Energy Savings in the Data Center Starts with Power Monitoring

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1 Energy Savings in the Data Center Starts with Power Monitoring Avec l intensification de la concurrence mondiale, les sociétés se tournent de plus en plus vers la technologie pour canaliser l avalanche de données et en faire un atout concurrentiel. Entre les prix de l'énergie en constante augmentation et les services des centres de données devant fonctionner désormais 24h/24, les entreprises sont à la recherche de solutions leur permettant d augmenter l efficacité énergétique et de réduire les coûts. En outre, le surplus de puissance nécessaire à l'extension de la capacité de calcul n'est pas toujours disponible en raison de l'escalade de la consommation tant de la part des grands centres de données que de la population au sens large. Alors que l'énergie constitue le poste le plus significatif en termes de coût pour le fonctionnement d'un centre de données, la plupart des responsables informatiques manquent d'outils pour mesurer la consommation. L ensemble de ces facteurs associés à une prise de conscience croissante des questions environnementales renforcent la nécessité de développer des technologies permettant une meilleure surveillance de l alimentation électrique. Etude approfondie des enjeux L augmentation des exigences de calcul va de pair avec un accroissement de la consommation énergétique. Afin de traiter efficacement la totalité des données que les sociétés recueillent désormais concernant chaque aspect de leur activité, il est nécessaire de développer des systèmes informatiques toujours plus puissants et plus denses (tels que les serveurs lames et systèmes de bâtis haute densité ainsi que les appareillages de connexion et systèmes d alimentation sans coupure), ces installations augmentant en retour la consommation d énergie globale du centre de données. Selon la firme de recherche International Data Corp. (IDC), pour chaque dollar investi sur un serveur, il faut encore compter 51 cents pour son alimentation et son refroidissement, ce rapport pouvant atteindre 69 cents dans un futur proche. D autres études prédisent que les coûts annuels liés à l alimentation électrique dépasseront bientôt les coûts liés à l'acquisition des serveurs. Le coût de l énergie augmente. L énergie est désormais la charge d exploitation la plus grosse du centre de données. La prise en compte des événements et horaires (facturation à la demande), comme ce qui a été récemment mis en place par PG&E, forcent les sociétés à mieux comprendre leurs profils de consommation énergétique, afin de réduire la consommation lors des périodes plus chères. Etant donné les budgets IT limités actuels, toute économie d'énergie est synonyme de plus de moyens pour les activités rémunératrices susceptibles d améliorer le résultat net. L'alimentation supplémentaire nécessaire n'est pas toujours disponible. Les centres de données ont tendance a été concentrés géographiquement et sont extrêmement gourmands en énergie. Les services publics leurs répondent qu ils ne sont simplement pas en mesure de fournir plus d énergie, forçant les responsables de ces centres à emprunter d'autres voies pour utiliser l'énergie plus efficacement. Dans les pays en développement comme l Inde, il n est tout simplement pas possible de trouver l énergie pour des centres de données plus gros, ou tout du moins pas à un prix abordable. L engagement gouvernemental et les préoccupations des clients. Les agences gouvernementales édictent des réglementations de plus en plus contraignantes dans l espoir de limiter le bilan carbone. Les acteurs comme l EPA Ennery Star, Fédéral Ennery Management Program, la Commission européenne, Reniable Energies Unit, et autres fournissent actuellement des lignes directrices destinées à augmenter l efficacité énergétique. En outre, la récente marée noire dans le golfe du Mexique de 2010 a éveillé l intérêt de tous, y compris des agences gouvernementales, en ce qui concerne les méthodes et comportements pouvant mener à une réduction des besoins en énergie. A titre d exemple, le programme du Royaume-Uni, Carbone Réduction Commîtes Ennery Efficience Schème (CRC), est récemment entré en vigueur afin de promouvoir l'efficacité énergétique et de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les clients soucieux de l environnement vérifient avec de plus en de soin la démarche verte des sociétés auprès desquelles ils font leurs achats, en ce compris leur fournisseurs. En réponse à cette tendance, la plupart des sociétés mentionnent désormais leur action environnementale dans

