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Virtualización:
Sistemas de energía y
enfriamiento
optimizados para
obtener máximos
beneficios
Por Suzanne Niles

Informe interno
N° 118
Incluye
Calculador de costos de energía
derivados de la virtualización

Resumen ejecutivo
En los centros de datos se pierde sistemáticamente y de manera inadvertida una parte

considerable de los beneficios que podrían obtenerse a partir de la virtualización. Además

de los beneficios indiscutibles en materia informática derivados de la virtualización –desde

reducción del espacio ocupado por racks hasta la simplificación de la recuperación de

desastres–, pueden obtenerse importantes beneficios si se optimiza la infraestructura que

ofrece soporte a los sistemas virtualizados. En particular, el enfriamiento por hilera, el

dimensionamiento adecuado de los sistemas de energía y enfriamiento, y la administración

de la capacidad en tiempo real son factores esenciales para obtener el máximo potencial de

la virtualización en cuanto a reducción de costos y aumento de los niveles de eficiencia y

confiabilidad.
3 Introducción

4 Desafíos relativos a la infraestructura de

energía y enfriamiento

5 Enfriamiento por hilera

7 Energía y enfriamiento escalables

9 Administración de capacidad

12 Efecto sobre el consumo y la eficiencia

energéticos

22 Consideraciones relativas a la disponibilidad

23 Conclusión

25 Apéndice

2008-2009 American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, 2
transmisión o almacenamiento de esta publicación en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo, en todo o en parte, sin el
consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Informe interno N°118 Rev. 1

Introducción

A la hora de hablar de virtualización y su relación con la infraestructura de energía y enfriamiento del centro
de datos, deben comprenderse tres hechos fundamentales:

• Hoy existen tecnologías en materia de energía y enfriamiento que permiten preservar la
disponibilidad y hacer frente a los desafíos de la densidad y las variaciones dinámicas de potencia
que suelen presentarse en entornos virtualizados o consolidados.

• El consumo de energía disminuye en todos los casos tras la virtualización, como resultado de la
consolidación informática y la reducción física de la cantidad de equipos informáticos. Si se
optimizan los sistemas de energía y enfriamiento a fin de minimizar la capacidad que no se utiliza
(el tema de este informe), por lo general se reduce mucho más el consumo de energía.

• La eficiencia de la infraestructura del centro de datos (DCiE) decrece tras la virtualización,
debido a las pérdidas fijas derivadas de la capacidad de potencia y enfriamiento que no se utiliza. Si
se optimizan los sistemas de energía y enfriamiento para llevar al mínimo la capacidad que no se
utiliza, es posible elevar el valor de la eficiencia de los sistemas de energía y enfriamiento (DCiE)
hasta niveles similares a los registrados con anterioridad a la virtualización, o incluso superiores,
según la clase de mejoras que se introduzcan en la arquitectura de enfriamiento.

a Desafíos más allá de la alta densidad
La virtualización puede proporcionar mayor densidad de
potencia por rack y acelerar los cambios que sean La virtualización puede causar el aumento de la densidad
en los racks, pero también plantea desafíos que van más
necesarios en el centro de datos, lo que representa una allá de la alta densidad y que deben contemplarse en los
mayor exigencia para la infraestructura de energía y sistemas de energía y enfriamiento que ofrecen respaldo
a entornos virtualizados.
enfriamiento (véase el recuadro lateral).
¿Qué cambió?
Afortunadamente, la alta densidad no es algo nuevo, y ya
• Mayor nivel de criticidad de los servidores: La
se cuenta con estrategias eficaces para superar los
virtualización conlleva un uso cada vez más intenso de
desafíos que plantea. Mientras que la virtualización los procesadores de los centros de datos, lo que
aumenta la importancia para los negocios de cada
puede llevar la consolidación y la informática dinámica a servidor físico; por eso, contar con sistemas eficaces
niveles extraordinariamente nuevos, los requisitos de energía y enfriamiento es cada vez más importante
para preservar la disponibilidad.
básicos de los entornos virtualizados en materia de
• Concentraciones de calor que fluctúan en el
energía y enfriamiento son similares a los que se tiempo y en el espacio: En entornos virtualizados, las
aplicaciones pueden iniciarse y detenerse
establecieron con relación a los servidores blade de alta
dinámicamente, lo que origina cargas que se modifican
densidad la década pasada. Como resultado, hoy se de un momento a otro y que se desplazan en el
espacio. Esto representa un nuevo desafío para la
cuenta con las tecnologías necesarias para satisfacer las arquitectura y la administración de los sistemas de
necesidades de un entorno virtualizado en cuanto a energía y enfriamiento.
• Reducción de la carga informática: La reducción
energía, enfriamiento y administración.
abrupta, y a veces hasta extrema, de la carga
informática asociada a la virtualización ofrece la
La consolidación física resultante de la virtualización oportunidad de reducir costos relativos a los sistemas
de energía y enfriamiento, pero esa oportunidad suele
reduce el consumo de energía de dos maneras: (1) desperdiciarse.
Directamente, dado que se reduce la cantidad de
servidores y (2) indirectamente, porque se elimina una parte de la energía que consumían los sistemas de
energía y enfriamiento para ofrecer respaldo a los servidores (si bien esta reducción puede ser inferior a lo
esperado debido a las pérdidas fijas sobre las que se explicará más adelante). Si se realiza una


actualización paralela para aplicar a los sistemas de energía y enfriamiento la misma filosofía tendiente a la
eficiencia que subyace en la capa informática virtualizada disminuirá aun más el consumo mencionado en
(2), lo que suele aumentar al doble (o incluso más) los ahorros de electricidad que se logran
mediante la virtualización exclusivamente (1).

Si no se optimiza la capacidad de potencia y enfriamiento y se la reduce en función de la reducción de la
carga informática, la eficiencia de la infraestructura del centro de datos disminuirá tras la virtualización
(incluso aunque baje el consumo general de energía del centro de datos), lo que refleja los gastos
generales adicionales derivados de la no utilización de capacidad de potencia y enfriamiento a partir de la
reducción de la carga informática. En este informe se describen las virtudes de los sistemas de energía y
enfriamiento más nuevos en relación con el ofrecimiento de soporte eficiente, además de eficaz y confiable,
para entornos virtualizados, lo que permite aprovechar mejor los beneficios de la capa informática en
materia de eficiencia que caracterizan a esta clase de entornos. Además de ofrecer soluciones para las
exigencias específicas de la virtualización en cuanto a energía y enfriamiento, una infraestructura
física bien diseñada puede elevar la eficiencia del centro de datos en general y la capacidad de
densidad de potencia muy por encima de los valores anteriores a la virtualización, en especial si se
reemplazan los sistemas de enfriamiento perimetral de uso tradicional.

