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GREEN IT II
     All’interno del Data center



Un approccio procedurale e metodologico
per guadagnare prestazioni ed efficienza
     generando valore economico.




Luglio 2008
GREEN IT II rel 1.0
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           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                                  Premessa      1
                                                        Executive Summary       3
                                                        Contesto Operativo      6
                                                          Ridurre i consumi    16
                                                    Approccio Metodologico     32
                                                    Osservazioni conclusive
                                                                 Riferimenti
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                           PREMESSA
2                                            PREMESSA
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                           Il presente documento è stato realizzato da LHYRA srl ed è la logica prosecuzione di una precedente
                           white-paper (rif. 1) in cui veniva illustrata l’opportunità di business dell’intero settore visto sotto
                           diversi punti di vista. Qui ci si concentra invece sul punto di vista dell’IT manager e sulla possibilità
                           che gli viene data di generare valore per l’azienda riducendo sensibilmente il consumo di energia
                           elettrica del data center ed aumentando l’efficienza dell’intero sistema. In pratica facendo crescere
                           l’efficienza energetica dell’intero sistema più velocemente della capacità di calcolo (a cui sono
                           collegati i consumi) si invertirà il trend in atto generando un gap positivo che si traduce
                           automaticamente in valore economico per l’impresa.
                           Questo valore, la metodologia per ottenerlo ed i possibili partner operativi sono l’oggetto di questo
                           documento che ha lo scopo di illustrare, in sintesi, l’idea di business derivante e di come si possa
                           intervenire traducendo una visone teorica in un vantaggio economico reale.
                           Su questa tematica sono già state avviate attività propedeutiche e LHYRA stessa vanta una
                           esperienza progettuale, tecnica e manageriale specifica. Il progetto è stato elaborato sulla base
                           delle informazioni di pubblico dominio e di analisi e valutazioni proprietarie di LHYRA srl stessa.
                           I dati economico-finanziari previsionali, contenuti nel documento, sono per loro natura variabili e
                           legati / sensibili alle variazioni del contesto di mercato e dello scenario macro-economico, pertanto
                           eventuali evoluzioni congiunturali potrebbero avere un impatto sui risultati attesi; va comunque
                           sottolineato che l’analisi è stata svolta adottando tutte le necessarie cautele per una corretta
                           rappresentazione dei dati mantenendo sempre un approccio conservativo.
                           Tutte le informazioni ed i dati contenuti nel Documento sono riservati e possono essere utilizzati
                           esclusivamente per il perseguimento e la realizzazione degli obiettivi di questo progetto. Qualunque
                           diverso uso del Documento e delle informazioni e dati in esso contenuti dovrà essere
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                           preventivamente autorizzato da LHYRA srl.
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           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                                  Premessa      1
                                                        Executive Summary       3
                                                        Contesto Operativo      6
                                                          Ridurre i consumi    16
                                                    Approccio Metodologico     32
                                                    Osservazioni conclusive
                                                                 Riferimenti
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                           EXECUTIVE SUMMARY
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           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                       La crescita delle aziende e del business è sempre andata di pari passo con lo sviluppo della
                       sottostante infrastruttura IT, sia a livello di produttività individuale (desktop,laptop, stampanti ecc.)
                       sia a livello di infrastrutture centrali (server, sistemi di backup, infrastrutture di rete, di protezione
                       ecc.). Gli investimenti a supporto di questa crescita sono sempre stati visti come necessari e
                       raramente sono stati analizzati nella loro completezza e complessità così da trascurare il sempre
                       crescente consumo di energia che questi sistemi richiedevano così da arrivare a conteggiare in circa il
                       2% delle emissioni di CO2 a livello mondiale quelle provenienti dal consumo di energia dei sistemi IT.
                       Negli ultimi anni le problematiche del Global Warming, della conservazione dell’ambiente ma anche i
                       crescenti costi dell’energia elettrica hanno però portato ad una diversa attenzione a questi
                       investimenti e sono state sviluppate tecnologie e metodologie in grado di abbattere drasticamente i
                       consumi ma soprattutto di arrestare il trend di crescita dei consumi ormai esponenziale.
                       La maggior parte delle aziende trascura la voce di spesa relativa ai consumi energetici del datacenter
                       sia perché questa viene sovente distribuita tra più centri di costo, sia perché viene presa come una
                       voce imprescindibile.                                          Bolletta energetica annua di un piccolo DC tipo
                                                                                                                     (1° gennaio 2008 = 5kwh potenza installata)