2 les rapports annuels destinés aux actionnaires. Les coupures de courant sont coûteuses et portent préjudice à l activité. Le coût élevé des interruptions d'un centre de données suite à une coupure de courant demeure la hantise des responsables informatiques. Toute interruption de fonctionnement des équipements d un centre de données, ou de télécoms, ou de centres de production au service d une entreprise mondiale moderne peut coûter des millions de dollars en perte de revenu ainsi qu'en efforts pour regagner la confiance des clients. La perte ou l altération de données liée à un problème au niveau de l alimentation électrique peut tout autant nuire au revenu et à la réputation d une société. Le rôle décisif joué par la surveillance de l alimentation électrique Pour pouvoir réparer, il faut pouvoir mesurer. Les analystes continuent de classer l efficacité énergétique comme la première priorité des propriétaires et exploitants de centres de données. Dans les faits, il est toutefois très clair qu'il est impossible d'améliorer quoi que ce soit sans le mesurer, ce précepte valant tout particulièrement pour l'efficacité énergétique. D après Ennery Star, les projets orientés sur l efficacité énergétique s'autofinancent rien que par les économies d'énergie. Toutefois, tant que l'on ne connaît pas la consommation réelle et son coût, il demeure difficile de justifier le recours aux nouvelles technologies et aux bonnes pratiques, ou encore d évaluer les économies redevables à ces nouvelles méthodes. Sans ligne de base ni mesures continues, il est impossible de déterminer les points à optimiser, d évaluer les résultats des optimisations, ou de présenter les améliorations aux décideurs, agences gouvernementales ou aux clients. En outre, il est nécessaire d'identifier les pics de consommation, et de déterminer leur interaction avec le fonctionnement ou les événements clés internes et externes, qu il s agisse de campagnes marketing, cycles comptables, ou variations météorologiques, pour permettre de planifier de manière appropriée ces événements. Un certain nombre d organisations, dont le Consortium Green Gri et le Ultime Institute, travaillent sur le développement de normes permettant aux entreprises d adopter un comportement plus énergétique. La mesure PUE (Power Usage Effective Ness, coefficient de performance énergétique) de Green Gri est en train de s imposer comme la norme en matière d'efficacité énergétique de centre de données, la PUE ne pouvant toutefois pas être déterminée de manière raisonnable si la consommation d'énergie ne peut pas être mesurée. La meilleure façon de calculer la PUE revient à mesurer au niveau de la prise de dispositif (après toutes les opérations de conversion de puissance, de commutation et de conditionnement). Les mesures SI-POM pour l infrastructure du site (Site Infrastructure Power Over Head Multiplier) et H-POM (Hardware Power Over Head Multiplier) pour le matériel IT, telles que développées par le Ultime Institute, exigent également de mesurer la puissance après toutes les étapes de conversion, commutation et conditionnement. Enfin, la réalisation de mesures au niveau de la prise de dispositifs est parfois la seule possibilité de mesurer précisément la consommation électrique dans un centre de données, notamment si le centre partage l'alimentation avec d'autres parties du bâtiment. La mesure de la consommation d énergie permet de : identifier les coûts en énergie actuels et de fixer une ligne de base identifier le potentiel d'économie d échelle et de fixer des objectifs de mettre en œuvre des projets d amélioration de l efficacité de mesurer de manière continue afin de déterminer le niveau de réussite. La compréhension des responsables de centres de données est nécessaire au bon déroulement de l approche. Dans la plupart des centres de données actuels, la gestion du centre de données et la gestion des installations dépendent encore de deux départements différents, ce qui signifie que les responsables de centres de données ne comprennent pas entièrement les implications de leurs changements sur l'infrastructure. A titre d exemple, on peut facilement remplir un bâti de serveurs, puis «faire sauter» un circuit si l on n a pas compris la