Desafíos relativos a la infraestructura de energía y
enfriamiento
La virtualización genera cambios en el centro de datos que plantean nuevos desafíos respecto de la
infraestructura de energía y enfriamiento. Esos desafíos tienen consecuencias tanto sobre la eficacia (en
qué medida la infraestructura cumple con la tarea de ofrecer soporte a la carga informática) como sobre la
eficiencia (en qué medida conserva la energía mientras ofrece soporte a la carga informática). Si bien para
poner en marcha un entorno virtualizado no es indispensable actualizar los sistemas de energía y
enfriamiento, si los sistemas de energía y enfriamiento contemplan los desafíos asociados al nuevo entorno
será posible obtener importantes beneficios en materia de eficiencia como resultado de la virtualización. A
continuación se describen brevemente los desafíos mencionados:

Desafío que plantea la virtualización Solución
respecto de la infraestructura de energía y enfriamiento

1 Cargas de alta densidad dinámicas y en movimiento Enfriamiento por hilera

2 Sistemas de energía y enfriamiento con carga por
debajo de la capacidad prevista
Energía y enfriamiento escalables

3 Necesidad de garantizar la correspondencia entre la Herramientas para
capacidad y la demanda por hilera, por rack y por administración de capacidad
servidor


Si bien estos desafíos no son nuevos ni se presentan sólo en centros de datos virtualizados, la combinación
de los efectos simultáneos de la virtualización ahora requiere que se los considere con cierta premura, en
especial teniendo en cuenta el creciente interés en la eficiencia energética.

En este informe se tratan los desafíos mencionados y las posibles soluciones en el contexto de un entorno
virtualizado. En el listado de informes internos que aparece al final se ofrece información adicional general y
detallada sobre estos temas en el contexto amplio del centro de datos, independientemente del aspecto de
la virtualización.

Enfoque de sistema completo
Los temas relacionados con la energía y el enfriamiento pueden tratarse por separado para fines
explicativos y de análisis, pero para la implementación eficaz de una solución de virtualización integral es
necesario un enfoque que contemple el sistema completo. La adopción de la virtualización, con los nuevos
desafíos que esta plantea respecto de la infraestructura física, implica poner nuevo énfasis en la necesidad
de soluciones integradas que empleen un enfoque holístico, es decir, que consideren todo el conjunto y que
lo hagan funcionar como un sistema. Cada parte del sistema debe comunicarse e interoperar con las
demás. La demanda y la capacidad deben monitorearse, coordinarse y administrarse por medio de un
sistema central, en tiempo real, rack por rack para garantizar el uso eficiente de los recursos y para saber
cuando algunos de ellos se usan mínimamente o no se usan en absoluto. El tema de la gestión centralizada
se trata más adelante bajo el titulo "Desafío Nº 3".

Enfriamiento por hilera
Enfriamiento variable cercano a la carga

Si bien la virtualización puede reducir el consumo general de energía en la sala, los servidores suelen
instalarse y agruparse de tal manera que se crean áreas de alta densidad localizadas, o concentraciones de
calor. Además de que aumentan las densidades, como resultado de
la virtualización las aplicaciones pueden desplazarse, iniciarse y Desafío Nº 1
detenerse en forma dinámica; así, las cargas se modifican a lo largo
Cargas de alta densidad
del tiempo pero también cambia su ubicación física en la sala. dinámicas y en movimiento

Antes de que la virtualización permitiera distribuir las cargas de servidores dinámicamente, las
concentraciones de calor originadas en áreas de alta densidad localizadas permanecían en el lugar. Si el
sistema tradicional de enfriamiento perimetral con piso elevado pudiera configurarse de modo que
suministrara el nivel adecuado de frío a las áreas de concentración de calor, todo quedaría igual hasta el
siguiente agregado, eliminación o desplazamiento de servidores físicos. El estado térmico de la sala en
general se determinaba recorriéndola con un termómetro, y los niveles de enfriamiento se ajustaban
redistribuyendo las losas perforadas. Con la carga dinámica de los servidores, el perfil térmico de la sala
puede variar, en forma inadvertida, sin que se produzcan cambios físicos visibles en los equipos (figura 1).


Figura 1 – La virtualización y la consolidación de cargas informáticas pueden originar concentraciones de
calor en áreas de alta densidad cuya densidad de potencia y ubicación sean variables

BEFORE virtualization AFTER virtualization

Constant loads Stable cooling Migrating high-density loads Unpredictable cooling

Para suministrar enfriamiento en forma predecible y eficiente se necesita un sistema que contemple las
posibles variaciones y ajuste automáticamente el nivel de enfriamiento –tanto respecto de la ubicación
como del volumen— a las cambiantes densidades de potencia. Los elementos clave de un sistema de
enfriamiento como el descrito son:

• Rutas de circulación de aire cortas entre el suministro de enfriamiento y la carga
• Respuesta dinámica a los cambios en las cargas

Cuando se ubican las unidades de enfriamiento, y siempre y cuando tales unidades cuenten con la
instrumentación necesaria para percibir los cambios de temperatura y responder a esos cambios, se
satisfacen los dos criterios esenciales que acaban de mencionarse. Los sistemas de enfriamiento por hilera
aumentan la eficiencia considerablemente al suministrar enfriamiento sólo donde, cuando y en la medida
que se lo necesita (figura 2).


Figura 2 – Las unidades CRAC 1 por hilera trabajan en conjunto para extraer más calor del pasillo caliente

Row CRACs sense elevated temperature and
When temperature decreases, row CRACs
Room CRACs
increase fan speed to remove extra heat
removed decrease fan speed to conserve energy
from hot aisle
CRAC CRAC CRAC
Hot spot

Row CRACs added

Hot spot
CRAC CRAC CRAC

Tiempo 1 2 3
Ubicar las unidades de enfriamiento cerca de los servidores proporciona el elemento clave para un sistema
de enfriamiento eficiente: rutas de circulación de aire cortas. Cuando las rutas de circulación de aire
entre el suministro de enfriamiento y la carga son cortas es posible obtener una serie de beneficios en
materia de eficiencia y disponibilidad:

• disminuye la mezcla entre el suministro de aire frío y el retorno de aire caliente;
• se incrementa la temperatura de retorno (aumenta la tasa de transferencia de calor al serpentín);
• el enfriamiento dirigido puede responder a la demanda localizada;
• se conserva la energía;
• se reduce –o incluso se elimina– la necesidad de un esquema de humidificación compensatoria
(para compensar la condensación que se forma en el serpentín cuando este se encuentra
demasiado frío como resultado de un valor de referencia excesivamente bajo).

La variación dinámica de potencia en las cargas informáticas virtualizadas es una de las principales razones
por las que en el sector se están dejando de lado los enfoques de enfriamiento perimetral para
reemplazarlos por los basados en el enfriamiento por hilera y por rack. Encontrará más información sobre el
enfriamiento por hilera y por rack en el Informe interno Nº 130 de APC, Ventajas de las arquitecturas de
enfriamiento por hilera y por rack para centros de datos.

1
El término "CRAC" (computer room air conditioner, o unidad de aire acondicionado para sala de cómputo) empleado en
las figuras puede considerarse incorrecto desde el punto de vista técnico si el intercambio de calor se lleva a cabo fuera
de la sala, como sucede en los sistemas de agua helada. En esos casos, la unidad es en realidad una CRAH (computer
room air handler, o manejadora de aire para sala de cómputo). Aquí se usa el término "CRAC" porque es el que se
emplea comúnmente para hacer referencia tanto a unidades de aire acondicionado propiamente dichas (CRAC) como a
manejadoras de aire (CRAH).