                       Queste voci di spesa oggi non sono più                                    450

                       trascurabili, la loro crescita è costante e gli                           400


                       importi sono diventati consistenti e, in un
                                                                                                 350
                                                                                                 300
                                                                              Valori in €/1000


                       momento che le aziende sono tutte alla                                    250


                       ricerca di saving e di efficienza, una
                                                                                                 200
                                                                                                 150

                       specifica attenzione in quest’area può                                    100

                       liberare risorse adatte a sostenere lo                                     50
                                                                                                   0
                       sviluppo aziendale.
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                                                                                                       2008   2009   2010    2011     2012          2013   2014    2015   2016   2017
                                                                                                                                             Anno
5                                                         EXECUTIVE SUMMARY
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                       L’errore in cui di solito si incorre è però quello di vedere come spesa – e quindi come fumo agli occhi
                       – gli investimenti necessari ad abbattere i consumi, ridurre le emissioni di CO2 e liberare risorse per
                       l’azienda.
                       E’ sufficiente affrontare finanziariamente il problema – come viene fatto in questo lavoro – per
                       dimostrare che, considerando gli investimenti in ottimizzazione come un anticipo di spesa e, al limite,
                       finanziandoli con un piano pluriennale, il puro ritorno dell’investimento, già su un ciclo di pochi anni e
                       senz’altro interessante.
                       Ai vantaggi economici (bottom line) andranno poi sommati i vantaggi in termine di efficienza,
                       aumento di capacità elaborativa, sicurezza ecc. (upper line) e tutti gli aspetti di comunicazione e
                       immagine che l’azienda potrà spendere a livello corporate per la riduzione delle emissioni di CO2.


                                                                                        FINANZIAMENTO INIZIATIVA




                                                            TO
                                                          EN
                                                        AM
                                                                                   N




                                                  ION
                                                                               TIO




                                           N   DIZ
                                      CO
                                                                           IZA




                                                                                               RIDUZIONE COSTI
                                                                            AL




                                                                                                                        Contributo alla bottom line
                                                                          TU
                                                                      V IR




                                                                  N
                                                                IO
                                                                                   CE




                                                                                                                         Contributo alla upper line
                                                                               AC ST




                                                              AT
                                                                                 TI




                                                         ID                                 EFFICIENZA – FACILITA’ DI
                                                                             PR BE




                                                      OL
                                                    NS                                       GESTIONE – AUMENTO
                                                 CO                                          SICUREZZA – MAGGIOR
                                                                                            CAPACITA’ ELABORATIVA
 GREEN IT II rel 1.0
6
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
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                                                                         Premessa           2
                                                          Executive Summary                 3
                                                        Contesto Operativo                  6
                                                          Il consumo dei Datacenter
                                                              Dove nasce il problema
                                                                        Il caso reale
                                                                            I falsi miti
                                                               Un semplice esempio
                                                          Ridurre i consumi                16
                                                    Approccio Metodologico                 32
                                                    Osservazioni conclusive
                                                                    Riferimenti
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                           CONTESTO OPERATIVO
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           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
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                                                   A continuing gap, at the power plug, between a faster rate of computational
                                                    increase and a slower rate of energy efficiency improvement will ultimately
                                                                                 cause the economic meltdown of Moore’s Law.