3 charge existant sur ce circuit. Une manière d éviter le déclenchement des circuits consiste à exagérer la configuration ou à fournir plus de puissance que nécessaire au bâti. Il est cependant peu avisé de prévoir une configuration trop élevée des alimentations dans la mesure où cela revient à gaspiller une capacité précieuse. Les responsables de centres de données doivent donc apprendre à évaluer exactement la quantité de puissance disponible et la quantité de puissance nécessaire pour chaque bâti afin d'utiliser efficacement l'énergie disponible. Par ailleurs, les caractéristiques assignées des plaques signalétiques que l on trouve sur le matériel de ces centres sont par précaution élevées, ce qui signifie que l'on injecterait plus de puissance vers les bâtis que ce dont ils ont réellement besoin. L énergie en surplus pourrait être réacheminée ailleurs afin de supporter d autres systèmes ou refroidissements si la consommation énergétique réelle est parfaitement comprise. La consolidation de serveur est une grande tendance des centres de données d aujourd hui. De nombreux responsables tendent à consolider les applications du même type (comme les bases de données) ou les applications qui ne supportent qu une fonction (comme les RH). Une autre voie pour déterminer les applications devant être consolidées sur un même serveur revient à surveiller la consommation d'énergie. Les systèmes inactifs consomment encore une énergie significative, que l on pourrait et devrait utiliser ailleurs. Les systèmes inactifs peuvent être soit mis hors tension ou consolidés et virtualités de manière à consommer bien moins. La consolidation de nombreuses petites applications en systèmes virtuels peut permettre d éliminer les excès de nombreux petits serveurs. D autres éléments du centre de données, comme le matériel de réseau, peuvent également être surveillés et mis hors tension en période de faible demande. Par exemple, s il existe une période sur laquelle un nombre minime de serveurs Web est nécessaire, il pourrait être possible de fermer un interrupteur de réseau. Le personnel de centre de données doit surveiller la consommation d énergie en temps réel afin de repérer dans quelle mesure ces modifications d'infrastructure affectent la consommation. Ils peuvent également utiliser des relevés d alimentation pour déterminer des points chauds nécessitant plus de refroidissement. Une fois que l on comprend mieux la consommation d énergie au sein du centre de données, il devient possible d'équilibrer de manière intelligente les charges de travail afin d'optimiser l'utilisation de l'énergie et de réduire les coûts. Par exemple, si l'on a repéré des charges de pointes, il est possible de combiner des systèmes dans un bâti avec ceux présentant des pointes inférieures ou des périodes inactives. De cette manière, il faudra dans l ensemble moins d énergie pour supporter les applications des serveurs présents dans ce bâti précis. Une autre bonne raison de surveiller l alimentation est liée au besoin d'éviter toute discontinuité de l activité ou des pertes de données très coûteuses. Les systèmes consommant une quantité non justifiée d énergie peuvent être le signe d un problème de performances. Par ailleurs, une puissance inappropriée peut provoquer des problèmes de stabilité. L'aptitude à surveiller la consommation d'énergie fournit ainsi un outil permettant au personnel de centre de données de résoudre de manière proactive des problèmes potentiels et donc d économiser des millions de dollars de pertes. Il faut pouvoir faire un rapport précis. Afin de prédire la consommation en énergie, d acheter des crédits carbone et de surveiller la consommation réelle ainsi que les émissions (exigences du CRC actuelles et d autres réglementations à venir), des relevés d alimentation précis sont requis. Les relevés manuels sont fastidieux et sujets à erreurs, et limités à une seule fois. Les relevés automatisés en temps réel peuvent fournir le niveau requis de précision permettant de documenter les émissions à effet de serre réelles. Il faut pouvoir justifier. Les organisations vertes commencent tout juste à développer des formules pour déterminer la consommation d énergie réelle nécessaire à la production d'un travail réel, ce qui constitue d'après de nombreux experts la prochaine étape pour augmenter l'efficacité énergétique d un centre de données. En février 2010, des organisations des Etats-Unis, de l Union européenne et du Japon, dont le DEP (Department of Environmental Protection), ont élaboré un accord sur la métrique globale en matière d efficacité énergétique avec un résultat souhaité de pouvoir mesurer le rendement réel du centre de données par comparaison avec sa consommation d énergie réelle. Le procédé pour définir le rendement IT inclut la mesure du rendement IT potentiel comparé à la consommation énergétique attendue, la mesure de l'utilisation en fonctionnement du matériel IT et la mesure PUE. La métrique pour la productivité de centre de données DceP (Data Center Ennery