Zonas de alta densidad
Los proyectos de virtualización suelen conllevar la implementación de un cluster de servidores, por ejemplo
de servidores blade, dentro del centro de datos existente en el que se trabaja con baja densidad de
potencia. El enfriamiento por hilera –el acercamiento a las cargas del enfriamiento dirigido– proporciona una
técnica para la implementación retroactiva de una zona de alta densidad en el centro de datos existente
de baja densidad.

Una zona de alta densidad es un área física del centro de datos asignada para el funcionamiento de
aplicaciones de alta densidad, con un sistema de enfriamiento autónomo, por lo que para el resto de la sala
la zona resulta "neutra" desde el punto de vista térmico; así, la zona no necesita recibir suministro de frío
adicional y el efecto de la incorporación de la zona en la circulación de aire de la sala es mínimo o incluso
nulo. En la figura 3 se ilustra el concepto de zona de alta densidad. La zona puede recibir aire frío y ser
administrada con independencia del resto de la sala a fin de simplificar la implementación y minimizar los
trastornos en la infraestructura existente.

Figura 3 – La zona de alta densidad es una alternativa a la hora de implementar la virtualización en un
centro de datos existente

Low-density room

High-density
zone
• Una "isla" de alta densidad dentro de la sala

• Un centro de datos "mini" con su propio Hot/cool air
circulation is HEAT OUT
sistema de enfriamiento localized within To building’s heat
the zone
rejection system
• "Invisible" para el resto de la sala desde el
punto de vista térmico (idealmente)

• La circulación de aire caliente/frío queda
acotada a la zona mediante rutas cortas de
circulación o contención física

Encontrará más información sobre las zonas de alta densidad en el Informe interno Nº 134 de APC,
Implementación de zonas de alta densidad en un centro de datos de baja densidad.

Los beneficios que se obtienen al implementar sistemas de enfriamiento variable con rutas de circulación de
aire cortas son sólo parte de las ventajas del enfriamiento por hilera en comparación con el enfriamiento
perimetral. También se logran importantes beneficios por el hecho de que el enfriamiento por hilera es
modular y escalable, lo que ofrece respuesta al segundo desafío que plantea la virtualización: aumentar la
eficiencia implementando un sistema con capacidad de potencia y enfriamiento de dimensionamiento
adecuado, que se trata en la próxima sección.


Energía y enfriamiento escalables
Correspondencia entre el suministro de energía y enfriamiento, por un lado, y la carga,
por el otro
La reducción de la carga informática como resultado de la consolidación de servidores ofrece una nueva
oportunidad para aprovechar las arquitecturas modulares y

Desafío Nº 2
escalables para el suministro de energía y enfriamiento. Hasta
ahora, el argumento a favor de las arquitecturas escalables era la
Sistemas de energía y
posibilidad de empezar con una implementación pequeña y enfriamiento con carga por
agrandarla a medida que fuera necesario para evitar inversiones y debajo de la capacidad
costos operativos innecesarios derivados de la adquisición de prevista
infraestructura que podría no llegar a utilizarse. Ahora, y desde que se adopta la virtualización de sistemas,
el hecho de que la arquitectura sea escalable permite achicar la infraestructura para eliminar la capacidad
innecesaria en el momento de la conversión inicial a un entorno virtualizado, con la opción de volver a
agrandarla a medida que se incorporen equipos en el nuevo entorno. Ya sea que se agrande o achique la
infraestructura, la idea es la misma: los dispositivos energéticos y de enfriamiento son menos eficientes
cuando funcionan con baja carga, por lo que representa un desperdicio contar con más energía o
enfriamiento de lo que se necesita. Cuando la infraestructura está dimensionada adecuadamente, la
capacidad se mantiene en un nivel que resulta adecuado a la demanda concreta (teniendo en cuenta los
niveles de redundancia y seguridad que se deseen).

¿Por qué el sobredimensionamiento implica el desperdicio de recursos?
Ofrecer suministro de energía y enfriamiento en exceso es como
dejar el automóvil en marcha cuando no se lo está usando: se 100%
Efficiency

consume energía sin producir trabajo útil. En todos los dispositivos de
energía y enfriamiento existen pérdidas eléctricas (ineficiencia) que
se disipan como calor. Una parte de esas pérdidas es fija, es decir
que se consume energía independientemente del volumen de carga. 0%
No load Full load
Load
Cuando la carga es nula (sistema ocioso) el dispositivo sólo consume
For more about efficiency as a function
la energía que conforma las pérdidas fijas, por lo que el 100% de la of load, see APC White Paper #113,
energía consumida es pérdida eléctrica (calor) y el dispositivo es 0% Efficiency Modeling for Data Centers

eficiente ya que no produce trabajo útil. A medida que aumenta la
carga, la pérdida fija se mantiene constante y las otras clases de pérdida asociadas al volumen de carga
para el dispositivo, llamadas en conjunto pérdidas proporcionales, aumentan en función de ese volumen
de carga. A medida que aumenta la carga, las pérdidas fijas representan una parte cada vez menor del total
de energía consumida, y a medida que disminuye la carga, representan una parte cada vez mayor de ese
total. El papel esencial de las pérdidas fijas cuando la carga está por debajo de la capacidad prevista
(sobredimensionamiento) se trata más adelante en la sección "Efecto de la virtualización sobre el consumo
y la eficiencia energéticos".


a Efectos de trabajar con una carga muy
inferior a la prevista
Además de generar beneficios en materia de eficiencia,
dimensionar adecuadamente los sistemas de energía y
enfriamiento permite evitar diversos efectos nocivos del
Cómo influye la virtualización en casos de trabajo con muy baja carga. Cuando la carga de un
sobredimensionamiento
centro de datos ya es baja debido a un diseño
redundante u otros factores, la virtualización puede llevar
esa carga a niveles extraordinariamente bajos. A menos
Dado que la virtualización puede reducir la carga que se reduzca la capacidad de los sistemas de energía
y enfriamiento para que la carga vuelva a estar dentro de
considerablemente, cuando de eficiencia se trata el límites operativos normales, los efectos derivados de
sobredimensionamiento es un tema importante en un trabajar con tan baja carga podrían originar gastos que
anularían algunos de los ahorros en energía o bien, en
centro de datos virtualizado. Hace tiempo que el algunos casos, podrían poner en riesgo la disponibilidad.
sobredimensionamiento es una de las principales causas Enfriamiento (carga térmica demasiado baja)
de ineficiencia en el centro de datos, aunque no se hable • Apagado de seguridad debido a alta presión de carga
en los compresores
de entornos virtualizados. Al reducir la carga todavía más,
• Ciclos cortos de los compresores como resultado del
la consolidación de servidores y la administración del
apagado frecuente, lo que acorta la vida útil de los
suministro de energía a los servidores llevarán los niveles compresores
de eficiencia más cerca del extremo inferior de la curva • Posible invalidación de la garantía debido a un
de eficiencia si no se actualizan los sistemas de energía y funcionamiento sistemático por debajo de los límites
inferiores de carga
enfriamiento. Si bien es verdad que los gastos de
• Costo de bypass de gas caliente en los compresores
electricidad se reducirán a causa de la menor carga para simular niveles de carga "normales” y evitar los
informática y la menor potencia requerida para ciclos cortos

