Les conteneurs: état de l art actuel

Les conteneurs: état de l art actuel SGI - Guy Chesnot - 18 octobre 2011

Plan Un nouveau modèle de référence Des projets comple(xe/t)s Aperçu du marché 2

Plan Un nouveau modèle de référence Trois modèles de référence Avantages économiques des conteneurs Avantages «cachés» des conteneurs Des projets comple(xe/t)s Aperçu du marché 3

Trois modèles de référence pour mise à disposition de puissance de traitement informatique Data Center traditionnel Inconvénients perçus Nouveaux data centers Temps de mise à disposition Coût initial d investissement élevé Solutions pour le long terme 20 à 30 ans faible réactivité Data centers existants Pas adaptés en réponse à des changements technologiques Extensibilité & Contrôle (densité: poids, consommation électrique, refroidissement) Gâchis de ressources Pas adaptés aux applications plus sophistiquées et sensibles à l environnement 4

Trois modèles de référence pour mise à disposition de puissance de traitement informatique Avantages perçus Fournisseurs Data Center traditionnel Extensibilité Réduction des coûts Clients Élasticité des ressources quasi infinie (calcul, stockage, communication) Dépense exactement selon les besoins Cloud Promesses du futur Extensibilité & Contrôle Fédération de data centers Clouds avec -Allocation automatique des ressources -Accès sécurisé -Performances optimales -Adaptation à chaque client 5 A la demande

Trois modèles de référence pour mise à disposition de puissance de traitement informatique Avantages perçus Par rapport aux data centers Data Center traditionnel Pallier les défauts mentionnés => Réactivité Conteneurs Cloud Par rapport aux Clouds publics Proximité -Des utilisateurs -Des clients Extensibilité & Contrôle -Des sources d information Modulaire & Mobile A la demande 6

Trois modèles de référence Usages Data Center traditionnel Conteneurs Cloud Hyperviseurs Cloud privé Besoin immédiat Infrastructure légère Analogie avec électricité 7

Plan Un nouveau modèle de référence Trois modèles de référence Avantages économiques des conteneurs Avantages «cachés» des conteneurs Des projets comple(xe/t)s Aperçu du marché 8

Réduction des coûts de fonctionnement Densité Consommation Dissipation Opérations 9

Densité En cœurs, stockage ou U SGI ICE Cube (version 12m de long) 40 000 cœurs 17 Po Impact sur puissance électrique, refroidissement, opérations Avantage du conteneur / DC : Traiter les quatre problèmes ensemble 10

Aparté: PUE une définition Power Usage Effectiveness - PUE (Source: Green Grid) PUE = Consommation totale du bâtiment informatique / Consommation des équipements informatiques DCiE = 1 / PUE Niveaux d efficacité 3,033% très faible 2,540% faible 2,050% moyenne 1,567% bon 1,283% très bon 11

Aparté PUE: un autre motif de perte d efficacité Le cas des centres de données des États-Unis Les centres de données traditionnels n utilisent en moyenne que 30% de leurs capacités Ils comptent pour 1,5% de la consommation électrique totale du pays, soit 4,5 milliards de $ Capacité électrique installée Consommation électrique escomptée Consommation électrique réelle American Power Conversion. www.apc.com Années après 12 construction

Consommation électrique But: diminuer le PUE Voies d amélioration: liste non exhaustive Chasse au superflu dans les serveurs Élimination des composants non nécessaires (serveurs sur mesure) Utilisation des équipements à faible consommation (ventilateurs notamment) Efficacité de la chaîne de distribution électrique Plus facile avec un conteneur qu un DC! Ne pas considérer qu une partie de la puissance électrique est indisponible Optimisation de l usage du triphasé Minimisation du nombre de conversions du courant AC-DC conversion dans chaque rack ( -48VDC) Inverseur DC-AC pour équipements annexes (Lumières, alarmes ) Alimentation directe d un rack en voltage élevé peut économiser >5% 13