4 Productivity (DceP) a été développée pour suivre le produit d ensemble d un centre de données par unité d'énergie ayant permis de produire ce travail. De nouveau, des relevés de consommation électrique automatisés et en temps réel seront nécessaires à l application de cette métrique. Les avantages de la surveillance et de la gestion de l'alimentation Une rentabilité accrue grâce à une baisse des coûts énergétiques et des charges d'exploitation. La moindre baisse de la consommation énergétique peut déjà déboucher sur une économie d'échelle significative dans la durée. Le DEP estime que même avec le matériel IT existant, la mise en œuvre de pratiques de gestion de l énergie dans des centres de données déjà existants et la consolidation des applications entre un nombre plus restreint de serveurs pourrait potentiellement réduire la consommation énergétique des centres de données de 20%. On estime qu une topographie comptant moins de serveurs et appliquant les meilleures pratiques comme la surveillance de la consommation énergétique en temps réel et l'amélioration de l'efficacité énergétique, peut mener à une réduction de l utilisation énergétique allant jusqu à 45%. En outre, les meilleures pratiques d'après l'itil, préconisant une surveillance et une gestion de l énergie, peuvent aider à accroître la disponibilité afin de satisfaire les accords de niveau de service. Une fois que l on a compris entièrement sa consommation énergétique, on peut se pencher sur l option consistant à déplacer la charge, à savoir une migration des services informatiques permettant d alterner les centres en fonction des tarifs électriques plus abordables dans le monde, en tirant parti des tarifs inférieurs pratiqués de nuit ou des coûts inférieurs dans l autre hémisphère pendant l hiver. La surveillance de la consommation électrique permet également de vérifier de manière tangible la facturation, tant du point de vue des responsables d installations que des services publics. Enfin, la compréhension de la consommation d énergie peut aider les responsables de centre de données à mieux envisager la croissance sur une période de temps, par exemple afin de rajouter des unités UPS, des barres de connexion ou cordons d'alimentation, des bâtis, des serveurs, des commutateurs, etc. Ristournes et distribution de prix De nombreuses sociétés, entités gouvernementales locales et régionales et organisations accordent des ristournes ou subventionnent la mise en œuvre des nouvelles technologies éconergétiques. La remise d un prix peut faire la publicité des efforts faits pour améliorer l efficacité énergétique et pour développer une stratégie environnementale. A titre d exemple, PG&E en Californie, LEED, le programme d optimisation de l'alimentation des centres de données dans la Silicon Valley et un certain nombre d états américains proposent des tarifs avec ristourne pour les technologies et pratiques éconergétiques. Une liste des ristournes par état peut être consultée à l adresse suivante :. Certaines organisations, comme Ennery STAR, le Consortium Green Gri, et le Ultime Institute remettent des prix et procèdent à des certifications en matière d'efficacité énergétique. Rétrofacturation au plus juste. Certaines organisations IT ont commencé à facturer les services internes sur la base de leur consommation énergétique, en plus des ressources en termes d'espace de centre de données et de capacité de calcul/stockage de données. La surveillance de l énergie fournit des données précises sur la consommation, ce qui simplifie le calcul de la tarification. Les clients auront plus tendance à accepter ces prix s'ils reposent sur des relevés détaillés et précis. Une comptabilité exhaustive de la consommation énergétique peut également aider les différents services à appréhender efficacement leur comportement en termes d utilisation des ressources de calcul qu ils achètent. Les données relatives à la consommation d énergie permettent également aux fournisseurs de service de mettre en œuvre un modèle de tarification différent. Avec l arrivée en force de l'informatique en nuage, certains fournisseurs de service ne facturent plus que sur la base des modèles de consommation énergétique, cette méthode de facturation couvrant selon eux l ensemble des autres coûts liés à la fourniture de services. Réduction des émissions. Selon l IDC, l énergie représente la plus grande partie des gaz à effet de serre. L énergie, la distribution et le transport comptent pour la moitié des émissions de CO2 pour quasiment tous les pays. La gestion de l information est de plus en plus utilisée pour supporter des méthodologies de réduction des