suministrar enfriamiento a esa carga, la proporción de Generador (carga eléctrica demasiado baja o demasiados
generadores)
energía de la red que llegará a las cargas informáticas,
• Presencia de combustible sin quemar en el sistema
en otras palabras, la eficiencia, caerá, lo que implica un (wet stacking) que puede dar origen a multas por
desperdicio de energía que podría conservarse para contaminación o generar riesgo de incendios

reducir aun más el consumo de energía.
2 • Costo de calentadores de agua por camisa calefactora
innecesarios para mantener los motores calientes
• Costo del almacenamiento, pruebas y mantenimiento
La virtualización representa una nueva oportunidad para relativos al combustible excedente

aprovechar el enfoque de infraestructura escalable. Los
dispositivos de energía y enfriamiento con capacidad
escalable reducen las pérdidas fijas y aumentan la eficiencia. La arquitectura escalable facilita no sólo la
reducción de la infraestructura con posterioridad a la consolidación de equipos informáticos, sino la
subsiguiente ampliación de esa misma infraestructura una vez que la carga informática virtualizada registre
nuevas expansiones (figura 4).

Figura 4 – Utilización de sistemas de energía y enfriamiento escalables para minimizar la ineficiencia
derivada de la capacidad que no se usa durante los procesos de consolidación y nueva expansión

2
La Agencia Federal de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) y la organización The Green Grid ayudan a
educar a la comunidad de usuarios acerca del importante valor en términos de eficiencia de dimensionar adecuadamente
la infraestructura física de modo de que exista una mayor correspondencia con la carga informática.


Power/cooling
Capacity Downsize ...
but expect re-rowth
re-
Virtualized
Load

Original Virtualized
Load Load

Virtualized
Load
Virtualized
Load Load Load
Load

Scale DOWN Scale UP
Fig. 4a – Sistemas de energía y enfriamiento sin reducciones tras
la virtualización Fig. 4b – Sistemas de energía y enfriamiento
La capacidad que no se utiliza es una causa importante de con dimensionamiento adecuado
ineficiencia (bajo DCiE) La reducción/aumento de capacidad maximiza
la eficiencia

Administración de capacidad
Saber qué está pasando, en tiempo real

La naturaleza dinámica de los sistemas informáticos virtualizados exige contar con información precisa,
oportuna y útil sobre los niveles de capacidad de los sistemas de energía y enfriamiento para garantizar que
esos sistemas acompañen el cambiante perfil de la carga, que puede modificarse de un día a otro.

Las soluciones para administración de capacidad brindan instrumentación y software para monitorear y
analizar en tiempo real la información sobre las tres capacidades esenciales del centro de datos:

• Potencia
Desafío Nº 3
• Enfriamiento Garantizar la correspondencia
• Espacio físico entre la capacidad y la demanda
por hilera, por rack y por
servidor
Siempre que se esté pensando en una nueva implementación
informática o en una reconfiguración, deberá contarse con los tres recursos mencionados en el lugar de la
implementación y con capacidad suficiente a fin de ofrecer soporte para la implementación proyectada. Si la
capacidad de cualquiera de los tres es insuficiente, la implementación no podrá avanzar.

La administración de capacidad permite la utilización eficaz y eficiente de los tres recursos en todo el centro
de datos mediante la visibilidad continua y en tiempo real de las capacidades por rack y por servidor. A
partir de esos datos el software de gestión puede identificar puntos en los que alguno de los recursos tiene
capacidad disponible, puntos en los que alguna capacidad se encuentra en un nivel peligrosamente bajo y
puntos en los que existe capacidad inutilizable, inmovilizada (ver recuadro). La capacidad inmovilizada es
un factor importante en materia de eficiencia en un centro de datos muy dinámico, no sólo porque es causa


directa de ineficiencia –en cuanto recurso que se paga pero que no se utiliza—, sino porque la
incorporación de cambios sin la debida gestión puede crear capacidad inutilizada.

Los sistemas de administración de capacidad eficientes
Capacidad inutilizada = ineficiencia
utilizan modelos e inteligencia automatizada para
monitorear las capacidades de potencia, enfriamiento y
Cuando uno o dos de los tres recursos esenciales
espacio físico para toda la sala y por hilera, rack y –potencia, enfriamiento o espacio– es insuficiente
en un área particular del centro de datos, esa área
servidor, a fin de sugerir la mejor ubicación para el
no puede usarse aunque haya capacidad
agregado de equipos, predecir el efecto de cambios disponible de los otros recursos. Los recursos que
propuestos e identificar condiciones o tendencias en el están disponibles en esa área pero que no pueden
utilizarse por falta de algún otro constituyen lo que
tiempo para sugerir acciones correctivas. Los sistemas de se llama capacidad inutilizada. Por ejemplo, en
administración de capacidad que abarcan la ubicación y un área del centro de datos donde parte de la
capacidad de rack y de potencia no puede
carga de los servidores, la capacidad de potencia y
aprovecharse porque no existe suministro
enfriamiento disponible para los servidores, las suficiente de enfriamiento existe capacidad
fluctuaciones de temperatura y el consumo de energía no inutilizada de espacio y potencia. En otra donde
sobra capacidad de enfriamiento pero no hay
sólo protegen la instalación contra tiempos de inactividad espacio en el piso para racks o no se cuenta con
ocasionados por potencia o enfriamiento insuficiente en potencia disponible existe capacidad inutilizada de
enfriamiento.
áreas específicas, sino que aumenta la eficiencia del
centro de datos al optimizar la utilización de los La capacidad inutilizada implica el desperdicio de
recursos disponibles. Un sistema holístico como el recursos, conjuntos de capacidad de potencia, de
enfriamiento o de espacio en los racks que no se
descrito puede puede usar. El desperdicio de recursos puede ser
consecuencia de un error en el diseño original o
• Crear un modelo con los efectos en todo el de la incorporación posterior de cambios sin la
sistema de los cambios propuestos con relación a debida gestión. Hallar y reasignar la capacidad
inutilizada aumenta en forma directa la eficiencia
los servidores
del centro de datos al incrementar la cantidad de
equipos informáticos a los que se puede ofrecer
• Comparar disposiciones alternativas a partir del
soporte con los mismos recursos.
análisis detallado de diseños

• Confirmar con anterioridad a la implementación
que el cambio propuesto no sobrecargará los sistemas de energía o enfriamiento

• Verificar que los cambios se hayan hecho según lo planificado
• Reservar potencia, enfriamiento y espacio en los racks para instalar nuevos equipos rápidamente

La necesidad de contar con una solución para administración de capacidad aumenta cuando el entorno
admite el cambio, una característica ineludible de los centros de datos virtualizados de hoy, como se ve en
las poblaciones cambiantes de servidores, las densidades de potencia variables, la migración de cargas, el
avance sostenido de nuevas tecnologías y la presión creciente en pos de la conservación de la energía.
Como resultado de la incorporación de cambios sin la debida gestión –en todo tipo de centro de datos– es
posible que se ponga en riesgo la disponibilidad, se imposibilite la concreción de lo planificado y se
desperdicien recursos. Un sistema eficaz de administración de capacidad abarca los aspectos prácticos y
los efectos de amplio alcance de los cambios, lo que permite el aprovechamiento máximo de la potencia, el


enfriamiento y el espacio físico en el centro de datos. Con este tipo de sistema, es posible alcanzar el
máximo potencial de la virtualización en materia de eficiencia y valor de negocio.