                                                                                         UPTIME INSTITUTE - Kenneth G. Brill, 2007

                       IL CONSUMO ENERGETICO DEI DATA CENTER

                       I data center (=DC) delle aziende sono dei grandi divoratori di energia e pochi hanno la reale sensibilità dei numeri
                       che questi mettono in gioco. Un recente studio commissionato dal Financial Times a Gartner Group evidenzia che
                       questi utilizzano circa lo 0,5% di tutta l’energia prodotta a livello mondiale.
                       Oggi le emissioni di CO2 relative ai soli DC sono lo 0,3% del totale mondiale e, se confrontato con lo 0,6% generato
                       da tutto il traffico aereo mondiale, si può facilmente immaginare quanto questo dato sia allarmante e lo è ancora di
                       più il fatto che il trend di crescita sia esponenziale (nel periodo che va dal 2000 al 2006 il consumo di energia è
                       raddoppiato) e si stima che già nel 2012 le emissioni di CO2 dei DC superino di gran lunga quelle del traffico aereo.
                       La crescita di richiesta di capacità elaborativa ed il sempre maggior numero di nuove aziende che si dotano di DC,
                       specie nei paesi ad economia emergente (Cina, India, Brasile ecc.) si stima che porti a quadruplicare la domanda
                       energetica e che questa competa, vista la scarsità di risorsa, con altre esigenze industriali abilitanti lo sviluppo
                       economico.
                       Da un punto di vista esclusivamente economico, il contestuale aumento del costo medio dell’energia, ha fatto si che il
                       costo operativo della gestione energetica di un DC passasse da un valore storico dell’1%-3% del budget totale dell’IT
                       ad un valore attuale del 5%-15% con una ulteriore tendenza a crescere (rif.2).
                       Tutto ciò porta quindi il problema dell’efficienza energetica di un DC non più ad un puro aspetto etico nelle mani
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                       dell’IT manager ma di un concreto elemento economico da valutare nella sua gestione ordinaria al pari
                       dell’adeguamento del parco server.
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                                               • Consumano lo 0,5% di tutta la produzione energetica mondiale
                        DATA CENTER




                                               • Il consumo tra il 2000 e il 2006 è raddoppiato
                         (Alcuni fatti)




                                               • Il trend di crescita è in ulteriore aumento e non si prevedono inversioni di tendenza
                                               • Il costo medio per kWp è in aumento e non si prevedono inversioni di tendenza
                                               • Dal funzionamento e l’efficienza del DC dipende la funzionalità e l’efficienza del business di
                                               quasi ogni azienda.
                                               • Il costo energetico complessivo (alimentazione, condizionamento, investimenti a supporto
                                               della gestione energetica) è passato da 1%-3% al 5%-15% del budget IT ed è in crescita



                                            Alimentare e condizionare un DC è passato da essere dettaglio trascurabile ad
                                          problematica da pianificare e controllare e potrebbe divenire elemento bloccante.


                       Le stesse Istituzioni stanno iniziando a prestare attenzione e ad esercitare pressioni per un maggior controllo della
                       cosa:
                                   • il Congresso USA ha approvato una legge che impone all’EPA (= Environment Protection Agency) di redigere
                                   periodicamente un prospetto sul consumo energetico dei DC in USA;
                                   • l’EPA ha accennato all’idea di creare una rete elettrica dedicata ai grandi DC e sulla quale avere il controllo (maggiori
                                   costi ? Maggiori vincoli ? Diverso livello di servizio e affidabilità ?)
                                   • la Comunità Europea sta per pubblicare un Codice Volontario di best practices di efficienza energetica per i DC;
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                                   • le emissioni di CO2 dei grandi DC potrebbero creare un danno di immagine anche per quelle aziende considerate
                                   tradizionalmente poco inquinanti (telecomunicazione; media; finanza; tecnologia …)
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                       DOVE NASCE IL PROBLEMA


                       Per comprendere la natura del problema e la sua dinamica occorre considerare quattro elementi:


                                  • La spesa elettrica in un DC raramente è considerata nel budget IT, se non pro quota, e storicamente è
                                  sempre stata di entità trascurabile rispetto alle altre spese del dipartimento.
                                  • L’IT manager, avendo a disposizione un determinato budget di spesa per l’adeguamento dei server
                                  cercherà sempre di ottenere il massimo della capacità elaborativa disponibile per la spesa impegnata.
                                  Maggior capacità elaborativa = più informazioni gestite = minor tempo impiegato = più servizi offerti ecc.
                                  • A parità di spesa la capacità elaborativa dei server è cresciuta negli ultimi anni di un fattore tre ogni due
                                  anni ( Uptime Institute – rif. 2)
                                  • Nello stesso periodo, l’efficienza energetica per unità di calcolo è solo raddoppiata ogni due anni
                                  (Uptime Institute – rif.2)


                       Appare evidente quindi come una maggior dinamica della capacità di calcolo, direttamente legata al numero di
                       componenti elettronici per unità di superficie del chip (e quindi ai consumi di energia), rispetto al guadagno di
                       efficienza energetica ha fatto si che si creasse un gap di consumo, e quindi un debito energetico, che con il tempo va
                       via via incrementandosi.


