les baies serveurs les switchs LAN et SAN divisent par X (suivant le nombre de ports) les câbles arrivant de l aire des serveurs et permettent d anticiper la réactivité des installations par un pré-câblage (voir photo ci-dessous). PAGE 26

27 d. Alimentation des racks serveurs : A noter que les modèles de serveurs livrés avec les supports de câbles disposés en face arrière (du type accordéons: voir photo ci-dessous) peuvent ralentir voire freiner l évacuation de l air en raison des ventilateurs de la machine. PDU PDU (power distribution Unit) La solution ci-dessous montre un câblage optimal permettant une bonne évacuation de l air chaud dégagé par les serveurs. Cet air chaud est récupéré et orienté vers les couloirs chauds. PAGE 27 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

28 Pour tous les équipements informatiques possédant 2 alimentations, il est nécessaire de les raccorder sur 2 PDU (Power Distribution Units) différents avec une charge maximale de 50% de leur puissance, afin de permettre une redondance de l alimentation. Idem pour le raccordement des PDU sur les gaines canalis. Chaque châssis de rack doit être relié à la terre pour éviter les phénomènes d électricité statique. Tresse reliée à la terre PAGE 28

29 e. Les serveurs : Pour des raisons d économies d énergie, tous les serveurs inactifs devront être mis hors tension ou mis en veille (selon une enquête récente, 15% des serveurs allumés dans un data centre ne seraient pas utilisés!). f. Repérage dans la salle : Le but de cette opération est de pouvoir localiser le matériel qui est implanté dans une salle dans un référentiel métier ou un outil de gestion de salle. Pour cela, une mise en place d une numérotation sur les murs est nécessaire permettant d identifier chaque dalle de la salle (réalisation d un quadrillage). g. Précautions lors de travaux en salle informatique : Lors de la réalisation de travaux en salles informatiques, ceux-ci peuvent dégager des poussières ou soulever diverses particules. Il est indispensable d utiliser un système d aspiration au moment de la réalisation d un perçage ou autres travaux susceptibles de générer de la poussière. Celle-ci peut également provenir des faux planchers ou faux plafonds. Ces particules de poussière risquent d être perçues, par les systèmes anti-incendie, comme des dégagements de fumées. Par ailleurs, il est recommandé de confiner la zone de travaux par la création d un sas avec film polyane ou autre cloisonnement afin d éviter la propagation dans toute ou partie de la salle. PAGE 29 ECO-EFFICACITE ET URBANISATION D UN DATA CENTRE Livre Blanc

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31 Contacts Club des Responsables d Infrastructures et de Production contact@crip-asso.fr En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire ; sous forme de copie, photocopie, reproduction, traduction ou conversion que ce soit mécanique ou électronique, intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation du CRiP. PAGE 31

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