A continuación se incluye un listado de las situaciones que el sistema de administración de capacidad
debería poder manejar; el listado surge de considerar en conjunto ciertos factores que se presentan o
potencian con la virtualización de un entorno:

• Cargas que cambian de densidad y de ubicación. La utilización dinámica puede crear
concentraciones de calor incluso cuando no se agregan servidores físicos. Las concentraciones de
calor pueden presentarse en nuevas ubicaciones a medida que los equipos virtuales migran de
servidor en servidor, y a medida que el sistema de administración de la energía de los servidores
apaga ciertos equipos físicos y enciende otros.

• Aceleración del ritmo de los cambios. En el vertiginoso mundo de la virtualización y la tecnología
en permanente transformación, se producen nuevos cambios antes de que lleguen a afirmarse los
más recientes. Mantener la estabilidad del sistema resulta imprescindible, en especial si diversas
partes introducen cambios sin una coordinación centralizada.

• Interdependencias complejas. La virtualización aporta un nuevo grado de sofisticación a las
dependencias compartidas y efectos secundarios en las relaciones entre las capacidades de
potencia, enfriamiento y espacio. Puede ser difícil predecir los efectos que el agregado, la
eliminación o la reubicación de servidores tendrán en todo el sistema.

• Cambios inadvertidos. Aun si no se agregan servidores físicos, como resultado de la virtualización
se producen cambios en la ubicación de la carga y en la demanda de potencia y enfriamiento que
pasan inadvertidos. Si no se tiene acceso a las señales de advertencia sobre posibles trastornos,
una irregularidad inadvertida puede transformarse en problemas de sobrecarga, sobrecalentamiento
o pérdida de redundancia del sistema de enfriamiento.

• Incorporación eficiente de componentes de energía y enfriamiento. Si la infraestructura de
energía y enfriamiento se encuentra adecuadamente optimizada para proporcionar máxima
eficiencia, existe correspondencia entre la oferta y la demanda, lo que reduce la tolerancia a
cambios imprevistos en una u otra.

La gestión eficaz de un entorno como el descrito requiere un sistema que tenga acceso a la disposición
física de la sala (para realizar un seguimiento de la capacidad del espacio físico), que además tenga acceso
a las características por dispositivo de la oferta y la demanda de potencia y enfriamiento, y que emplee un
modelo integrado para la interpretación de las condiciones en un momento dado, el reconocimiento de
tendencias y la previsión de requisitos futuros (figura 5).


Figura 5 – Cómo enfrentar el desafío de la gestión en un entorno virtualizado

Un sistema de gestión analítico e interactivo que cuente con información completa es vital para toda
infraestructura integrada, en la que los subsistemas se comunican con un coordinador central que puede
correlacionar, analizar, recomendar, advertir y predecir. Un sistema como el descrito cuenta con
información sobre el estado del entorno en un momento dado y sobre los límites de la infraestructura en ese
momento y puede predecir, mediante la creación de modelos, el estado futuro del entorno con la
incorporación de cambios.

Encontrará más información sobre la administración de capacidad en el Informe interno Nº 150 de APC,
Administración de capacidad de energía y enfriamiento para centros de datos.

Efecto de la virtualización sobre el consumo y la
eficiencia energéticos
Los análisis de la eficiencia del centro de datos pueden resultar confusos; esto es así porque se trata de un
tema nuevo y la terminología no se encuentra estandarizada aún. La virtualización y la consolidación
resultante influyen en los tres niveles de eficiencia de los centros de datos, como se muestra en la figura 6.


En este informe se trata la eficiencia eléctrica de la infraestructura física del centro de datos (DCiE), que
consiste principalmente en los sistemas de energía y enfriamiento. Si se actualizan los sistemas de energía
y enfriamiento que integran la infraestructura para que exista mayor correspondencia entre ellos y el nuevo
entorno informático virtualizado y eficiente, es posible aumentar considerablemente la eficiencia general
como resultado del aumento del valor DCiE.

Figura 6 – Efecto típico de la virtualización en la eficiencia del centro de datos; se muestra el valor DCiE en
el contexto de la eficiencia general del centro de datos

La eficiencia general aumenta en cierta
Overall efficiency Somewhat better medida con la virtualización,
Importante y en gran medida si además se
oportunidad de optimiza el componente DCiE
aumentar la
eficiencia aun más DCiE Worse IT
efficiency Much
better La eficiencia de los equipos
El valor DCiE (Eficiencia de informáticos aumenta en gran
los sistemas de energía y medida con la virtualización.
enfriamiento) decrece Importante aumento de la
eficiencia en cualquier
Infrastructure

Este es el tema del
infrastructure

presente informe caso
Physical

Watts IT IT
IN watts
Useful
computing

En este informe se hace hincapié en el hecho de que adoptar la virtualización en un centro de datos
existente, sin modificar la infraestructura de energía y enfriamiento, siempre reduce la eficiencia de la
infraestructura física del centro de datos (el componente DCiE de la eficiencia general) a causa de las
pérdidas fijas (consumo de energía) inherentes a los sistemas de energía y enfriamiento. En esta sección
se explica por qué se reduce la eficiencia, cómo cuantificarla y cómo evitarla.

Una de las principales motivaciones para adoptar la virtualización es la mayor eficiencia computacional, es
decir, el mayor volumen de procesamiento por vatio de potencia consumido en el centro de datos (eficiencia
"general" en la figura 6). No obstante, el menor consumo de potencia de la carga informática consolidada
en sí misma es sólo una parte de los ahorros que pueden lograrse con la virtualización. En la mayoría de
los centros de datos existentes, existe un importante potencial de ahorro adicional en los sistemas de
energía y enfriamiento que ofrecen soporte a la nueva carga informática virtualizada y ahora reducida.
Esos ahorros adicionales van más allá de los ahorros inmediatos derivados de la reducción de la carga que
depende de los sistemas de energía y enfriamiento –que suelen ser decepcionantes a causa de las
pérdidas fijas, descritas más adelante–, y surgen de la eficiencia que puede obtenerse con la
reconfiguración y racionalización de la arquitectura de energía de modo que exista mayor correspondencia
con la demanda reducida y variable del entorno virtualizado.