Consommation électrique (suite 1) Stratégie UPS visant à l efficacité et à la fiabilité >20% du coût de fonctionnement des centres de données traditionnels est lié à la redondance de la puissance électrique Placement de la fonction UPS dans le rack: 1, 2 ou 3 tiroirs de batteries 48VDC par rack Même fonction qu un UPS traditionnel Attachement direct à la distribution de DC: pas de conversion supplémentaire Dans un UPS, la conversion en DC et retour en AC perd 6 à 12% Résultats PUE < 1,16 (SGI ICE Cube) PUE < 1,06 (SGI ICE Cube Air) Autre mesure de densité: kw/m 2 (13 chez SGI) 14

Consommation électrique (suite 2) Exemple de profil de consommation en pourcentage de la consommation des serveurs 12 Racks 24 Racks 30 Racks Serveurs et stockage 100% 100% 100% Switches réseau 3,62% 3,59% 3,62% Console 0,06% 0,06% 0,06% Batteries 0,03% 0,03% 0,03% Ventilateurs 2,26% 0,22% 0,02% Eclairage 0,11% 0,13% 0,11% Alimentations / conversion 0,36% 0,36% 0,04% Total 106,42% 106,40% 106,41% Total: entrée redresseur 113,82% 113,80% 113,81% Total: entrée circuit principal 116,74% 116,72% 116,73% 15

Refroidissement: approche centres de données traditionnels (cf. référence Green Grid) Flux d air Conteneurs Flux d air sans contrainte Possible Aile chaude / Aile froide Possible Flux d airs confinés Recommandé 16

Exemple de confinement en salle machine: SGI Altix ICE prochaine génération Water Coil Integrated Confinement Hot-Aisle intégré de Containment l aile chaude Water Coil 80-in W x 126-in L 2m x 3m (Largeur x Longueur) (2) Cooling (2) Racks de Racks refroidissement (4) M-Racks (4) Doubles-Racks 17

Refroidissement: approche centres de données traditionnels Placement du refroidissement Conteneurs Au niveau du rack Possible Par rangée Sans objet Par salle Par définition 18

Exemple de refroidissement au niveau de la lame SGI Altix ICE prochaine génération Refroidissement cold sink au niveau de la lame Liquide chaud Liquide froid Tubulure Tubulures Manifo lds Refroidissement cold sink au niveau d un tiroir Lame double Twin Blade 19

Refroidissement: approche centres de données traditionnels Évacuation de la chaleur Conteneurs Eau glacée Possible Détente directe Possible Via l extérieur Possible 20

Refroidissement: autres approches Serveurs demi-profondeur Ventilateurs moins puissants Conviennent parfaitement aux conteneurs Globalisation Des ventilateurs au niveau du rack La globalisation a du bon Cheminées d évacuation Peu conforme aux conteneurs Diminuer la consommation électrique! Phénomène de cliquet 21

Refroidissement: approche conteneur classique Méthodes identiques aux DC traditionnels, mais: Calculs des flux plus faciles Agencement innovant Baies spécifiques Régulation automatique eau glacée SERVEURS & STOCKAGE Colonne de refroidissement incluant les ventilateurs Arrivée d eau glacée Refroidissement de l air par circulation d eau glacée Alimentation électrique (courant alternatif) Réseau informatique 22

Refroidissement: approche conteneur classique (suite 1) Pousser les constructeurs à élargir les intervalles de fonctionnement en Température => Nécessite moins de puissance de ventilateurs Humidité Argument commercial 23

Refroidissement: approche conteneur classique (suite 2) Data Center traditionnel Résultat des optimisations 5 c Eau Air en entrée des serveurs Moins de contraintes de fonctionnement pour air 10 15 20 25 30 40 ambiant c et eau c de refroidissement c c c c Air fourni Conteneur ICE Cube SGI 5 c 10 c 15 c Eau 20 c Air en entrée des serveurs Air fourni 25 c 30 c 40 c 24