                       Questo gap è poi ulteriormente aggravato dal fatto che maggiori consumi equivalgono a maggior dissipazione di
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                       calore e che si traduce in ulteriori necessità di condizionamento e nuovi spazi e quindi ulteriori consumi aggiuntivi.
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                       Provando a rappresentare graficamente il problema e per darne una connotazione visiva immediata abbiamo:

                                                           2000     2001     2002     2003        2004    2005     2006   2007   2008   2009     2010      2011         2012
                              Capacità di calcolo          1,0      1,9      3,0          5,6      9,0     16,8    27,0   50,4   81,0   151,2    243,0     453,6        729,0
                              Consumo elettrico lordo      1,0      1,9      3,0          5,6      9,0     16,8    27,0   50,4   81,0   151,2    243,0     453,6        729,0
                              Efficienza energetica        1,0      1,5      2,0          3,0      4,0     6,0      8,0   12,0   16,0   24,0     32,0      48,0          64,0
                              Consumo elettrico netto      1,0      1,2      1,5          1,9      2,3      2,8     3,4    4,2   5,1     6,3       7,6      9,5         11,4
                              Consumo in kW                0,2      0,2      0,3          0,4      0,5      0,6     0,7    0,8   1,0     1,3       1,5      1,9         2,3

                                                                                                                                                                   Tabella 1




                                                                               Consum o in kW di un ipote tico se rve r
                                                                                      a nno 2000 = 200 w a tt

                                     2,5


                                     2,0


                                     1,5
                                                                                                                                        Andamento tempo-discreto
                                     1,0                                                                                                dell’adeguamento di un server

                                     0,5


                                     0,0
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                                           2000     2001     2002     2003         2004         2005     2006     2007    2008   2009    2010       2011       2012
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                       IL CASO REALE


                       La simulazione che abbiamo riportato in tabella 1 è relativa ad un unico ipotetico server installato nel 2000 e
                       costantemente adeguato allo standard tecnologico del momento. Questo è ovviamente un caso puramente teorico
                       ma l’andamento reale non si sarebbe discostato di molto da questa curva se non per il fatto di procedere a momenti
                       discreti ma sempre riportandosi, nell’istante dell’aggiornamento, allo standard di mercato del momento.
                       Considerando poi che nel caso di DC di grandi dimensioni l’adeguando tecnologico avviane quasi in maniera continua
                       la curva evolutiva risultante risulterà essere una buona approssimazione del modello.
                       Riportando il calcolo alla situazione reale questa risulterà, da un punto di vista economico, peggiore rispetto alla
                       prima simulazione perché andranno considerati due ulteriori fattori che aggravano il modello.


                             • All’aumentare della potenza utilizzata (e quindi dissipata) aumenta anche l’ esigenza di condizionamento del
                             DC per contrastare il calore prodotto dai server. Dai rack stessi, dagli apparati di rete ecc. Anche le recenti
                             tecnologie introdotte (VOIP o POE) tendono poi ad esasperare il debito energetico del DC. Per tener conto di
                             questi consumi ulteriori stimiamo conservativamente un fattore aggiuntivo di 1,4X della potenza utilizzata dai
                             soli server rifacendoci alle valutazione del dr.B.Sullivan (vedi. Rif. 11) (*)