La virtualización afecta el consumo y la eficiencia energéticos de diversas maneras, algunas de las cuales
pueden resultar contrarias a la intuición. Los conceptos no son complicados, pero dependen de la


comprensión clara de ciertas definiciones básicas y de las relaciones fundamentales entre potencia, pérdida
y carga. Para ilustrar los efectos de la virtualización en el consumo y la eficiencia energéticos, es útil
repasar el concepto de eficiencia de la infraestructura del centro de datos (DCiE) e identificar a los
principales consumidores de energía del centro de datos.

¿Qué es la "eficiencia de la infraestructura del centro de datos (DCiE)"?
La "eficiencia de la infraestructura del centro de datos" es un parámetro asociado a la infraestructura física
del centro de datos, cuyos principales componentes son los sistemas de energía y enfriamiento. El
parámetro cuantifica el "trabajo útil" que lleva a cabo la infraestructura física y se define como la proporción
del total de potencia suministrada al centro de datos que alimenta la carga informática (figura 7).

Figura 7 – Definición de eficiencia de la infraestructura física del centro e datos (DCiE) 3

Data center

Power path POWER Power
to IT system to IT
Power to IT
data center equipment

Power to COOLING
Secondary
system
Support

* To simplify the analysis, subsystems
Physical consuming a small amount of power
infrastructure*
are not included in this discussion:
Cabling Physical security
Switches Generator
Lights Switchgear

Power
to IT

= ( )
Data Center infrastructure Efficiency Power to
data center

En este contexto, toda la energía consumida en el centro de datos –es decir, la energía no consumida por
la carga informática– se considera "pérdida". Entre esos consumos, o pérdidas, no asociados a los equipos
informáticos se cuentan:

• Las ineficiencias internas del sistema de energía (dispositivos del circuito de potencia tales como
unidades UPS, PDU, cableado, etc.), que se disipan como calor

• La energía que consume el sistema de enfriamiento
• La energía que consumen otros subsistemas de la infraestructura física del centro de datos (este
consumo es relativamente bajo y no se muestra en la figura 7)

3
Otro parámetro es PUE (eficacia en el uso de energía), que es el inverso matemático de DCiE. Los parámetros DCiE y
PUE son formas equivalentes de medir lo mismo. Véase el Informe interno Nº 157 de APC, Selección de un parámetro
estándar del sector para centros de datos.


En la figura 8 se ilustran las pérdidas mencionadas en el contexto de la energía total consumida en el
centro de datos. Encontrará más información sobre el concepto de eficiencia del centro de datos y sobre la
distinción entre "pérdida" y "trabajo útil" en el Informe interno Nº 113 de APC, Elaboración de modelos de
eficiencia eléctrica para centros de datos.

Figura 8 – Definición de “pérdidas” con relación al consumo de energía en el centro de datos

Power consumed by minor subsystems
(omitted to simplify the discussion)
Lights Physical security
Switches Generator
Switchgear

COOLING system Power consumed by
Power consumed in providing physical infrastructure
COOLING to the IT load Efficiency goal is to
minimize this “overhead”

Power IN POWER system
to data center Power consumed in providing
POWER to the IT load

IT load
Power consumed in doing the primary
job of the data center (computing)
Power to IT

Eficiencia de la Power to
infraestructura data center
física =
(DCiE)
Relación con la figura 7

Pérdidas fijas vs. pérdidas proporcionales
De la energía que consumen los sistemas de energía y de enfriamiento –las "pérdidas" de la figura 8–, una
parte permanece constante independientemente del volumen de carga informática, y otra parte varía en
proporción a ese volumen. Esos dos componentes de la energía consumida (pérdida) se denominan
4
pérdidas fijas y pérdidas proporcionales.

• Pérdidas fijas: Son siempre las mismas independientemente del volumen de carga. Las pérdidas
fijas es la energía que se consume siempre que un dispositivo o sistema se encuentra en
funcionamiento, independientemente del volumen de carga a la que se brinda soporte. La reducción
de la carga no modifica este componente fijo de las pérdidas. Los transformadores y los
ventiladores de velocidad fija son algunos ejemplos de dispositivos que registran un importante
componente de pérdidas fijas. Es a causa de las pérdidas fijas que la eficiencia aumenta con cargas
altas (las pérdidas fijas representan una pequeña proporción del consumo total) y disminuye con
cargas bajas (las pérdidas fijas representan una gran proporción del consumo total); véase la figura
11 más abajo. Reducir las pérdidas fijas aumentando los niveles de eficiencia de los
dispositivos y/o mejorando la configuración de los sistemas es la forma más eficaz de
aumentar la eficiencia de los sistemas de energía y enfriamiento.

4
También existe un tercer tipo de pérdidas, en general menos significativas, que varía en función del cuadrado de la
carga. Se trata de las pérdidas de ley cuadrática o del cuadrado. Encontrará más información sobre los tres tipos de
pérdidas en el Informe interno N° 113 de APC, Elaboración de modelos de eficiencia eléctrica para centros de datos.


• Pérdidas proporcionales: Son directamente proporcionales a la carga asociada al dispositivo. Si
se duplica la carga se duplican las pérdidas proporcionales. Si la carga se reduce en 75% las
pérdidas proporcionales se reducen en la misma medida. Los ventiladores y las bombas de
velocidad variable son algunos ejemplos de dispositivos que registran un importante componente de
pérdidas proporcionales.

Como se mostrará en las próximas secciones, a causa de las pérdidas fijas se acotan tanto los ahorros de
energía como los niveles de eficiencia que pueden alcanzarse a través de la virtualización, dado que las
pérdidas fijas no cambian independientemente de la medida en que se reduzca la carga informática.

Las pérdidas fijas acotan los ahorros de energía
La consolidación permite reducir el consumo general del centro de datos. La pregunta clave a la hora de
pensar en la virtualización y consolidación de los sistemas es "¿Cuánto se reducirá mi consumo de
energía?". La respuesta está muy ligada al volumen de pérdidas fijas que se registran en la infraestructura
de energía y enfriamiento. En la figura 9 se ilustra la relación entre la consolidación y los ahorros de
energía, y en qué medida las pérdidas fijas de la infraestructura de energía y enfriamiento acotan los
ahorros de energía que podrían obtenerse.

La clave para aumentar los ahorros resultantes de la consolidación está en reducir las pérdidas fijas de la
infraestructura de energía y enfriamiento. La reducción necesaria puede lograrse eliminando parte de las
pérdidas fijas (por ejemplo, eliminando el costo de rehumidificación mediante mejoras en el diseño del
sistema de enfriamiento), reduciendo parte de esas pérdidas (por ejemplo, adoptando un sistema UPS más
eficiente) o convirtiendo parte de esa pérdidas en pérdidas proporcionales (por ejemplo, reemplazando las
bombas y ventiladores de velocidad fija por dispositivos equivalentes de velocidad variable). En la figura 10
se muestra el efecto de reducir las pérdidas fijas.