Refroidissement: approche conteneur classique (suite 3) Ventilateur Rack Mur de l ICE Cube Ventilateur Mur de l ICE Cube Deux approches de placement Entrelacement racks et refroidissement Serveurs dépourvus de ventilateurs Contrôle précis des flux d air Air est refroidi juste avant de passer à travers les serveurs Permet une température plus élevée dans la boucle d eau et réduit la puissance nécessaire à la circulation d air Rack échange Rack Ventilateur échange Rack Plafond de l ICE Cube Rack échange 25

Refroidissement: approche conteneur «Air» Refroidissement A l air ambiant Air extérieur Dans salle assez vaste et aérée Par évaporation: trois étages Suffisant sous la plupart des climats et sur toute l année 26

Refroidissement: approche conteneur «Air» (suite) Robinet d eau de ville Régulation sophistiquée Quantité d eau: sans eau si t extérieure le permet Retour d air chaud éventuellement Section adiabatique en option pour augmenter le taux d humidité le cas échéant (hiver, régions froides) Sections de refroidissement à eau glacée ou à détente directe en option 27

Refroidissement: approche conteneur «Air» SGI ICE Cube Air Filtre Porte filtre à air Section adiabatique Climatisation à détente directe DX Volet d air by-pass Prise alimentation Porte avec volet d air reprise Volet d air Baies de 51U Ventilation Section mécanique Section informatique 28

Opérations Supervision exhaustive Informatique Mécanique Environnement Convergence de métiers IT & Infrastructure (électrique, mécanique) Nouveau modèle de référence? 29

Coût d acquisition Avantages des conteneurs Intervalle de temps de mise à disposition Fabrication Déploiement tout est intégré, pré câblé, pré testé en usine Raccordements: électricité, (eau glacée), réseau Moins de trois mois après commande Adéquation aux besoins en puissance de traitement 30

Plan Un nouveau modèle de référence Trois modèles de référence Avantages économiques des conteneurs Avantages «cachés» des conteneurs Des projets comple(xe/t)s Aperçu du marché 31

Souplesse de configuration Rendement surfacique Utilisation de la surface au sol IT IT + mécanique/électricité Traitement Refroidissement IT + mécanique/électricité informatique + salle de travail Zone de travail Différents modes de distribution électrique Différents modes de refroidissement Accès aux racks par intérieur ou extérieur 32

Ventilateurs Barres alimentation électrique RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK RACK Extensibilité Différences / DC traditionnels Changement de la courbe de croissance de l IT Expansion plus aisée Module de base 33

Extensibilité: un Data Center du futur? 34

Extensibilité: un Data Center du futur? (suite 1) 35

Extensibilité: un Data Center du futur? (suite 2) Site de 9 MW avec couverture et cheminées 36

Universalité d emplacement Provient Du minimum de besoins de raccordement De la grande densité Variété des emplacements Extérieur, toutes régions du globe Immeuble Enterré => Réponse à de nouveaux besoins Conteneurs ISO empilables jusqu à trois 37

Universalité d emplacement (suite 1) Provient Du minimum de besoins de raccordement De la grande densité Variété des emplacements Extérieur, toutes régions du globe Immeuble Enterré => Réponse à de nouveaux besoins Conteneurs ISO empilables jusqu à trois 38

Universalité d emplacement (suite 2) 39

Universalité d emplacement (suite 3) 40

Universalité d emplacement (suite 4) 41

Mobilité Facteurs de mobilité Densité Universalité d emplacement Standard ISO (pas chez tous les fournisseurs) Nouveaux modes d utilisation Affectation temporaire: événementiel Théâtre d opérations Micro site pour PRA 42

Fiabilité Nouvelle métrique de fiabilité Nombre de fois où on ouvre la porte du conteneur Adapté au fonctionnement d applications Cloud Pas de maintenance jusqu à n% de perte de composants => universalité d emplacement renforcée Enfouissement! 43