                             • il prezzo del kWh dal 2000 ad oggi è in costante aumento e la tendenza dell’ultimo periodo segna una crescita
                             ancora più marcata che non tenderà a diminuire. Per la nostra simulazione abbiamo considerato genericamente
                             il prezzo del kWh al consumatore finale maggiorato di un 15% per considerare le diverse imposte e accise di cui
                             è gravato sul quale è stato applicato uno sconto del 20% per considerare la capacità di negoziazione in acquisto
                             dell’azienda. Andando a fare una valutazione puntuale per la specifica azienda si potrà inserire il dato esatto ma
                             questo non sarà di molto differente da quello utilizzato in tabella 2.
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                       (*) – Da alcune verifiche dirette che abbiamo effettuato in aziende su Roma abbiamo rilevato che questo valore è più prossimo a 1,6-2,0X
                       anche a causa di un condizionamento dei locali n eccesso o in alcuni casi non ottimizzato.
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                       Applicando i valori trovati ad una situazione esemplificativa di un piccolo DC in cui nel 2000 erano installati 40 server
                       che all’epoca avevano ognuno un consumo di 250 Wh (oggi il valore è di circa 500 Wh per server) ci saremmo venuti
                       a trovare con la seguente dinamica di costi:
                       Consumo iniziale struttura                          10,0 kWp
                       Coefficiente Condizionamento/Altro                   1,4
                       Coefficiente incremento prezzo energia               8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2012)
                       Incremento forfait costo x altre voci               15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.)
                       Sconto prezzo acquisto per aziende                  20%

                                                                        2000        2001       2002         2003        2004          2005           2006           2007             2008             2009           2010                                   2011                2012
                       Incremento unitario consumi (tab01)                  1,0          1,2         1,5         1,9            2,3           2,8           3,4             4,2              5,1              6,3        7,6                                              9,5      11,4
                       Consumo gruppo server                               10,0        12,4        15,0         18,7        22,5             28,0          33,8            42,0            50,6              63,0      75,9                                              94,5    113,9
                       Consumo condizionamento e network                   14,0        17,4        21,0         26,1        31,5             39,2          47,3            58,8            70,9              88,2     106,3                                             132,3    159,5
                                   Totale consumi DC (kWh)                  24,0        29,9        36,0         44,8        54,0         67,2           81,0              100,8         121,5               151,2      182,3                                        226,8         273,4
                                          Totale MWp annui                210,2       261,6       315,4        392,4       473,0        588,7          709,6              883,0       1.064,3             1.324,5    1.596,5                                      1.986,8       2.394,8

                       Costo kWh al consumo in Italia (c€)                 11,5         12,4        12,4        12,8         13,3            13,7           14,8           16,0             17,7             19,1       20,6                                             22,2      24,0




                                                                                                                                                                                                                                                                                           Tabella 2
                       Valore lordo a forfait con imposte (c€)             13,2         14,2        14,2        14,8         15,3            15,8           17,0           18,3             20,3             21,9       23,7                                             25,6      27,6
                       Valore scontato unitario x kWp (c€)                 10,6         11,4        11,4        11,8         12,2         12,6              13,6        14,7                16,2           17,5        18,9                                              20,5     22,1
                       Costo totale fornitura elettrica (€/1000)          22,2         29,8        35,9        46,4         57,8         74,3              96,6       129,6               172,8           232,3       302,4                                             406,4    529,0

                                                                                 B olle tta e ne rge tica annua di un piccolo D C tipo
                                                                               (40 se rv e r consumo Y2000 = 40x250 kwh = 10kWh)

                                            600

                                            500




                                                                                                                                                                                                                                                    +483%
                                            400
                         Valori in €/1000




                                                                                                                                                                                                                            Dato storico rilevato
                                            300

                                            200




                                                                                                                                                                                                                                                     sperimentalmente
                                            100
 GREEN IT II rel 1.0




                                              0
                                                   2000   2001   2002     2003        2004       2005        2006        2007         2008          2009           2010            2011            2012
                                                                                                             Anno
13                                CONTESTO OPERATIVO
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
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LHYRA @2008




                       I FALSI MITI


                       La tentazione che si potrebbe avere guardando la tabella 2 e di pensare che questa non riguardi la media azienda ma
                       solo i grandi centri elaborazione dati oppure finire nel paradosso di pensare che il non aver aggiornato il parco server
                       ci abbia messo al riparo da questi aumenti di costo. Vediamo perché queste ipotesi sono false.

                       a) Presenza di vecchi server – quasi tutti i DC hanno al
                       proprio interno vecchie macchine provenienti da acquisizioni,                                                                       Analisi di Uptime Institute su un campione
                       adeguamenti tecnologici parziali o semplicemente perché fanno                                                                                 qualificato di datacenter
                       girare vecchie procedure di cui si è in gran parte persa la                                           100
                       documentazione e si preferisce “non toccare”. L’idea che queste