Figura 9 – Las pérdidas fijas acotan los ahorros de energía que pueden lograrse con la consolidación
En este gráfico se ilustra el CONSUMO DE ENERGÍA total del
centro de datos.
100% No se muestra explícitamente la EFICIENCIA de la
infraestructura del centro de datos (DCiE), pero se puede
advertir en él que el componente DCiE disminuye porque la
carga informática decrece mientras que las pérdidas fijas
permanecen constantes.

75%

Electric As IT load shrinks, TOTAL POWER
bill 50%
can never drop below the level of
FIXED LOSSES
As percentage of
pre-consolidation
amount FIXED LOSSES
Portion of TOTAL POWER due to fixed losses – constant regardless of load

25%
35% is a typical level of fixed losses Examples of FIXED LOSS:
in a non-virtualized data center PDU transformers
Fixed-speed fans

0%
2:1 4:1 6:1 8:1 10:1 12:1 14:1 16:1 18:1 20:1 …

Consolidation ratio

Figura 10 – Reducir las pérdidas fijas permite obtener mayores ahorros con la consolidación

100%

75%

Electric Greater power savings enabled by
bill 50%
reduced fixed losses

As percentage of
pre-consolidation
amount

25% FIXED LOSSES
Examples of reducing FIXED LOSS:
Reduce excess power/cooling capacity
Switch to variable-speed fans
0%
2:1 4:1 6:1 8:1 10:1 12:1 14:1 16:1 18:1 20:1 …

Consolidation ratio


La eficiencia del centro de datos es función de la carga informática
En el contexto de la eficiencia del centro de datos, las "pérdidas" que se muestran en la figura 8 están
compuestas por la suma de todo el consumo de energía de los sistemas que conforman la infraestructura
física del centro de datos, es decir, el consumo de energía necesario para ofrecer soporte a la carga
informática, pero no la carga informática en sí misma. Como sucede con el consumo de energía de un
dispositivo cualquiera como una UPS, algunas de esas pérdidas son pérdidas fijas, que permanecen
constantes independientemente de la carga a la que ofrezcan soporte; se trata de energía que se consume
siempre que el sistema se encuentre encendido. El resto son pérdidas proporcionales, que varían en
proporción a la carga informática, y están asociadas a dispositivos tales como ventiladores y bombas de
velocidad variable.

Si todas las pérdidas registradas fueran proporcionales (y disminuyeran al ritmo de la carga informática), la
eficiencia del centro de datos sería un valor único, idéntico para cualquier carga informática. No obstante,
eso nunca sucede en los centros de datos porque siempre existen pérdidas fijas, que dan como resultado
más altos niveles de eficiencia cuando la carga es más elevada, y más bajos niveles cuando la carga
disminuye. Por lo tanto, la eficiencia del centro de datos siempre es una curva: la eficiencia es función de la
carga. En la figura 11 se muestra una curva típica de eficiencia del centro de datos.

Figura 11 – Curva típica de eficiencia de la infraestructura del centro de datos

100%

80%

Efficiency is this …
60%
Data center En la curva de eficiencia no se indican
infrastructure CANTIDADES absolutas de consumo
efficiency 40% de potencia, sino la PROPORCIÓN

DCiE
de potencia de entrada que llega a la
… at this load carga informática, es decir, el
"trabajo" útil de la infraestructura
20%
física.

0%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
No load Full load
IT Load
% of data center capacity
La curva de eficiencia de la infraestructura de cada centro de datos es mayor o menor en función de la
eficiencia de los dispositivos que la componen y de la eficiencia de la configuración de sus sistemas; pero la
curva siempre comienza en cero y suele tener la misma forma.

Identificación de los efectos de la virtualización en la curva de eficiencia de la
infraestructura
La virtualización siempre implica una reducción del consumo de energía debido a la optimización de los
componentes informáticos y su consolidación en un número menor de dispositivos físicos. Sin embargo, si


simultáneamente no se reduce la infraestructura de energía y enfriamiento o no se introducen en ella
mejoras en materia de eficiencia, la curva de eficiencia de la infraestructura del centro de datos
permanecerá inalterada, y la eficiencia (DCiE) descenderá en la curva a causa de la disminución en la
carga (figura 12).

Figura 12 – La consolidación reduce la carga, y hace descender la eficiencia en la curva
100%

80%

Consolidation
Data center 60%
infrastructure BEFORE virtualizing
efficiency 55% La curva de eficiencia de este
DCiE
40% centro de datos refleja los
DCiE
AFTER virtualizing niveles de eficiencia de los
38% dispositivos que lo integran y
20% DCiE la arquitectura de todo el
sistema.

0%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
No load Full load
IT Load

Como puede verse, cayó el nivel de eficiencia a pesar de que el consumo de energía es menor. La
eficiencia no mide cuánta energía se utiliza; más bien, indica la magnitud de energía que se desperdicia
respecto de la que se utiliza. Esencialmente, se trata de una forma de medir el "margen de mejora". La
caída en la eficiencia se producirá independientemente de la curva de eficiencia del centro de datos
particular (que siempre tendrá una forma similar a la ilustrada) y del valor DCiE previo a la virtualización. Si
no se introducen cambios en los sistemas de energía y enfriamiento –para elevar la curva de eficiencia– el
componente DCiE descenderá tras la consolidación para cualquier centro de datos (figura 13).


Figura 13 – Para CUALQUIER centro de datos, la consolidación reduce la eficiencia de la infraestructura si
no se introducen cambios en la infraestructura del centro de datos

100%

80%
Data center A
62%
DCiE

Data center 60%
infrastructure 48% Data center B
DCiE
efficiency
DCiE
40% 45%
DCiE
32%
DCiE
20%

0%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
No load Full load
IT Load

Para mejorar el valor DCiE tras la virtualización, debe elevarse la curva de eficiencia de la infraestructura
del centro de datos optimizando los sistemas de energía y enfriamiento para disminuir el desperdicio
inherente al sobredimensionamiento y lograr una mayor correspondencia entre la capacidad y la nueva
carga reducida (figura 14); tal optimización es el tema de este informe. La mejor manera de elevar la curva
de eficiencia es pasar de un esquema de enfriamiento perimetral a otro por hilera y dimensionar
adecuadamente los sistemas de energía y enfriamiento. Además de aumentar los niveles de eficiencia,
la optimización de los sistemas de energía y enfriamiento influirá directamente en los gastos de
electricidad ya que disminuirá el consumo de energía asociado a capacidad de energía y
enfriamiento que no se utiliza.