5 émissions de carbone, comme la gestion de la chaîne logistique, la veille économique et l analyse de fine granularité. Toutefois, les sociétés doivent limiter leur augmentation d'émissions émanant de l'infrastructure informatique/télécoms de manière à ne pas perdre les bénéfices attendus de leurs choix technologiques. Une gestion efficace de la consommation d énergie au sein du centre de données non seulement fait baisser les coûts et le bilan carbone, mais abaisse également les émissions dans leur ensemble. Elle donne également la possibilité aux entreprises de répondre dans le sens des investisseurs et clients qui exigent d'eux un comportement responsable et de prendre une longueur d'avance sur la situation du bilan carbone mondial et les réglementations commerciales de plus en plus strictes dans ce domaine. Enfin, pour les sociétés cherchant à se donner une image plus verte, réduire la consommation d'énergie dans leur centre de données semble être l une des solutions les plus payantes. Dans cette optique, la mesure et la surveillance de la consommation d énergie reste la première étape. STARLINE Critical Power Monitor (CPM) Moniteur de surveillance des installations critiques Un système de distribution de l énergie flexible peut revêtir un rôle clé dans la mise en œuvre d'une surveillance de l'énergie. De manière plus spécifique, l accès au niveau compteur et circuits, et les points de distribution du niveau système s avère essentiel. L Universal Electric Corp. offre des solutions de distribution et de surveillance de l alimentation flexibles pour les centres de données et les secteurs de l'industrie et du commerce. Le moniteur de surveillance des installations vitales (Critical Power Monitor, CPM) d Universal Electric, de même que les produits complémentaires Starline Track Busway (barre de connexion blindée) et Plug-In Raceway (chemin de câbles enfichable), permettent aux responsables de centres de données de gérer efficacement la consommation d énergie et de s adapter rapidement en cas de modifications des exigences d'alimentation. Les Moniteurs CPM disposent des fonctionnalités suivantes : Modularité pour une connexion sur des réseaux électriques présentant des tailles et spécifications différentes (niveaux de tension et de courant). Modularité pour une connexion sur des circuits terminaux. Configurations présentant une capacité Amp. Aptitude à surveiller en monophasé, biphasé, triphasé, et triphasé + neutre.. Capacité à mesurer la puissance, le facteur de puissance, la fréquence, les voltampères, les wattheures, les volts (pour chaque phase), le courant (pour chaque phase), le courant (neutre), la puissance réactive et la température. Calcul de valeurs minimales et maximales pour la puissance, les volts et le courant. Capacité à fixer des niveaux de déclenchement d alarme minimaux et maximaux pour le courant en ampères pour chaque phase. Capacité d intégration dans des systèmes de gestion de bâtiments (BMS), avec possibilité de transmettre des données via une liaison RS-485, une liaison câblée Ethernet 10/100, ou un réseau maillé sans fil. Montés en usine dans les unités d'alimentation et tiroirs STARLINE pour une intégration parfaite de la surveillance dans la distribution d'énergie. Affichage optionnel avec une interface à écran tactile. Précision <1%. Pour de plus amples renseignements sur le moniteur de surveillance des installations vitales StarLine Critical Power Monitor, prière de consulter le site Copyright 2010, Universal Electric Corporation. Tous droits réservés. Universal Electric et StarLine sont des marques commerciales ou marques de commerce déposées de la société Universal Electric Corporation aux Etats-Unis et dans d autres pays. Ces informations peuvent faire l objet de modifications sans avis préalable. Publication aux Etats-Unis.