Empreinte environnementale Meilleur rendement énergétique Conception globale Rappel: convergence IT & Infrastructure Moins de déchets chimiques (SGI ICE Cube Air) Fin de vie plus facile à gérer que le démantèlement d un DC traditionnel 44

Plan Un nouveau modèle de référence Des projets comple(xe/t)s Questions Viabilité (exemple) Aperçu du marché 45

Quelques questions à se poser, auparavant Implantation Où Plusieurs sites Photos /plans Caractéristiques Vibrations Déplacement Voies d accès Éventuellement: vents violents Champs électromagnétiques (proximité d antennes) Conditions orageuses violentes 46

Quelques questions à se poser, auparavant Basiques Arrivées Eau Alimentation électrique Niveau de disponibilité souhaité: Tier Quantités informatiques En U Racks existants Consommation totale prévue Consommation électrique à protéger par onduleur Durée de secours envisagée 47

Quelques questions à se poser, auparavant Accès Sécurité des accès Clôture / Grillage de protection supplémentaire Lecteur de badge Accessibilité pour maintenance aux Équipements informatiques Consommables éventuels Perturbation de la circulation d air 48

Quelques questions à se poser, auparavant Incendie Détection incendie / fumée Dans les deux sens Mécanisme d extinction interne Gaz inhibiteur, autres Protection contre incendie externe 49

Quelques questions à se poser, auparavant Protections diverses Isolation thermique Etanchéité en cas d ouverture des portes Filtrage de l air: norme MERV (sas?) Protection sismique si hors bâtiment Protection contre la corrosion Particulièrement important dans le cas de climatisation par eau glacée ou détente directe Détection de condensation / fuites 50

Quelques questions à se poser, auparavant Autres Bilan acoustique à l intérieur / extérieur Contraintes ou législations spécifiques relatives au niveau de bruit Alimentation électrique (masse(s)?) Durée de vie prévue 51

Quelques questions à se poser, auparavant Supervision / Alarmes Par quels moyens? Ligne téléphonique pour transpondeur des alarmes Signal sonore Signal lumineux Pour qui? personnes en intervention extérieur Sur quels équipements et quelles variables? PDUs (gestion / activation / alarmes) à distance Température, hygrométrie Sécurité d accès Sûreté mécanique, électrique Bouton d arrêt d urgence Éclairage interne 52

Quelques questions à se poser, auparavant Supervision / pilotage A distance TCP/IP Intégration à la gestion des bâtiments Ce n est plus seulement de l informatique 53

Plan Un nouveau modèle de référence Des projets comple(xe/t)s Questions Viabilité (exemple) Aperçu du marché 54

Les conteneurs sont-ils viables? Du moins, plus qu auparavant La densité des technologies informatiques s accroît Rendant le conteneur plus viable Mais pas moins complexe Exemple de client Objectif Centre de données de machines Hadoop et virtuelles Déploiement sur le terrain 55

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 1) Auparavant Constructeur X 3 conteneurs ISO de 12m Transport par bateau Déploiement en mois Nécessite de grands générateurs et une grande puissance de froid Inadéquation sur le terrain Poussière et pollen Maintenant Constructeur SGI 1 conteneur ISO de 6m Transport par avion Refroidissement intégré avec redondance Générateur de 100 kw 56

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 2) 10 Racks 180 Nœuds: 10Meta/170 Calcul + GPU 2 160 cœurs 1 400 To de stockage 9 120 Go de mémoire Réseau Données en GigEth Cœur 10GigEth Gestion GigEth Refroidissement 20 tonnes Pièces de rechange Châssis pour transport par avion 57

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 3) Le contenu du conteneur 6 x 2,4 x 2,55 mètres conteneur ISO empilable: Module Vestibule rétractable De 14 à 15 tonnes Système de contrôle, accès distant Supervision et diagnostic avancés des alimentations Extinction d incendie Détection d incendie Verrouillage Isolation thermique Plancher à dalles Onduleur 400Amp Bus de distribution de courant Deux rangées de racks serveurs Section isolée de l informatique Alimentation 415 VAC, 60Hz 58