                                                                                             Utilizzo in giorni del server nel periodo di esame
                       macchine non seguano l’incremento di potenza – perché non                                                                  90
                       aggiornate – è fuorviante. Innanzi tutto sono vecchie macchine                                                             80
                       e per unità di calcolo sono molto meno performanti delle nuove
                       e consumano molta più energia per singola operazione e quindi                                                              70
                       immettono più calore nel DC. Poi va anche considerato che
                       essendo poco performanti tendono con il tempo ad essere                                                                    60
                       sempre meno utilizzate, perché non più in grado di competere                                                               50
                       con le richieste di elaborazione della clientela interna o esterna,
                       e quindi restano inattivi o effettuando poche operazioni di tanto                                                          40
                       in tanto consumando però sempre lo stesso quantitativo di
                       energia e producendo calore durante tutta la giornata. Questo                                                              30
                                                                                                                                                                                 Fino al 30% dei server
                       dato è stato chiaramente messo in evidenza da una recente                                                                  20                            sono pressoché “morti”
                       analisi di Uptime Institute (rif. 3) che ha evidenziato come circa
                       il 30% dei server del campione utilizzato venisse utilizzato per                                                           10
                       meno del 5% del tempo al giorno. Sebbene questa ricerca sia
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                       stata condotta in USA non abbiamo motivo di ritenere la                                                                     0
                       situazione in Italia sostanzialmente differente.                                                                                0       10     20      30       40      50         90   100
                                                                                                                                                                Utilizzo medio giornaliero per server (%)
14                                CONTESTO OPERATIVO
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                       b) Impatto economico solo sui grandi Data Center – anche il pensare che l’impatto dei consumi energetici sia
                       relativo solo alle grandi strutture e che l’aumento della bolletta energetica sia una preoccupazione che non tocca le
                       medio/piccole aziende è fuorviante. Qualunque realtà si sia trovata nella necessità di allestire un DC, di posizionarci
                       gli apparati di rete e di condizionarlo scoprirà che ha più “punti di consumo energia” di quanti ne immaginava. Per
                       rendersene conto basta entrare nel DC e … contare !
                       Anche una media realtà si troverà ad avere almeno un server per la posta, uno o due server web, una macchina
                       dedicata all’acquisizione ordini, almeno un’altra ad uso esclusivo dell’amministrazione e un’altra per la Direzione del
                       Personale o del reparto marketing per le sue statistiche … e così via fino a contare i server per il backup e quelli per
                       altre micro applicazioni che sicuramente si erano del tutto dimenticate. A questi basta aggiungere i dispositivi di
                       rete, i sistemi di condizionamento degli ambienti, la sicurezza e l’illuminazione e ci si accorge di aver superato
                       abbondantemente le aspettative iniziali.
                       Nelle schede seguenti presentiamo come cresce la dinamica dei costi, anche partendo all’istante zero da un DC
                       creato il 1° gennaio 2008 e che consumi soltanto 5 kwh di potenza per alimentare i propri server e le altre
                       apparecchiature elettroniche installate (a titolo indicativo si consideri che un server medio consuma oggi 800/900
                       watt con una configurazione standard di dischi; il rack con la console consuma sui 100 watt; uno switch di rete 250
                       watt circa).
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15                                             CONTESTO OPERATIVO
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LHYRA @2008




                       UN SEMPLICE ESEMPIO

                       Riprendiamo l’esempio riportato alla fine del paragrafo precedente per mostrare come, senza interventi correttivi ed
                       ottimizzazioni del DC, anche un piccolo sistema che consuma 10kwh arrivi, nel giro di 9 anni a decuplicare la propria
                       bolletta energetica con un impatto considerevole sul conto economico dell’azienda.
                       Consumo iniziale struttura                     10,0 kWp
                       Coefficiente Condizionamento/Altro              1,4
                       Coefficiente incremento prezzo energia          8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2012)
                       Incremento forfettizzato x altre voci          15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.)
                       Sconto prezzo acquisto per aziende             20%