Figura 14 – La optimización de los sistemas de energía y enfriamiento eleva la curva de eficiencia

100%
Optimized power & cooling
(The subject of this paper)
AFTER virtualization
80% with optimized power/cooling

Data center 60% 58%
DCiE Original
infrastructure 55% power & cooling
DCiE
efficiency 40%
DCiE
BEFORE virtualization
39%
DCiE
AFTER virtualization
20%

0%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
No load Full load
IT Load


¿Por qué disminuye la eficiencia de la infraestructura (DCiE) a pesar del menor consumo de
energía?
Siempre que se adopte la virtualización disminuirá (mejorará) el consumo de energía debido a la menor
población de servidores y a cierta reducción simultánea del consumo de energía en los sistemas de energía
y enfriamiento (las pérdidas proporcionales descritas anteriormente). Sin embargo, la eficiencia de la
infraestructura del centro de datos decrecerá (empeorará) si no se achican y optimizan en la medida
necesaria los sistemas de energía y enfriamiento de modo de que exista una mayor correspondencia con la
nueva carga informática reducida. En otras palabras, si la infraestructura física no se contrae para
adecuarse mejor a la carga informática reducida, seguirá consumiendo energía (pérdidas fijas) para
sostener la capacidad excedente o mal empleada que no es de utilidad para ofrecer soporte a la carga
informática reducida. En la figura 15 se ilustra el resultado típico, menor consumo de energía combinado
con menor eficiencia de la infraestructura.

Figura 15 – Ejemplo de menor consumo de energía combinado con menor eficiencia de la infraestructura
(DCiE)

Total power = En el ejemplo:
1000 kW Reducción de la carga informática: 50%
66% de las pérdidas del SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO son fijas
Power consumed by minor subsystems
ignored to simplify analysis 75% de las pérdidas del SISTEMA DE
COOLING ENERGÍA son fijas
Total power =
system
370 kW
370 kW
672 kW Power and cooling didn’t go down
in the same proportion as IT load
because of fixed losses
POWER
system 130 kW
130 kW COOLING En la figura 7 encontrará la
system definición de eficiencia de la
308 kW
308 kW
infraestructura del centro de
datos (DCiE).
IT load POWER
114 kW
system 114 kW
500 kW
500 kW
Infrastructure Infrastructure
37%
IT load
efficiency = 50% 250 kW efficiency
250 kW =
(DCiE) (DCiE)

A ver BEFORE AFTER
virtualization virtualization

Cómo aumentar la eficiencia: reducción de las pérdidas fijas
En las secciones anteriores se explica por qué la virtualización hacer caer el componente DCiE y que las
pérdidas fijas de la infraestructura del centro de datos son la causa principal de ese efecto. Para compensar
ese problema y alcanzar el máximo potencial de ahorro de energía derivado de la virtualización, deberá
optimizarse la infraestructura de energía y enfriamiento –según se describe en la primera mitad de este
informe– para contemplar elementos como los siguientes a fin de minimizar las pérdidas fijas y maximizar la
eficiencia eléctrica del proyecto de virtualización:

• Reducción de la capacidad de potencia y enfriamiento para lograr una mayor correspondencia con
la carga


• Ventiladores y bombas de velocidad variable que funcionan con menor intensidad cuando baja la
demanda

• Equipos con dispositivos más eficientes que consuman menos energía durante su funcionamiento
• Arquitectura de enfriamiento con rutas de circulación de aire cortas (por ejemplo, pasar de sistema
perimetral a sistema por hilera)

• Sistema de administración de la capacidad, para equilibrar la carga con la demanda y detectar la
presencia de capacidad inutilizada

• Paneles de obturación para reducir la mezcla de aire en los racks

Para alcanzar el mínimo consumo de energía posible durante el funcionamiento de los equipos –es decir,
niveles eficientes de operación– es necesario proveer los recursos en forma dirigida en la medida, el
momento y el lugar justos (véase el recuadro).
Estos mismos principios se aplican al diseño de a Enfriamiento "justo a tiempo"
dispositivos y arquitecturas que ofrecen respuesta a
La idea de proveer un recurso en el momento justo y en
los desafíos funcionales de la virtualización, que se la medida justa no es nueva, aunque sí con relación a
los centros de datos. Los beneficios en materia de
plantean en la primera mitad de este informe. Como
eficiencia asociados al tipo de enfriamiento por hilera
resultado, el aumento de eficiencia se produce localizado descrito tiene un conocido paralelo en el
campo de la producción.
automáticamente cuando se adoptan las tres
"Justo a tiempo" es una filosofía desarrollada por
soluciones anteriores: enfriamiento por hilera, Toyota en la década de 1950. Hoy es una piedra
sistemas de energía y enfriamiento escalables, y angular de la teoría de la administración, y hace
hincapié en la eliminación del desperdicio partiendo de
herramientas para administración de la capacidad. que se debe tener sólo la cantidad necesaria de los
repuestos adecuados, en el momento y en el lugar
adecuados, para que ante la necesidad concreta se los
pueda tener justo a tiempo. La idea es eliminar el
TradeOff Tool™ de APC para calcular los almacenamiento y movimiento innecesarios de partes,
ahorros derivados de la virtualización con el objetivo de posibilitar un flujo eficiente y regular
de los materiales a través del proceso de producción.
En la Figura 16 se muestra el Calculador de costos
El sector de los centros de datos ya empezó a cosechar
de energía derivados de la virtualización, una los frutos de lo aprendido de otros sectores en relación
con la estandarización y la modularidad. Ahora que su
herramienta TradeOff Tool™ de APC. Esta materia prima principal –la electricidad– se está
convirtiendo en un recurso escaso y costoso, las
herramienta interactiva ilustra los componentes
tecnologías y estrategias para conservarlo han
informáticos, la infraestructura física y los ahorros despertado gran interés en el sector y en el usuario.

de energía que pueden obtenerse en el centro de El sistema de enfriamiento, uno de los principales
consumidores de electricidad en el centro de datos, es
datos con la virtualización de servidores. La un candidato ideal para la aplicación de la filosofía "usa
herramienta permite que el usuario introduzca sólo lo que necesitas, donde lo necesitas y cuando lo
necesitas... y con gran eficiencia".
datos relativos a la capacidad del centro de datos,
carga, cantidad de servidores, costo de electricidad
y otros valores asociados al centro de datos.


Figura 16 – TradeOff Tool de APC para calcular los ahorros derivados de la virtualización

Si hace clic en la captura de pantalla
que aparece abajo accederá a una
versión en vivo de esta herramienta
interactiva.

Estudio de caso
El presente estudio de caso se llevó a cabo utilizando la herramienta TradeOff Tool™ de APC Calculador
de costos de energía derivados de la virtualización (figura 16, arriba). Se parte del supuesto de un centro
de datos hipotético con 75% de carga y sin redundancia de energía ni enfriamiento (figura 17a), con
relación al cual se recibe una factura de electricidad por US$193.123.

El centro de datos se virtualiza con una reducción en razón de 20 a 1 en cuanto a potencia de servidores.
Debido a la reducción de la carga a partir de la virtualización, el centro de datos cuya carga ahora asciende
a 53 kW está sobredimensionado en un 126% (120 kw de capacidad) (Figura 17b). Como resultado del
sobredimensionamiento, la infraestructura de energía y enfriamiento ofrece soporte a una carga muy inferior
a su capacidad y opera con niveles reducidos de eficiencia de la infraestructura (DCiE 39%) debido a las
pérdidas fijas, según se explicó en este informe. Si no se introducen mejoras en la infraestructura de
energía y enfriamiento, sólo se verá una reducción en razón de 1,4 a 1 (27%) en el total de la factura de
electricidad.


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