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 4) Le contenu du conteneur Refroidissement à eau glacé intégré, redondant Réservoir d eau intégré Possibilité de court-circuit pour raccordement à refroidisseur externe Unités de froid verticales Plusieurs modules intégrés, indépendants Chaque module comprend Compresseurs Évaporateur Condenseur Contrôle et protection Contrôleur général adaptant le nombre de modules en fonctionnement ou en ajustant la capacité du dernier compresseur démarré Plus de 75% de chaleur échangée (HEX) 59

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 5) Le contenu du conteneur Porte d entrée sécurisée Vestibule étendu avec un «rideau d air» pour repousser la poussière. Rétractible dans l aile centrale pour le transport Châssis pour transport par avion (optionnel) Pièces détachées Calcul Réseau Refroidissement Refroidissement (redondance) Connexion externe vers eau glacée E/S eau 60

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 6) sur le terrain 61

Les conteneurs sont-ils viables? (suite 7) configuration en mode transport Ouvertures externes scellées et verrouillées pour le transport Vestibule rétracté Couverture du refroidissement rétractée 62

Plan Un nouveau modèle de référence Des projets comple(xe/t)s Aperçu du marché 63

Pour quelles raisons acquérir un conteneur Coût Problèmes de Alimentation électrique Refroidissement Surface au sol Réplication Autre type de problème 64

Pour quelles raisons acquérir un conteneur (suite) Source: Uptime Institute Energy Efficiency Strategies Survey Results 65

Les fournisseurs Actuellement, dans le monde, plus de fournisseurs que d acheteurs! Multiplicité de provenance des acteurs Constructeurs informatiques traditionnels Monde de l infrastructure Sociétés de l Internet (à venir?) = Une nouvelle convergence 66

Liste non exhaustive: Fournisseurs informatiques Hewlett-Packard: Performance Optimized Datacenter (POD) SGI: ICE Cube, ICE Cube Air Modular Data Center IBM: PMDC (Portable Modular Data Center) Dell: Humidor Oracle: Sun Modular Data Center (previously Sun Project Blackbox ) Bull: Mobull CISCO 67

Liste non exhaustive: Autres i/o Data Centers: i/o ANYWHERE Pacific Voice & Data: MCIE (Modular Critical Infrastructure Enclosure) Solutions and Disaster Recovery Mobile Data Centers Elliptical Mobile Solutions: MMDC (Micro Modular Data Center) Liebert: MDC20-XDR-53 PDI: i-con Cirrascale: FOREST Containerized Data Center (formally Verari FOREST) Lee Technologies: ITModules Telenetix: T-Cube Universal Networking Services: Datapod Containerized System NxGen Modular: NxGEN600 BladeRoom Group Ltd: Blade Room system IPenergy an Electric Co. : Hot- coupled MDS Multiple containers 68

Liste non exhaustive Probablement, toutes les solutions impliquent d autres fournisseurs Entrepreneurs Tierce partie Pour le fournisseur principal, il s agit d un sport d équipe 69

En guise de conclusion Un nouveau modèle de référence Possibilité de naviguer entre les trois modèles au gré des besoins Extension de l outil informatique à toute zone du globe: le DC du 21è siècle? 70

Quelques références PUE http://www.thegreengrid.org/en/global/content/white- papers/the-green-grid-data-center-power-efficiency- Metrics-PUE-and-DCiE Qualitative Analysis of Cooling Architectures for Data Centers http://www.thegreengrid.org/~/media/whitepapers/qualita tive%20analysis%20of%20cooling%20architectures_final.pd f?lang=en Modular/Container Data Centers Procurement Guide: Optimizing for Energy Efficiency and Quick Deployment http://hightech.lbl.gov/documents/data_centers/modulardc-procurement-guide.pdf 71

Merci pour votre attention!

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