                                                                   2008       2009        2010         2011        2012                          2013           2014              2015                      2016            2017
                       Incremento unitario consumi (tab01)         1,0         1,2          1,5         1,9         2,3                           2,8               3,4               4,2                    5,1              6,3
                       Consumo gruppo server                       10,0       12,4         15,0        18,7         22,5                         28,0               33,8           42,0                     50,6             63,0
                       Consumo condizionamento e network           14,0       17,4         21,0        26,1         31,5                         39,2               47,3           58,8                     70,9             88,2
                                   Totale consumi DC (kWh)          24,0       29,9        36,0        44,8         54,0                          67,2           81,0             100,8                     121,5            151,2
                                          Totale MWp annui         210,2      261,6        315,4       392,4        473,0                        588,7          709,6             883,0                    1064,3           1324,5

                       Costo kWh al consumo in Italia (c€)         17,7        19,1        20,6         22,3        24,1                          26,0              28,1           30,3                      32,8            35,4
                       Valore lordo a forfait con imposte (c€)     20,4        22,0        23,7         25,6        27,7                          29,9              32,3           34,9                      37,7            40,7
                       Valore scontato unitario x kWp (c€)         16,3       17,6         19,0        20,5         22,2                         23,9           25,8               27,9                     30,1             32,6
                       Costo totale fornitura elettrica (€/1000)     34,2        46,0         59,9        80,5       104,8                        140,8          183,4              246,4                    320,8            431,2
                       Tabella 3
                                                                                                                                                                     Bolletta energetica annua di un piccolo DC tipo
                                                                                                                                                                       (1° gennaio 2008 = 5kwh potenza installata)


                                                                                                                                                450
                                                                                                                                                400

                                                                                                                                                350
                                                                                                                                                300

                                                                                                                             Valori in €/1000   250
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                                                                                                                                                200
                                                                                                                                                150
                                                                                                                                                100

                                                                                                                                                 50
                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                      2008   2009      2010    2011         2012          2013      2014   2015     2016   2017
                                                                                                                                                                                                   Anno
16
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                                            Premessa                 1
                                                                  Executive Summary                  3
                                                                  Contesto Operativo                 6
                                                                    Ridurre i consumi               16
                                                                      Uno sguardo complessivo
                                                     Efficienza energetica nel condizionamento
                                                    Server & Storage Consolidation/Optimization
                                                                      Environment Virtualization
                                                      Best Practice ed ottimizzazione operatività
                                                            Approccio metodologico                  32
                                                            Osservazioni conclusive
                                                                                Riferimenti
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                            RIDURRE I CONSUMI
17                                          RIDURRE I CONSUMI
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                       L’approccio alla riduzione dei consumi di un DC può avere molte strategie e ricette operative, oggi ci sono diverse
                       realtà che propongono soluzioni (HP, IBM, ANIXTER ecc.) ognuna delle quali basata su valide argomentazione e
                       consolidati processi tecnico-operativi e per fornire un quadro sistematico abbiamo raggruppato questi possibili
                       approcci in 4 famiglie principali.
                       Non esiste una soluzione “migliore” ma ogni ITC Manager troverà la più idonea in funzione della specifica situazione
                       operativa della struttura dei passi già intrapresi e del processo fin qui seguito. Per dare una indicazione generale,
                       anche alla luce degli studi internazionali che vengono con sempre maggior frequenza pubblicati (*), possiamo stimare
                       che l’impiego di queste metodologie possa portare ad una riduzione dei consumi generali dell’ordine del 40% - 55%.

                                                                              Efficienza energetica attraverso
                                                                         l’ottimizzazione degli spazi e dei sistemi
                                                                                     di condizionamento




                                                                                                             “Environment Virtualization”




                                           “Server & Storage
                                       Consolidation/Optimization”
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                                                                          Ottimizzazione attraverso una gestione
                                                                              più attenta dell’intero sistema

                       (*) – vedi dettagli nella sezione “Riferimenti”
18                                                      RIDURRE I CONSUMI
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LHYRA @2008




                       Sempre per fornire una indicazione di massima di cosa significhi, sullo sviluppo dei costi del sistema un abbattimento
                       dei consumi energetici del 40%-55% riprendiamo la nostra Tabella 3 del sistema da 10kWp di consumo ed
                       ipotizziamo che nei 9 anni (3 cicli standard di evoluzione tecnologica secondo Moore) di sviluppo del modello
                       applichiamo 2 volte una riorganizzazione strutturale dei consumi del sistema.
                       Consumo iniziale struttura                                         10,0 kWp
                       Coefficiente Condizionamento/Altro                                  1,4
                       Coefficiente incremento prezzo energia                              8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2017)
                       Incremento forfettizzato x altre voci                              15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.)
                       Sconto prezzo acquisto per aziende                                 20%
                       Fattore di recupero efficienza stimato                             40%

                                                                                     2008          2009         2010           2011        2012        2013        2014        2015        2016          2017
                       Incremento unitario consumi (tab01)                           1,0           1,2           1,5           1,9         2,3         2,8         3,4         4,2          5,1           6,3
                       Costo kWh al consumo in Italia (c€)                          17,7          19,1          20,6           22,3        24,1        26,0        28,1        30,3        32,8           35,4
                       Valore lordo a forfait con imposte (c€)                      20,4          22,0          23,7           25,6        27,7        29,9        32,3        34,9        37,7           40,7
                       Valore scontato unitario x kWp (c€)                         16,3           17,6          19,0           20,5        22,2        23,9        25,8        27,9        30,1           32,6
                       A) SENZA EFFICIENZA ENERGETICA
                       Consumo gruppo server                                       10,0           12,4          15,0           18,7        22,5        28,0        33,8        42,0        50,6           63,0
                       Consumo condizionamento e network                           14,0           17,4          21,0           26,1        31,5        39,2        47,3        58,8        70,9           88,2
                                                     Totale consumi DC (kWh)        24,0           29,9          36,0          44,8        54,0         67,2        81,0       100,8        121,5         151,2
                                                             Totale MWp annui      210,2          261,6         315,4          392,4       473,0       588,7       709,6       883,0       1064,3        1324,5
                       B) CON 2 CICLI DI EFF:ENERGETICA
                       Consumo gruppo server                                       10,0           12,4           7,5            9,3        11,2        13,9        16,8        20,9        12,5           15,6
                       Consumo condizionamento e network                           14,0           17,4          10,5           13,0        15,7        19,5        23,5        29,3        17,6           21,9
                                                     Totale consumi DC (kWh)        24,0           29,9          17,9          22,3        26,9         33,5        40,3       50,2        30,1            37,5
                                                             Totale MWp annui      210,2          261,6         157,0          195,4       235,5       293,0       353,2       439,5       263,7          328,2
                       CONFRONTO BOLLETTA ENERGETICA A-B                      (tutti i dati seguenti sono espressi in €/000)
                       Spesa annua caso A                                                  34           46             60             81         105         141         183         246        321           431
                       Spesa annua cumulata caso A                                         34           80           140             221         325         466         650         896      1.217         1.648
 GREEN IT II rel 1.0




                       Spesa annua caso B                                                 34            46            30              40          52          70          91      123             79         107
                       Spesa annua cumulata caso B                                         34           80           110             150         202         272         364         486          566           673
                       Risparmio cumulato conseguito (CumA-CumB)                          -             -             30              71      123         194         286         410          651           975

                                                                                                                                                                                                        Tabella 4
19                                                       RIDURRE I CONSUMI
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                       Nella simulazione presentata in Tabella 4, applicando un fattore di risparmio energetico del 40% nelle due
                       ottimizzazioni vediamo come la nostra piccola struttura di riferimento riesca a conseguire un saving cumulato di ben
                       975 k€ nei 9 anni di vita. Data la natura esclusivamente esemplificativa di questi dati il risparmio cumulato indicato
                       ha valore esemplificativo e non lo andiamo ad attualizzare nel tempo.


                       Nelle pagine che seguono presenteremo sinteticamente le quattro modalità per generare efficienza e ridurre la
                       bolletta energetica del DC. Volutamente non entreremo in dettagli tecnici ne ci spingeremo ad illustrare le diverse
                       modalità in cui queste opzioni possono essere applicate.
                       Lo scopo è esclusivamente quello di fornire una indicazione generale lasciando poi all’ITC Manager il compito di
                       approfondire le tematiche che lo interesseranno di più con i partner che riterrà più idonei. Qui noi ci limitiamo a
                       guardare l’opportunità da un lato finanziario mostrando come si possa auto-finanziare l’iniziativa con i saving generati
                       e a produrre risorse incrementali per l’azienda.

                                                                                       FINANZIAMENTO INIZIATIVA



                                                        T   O
                                                      EN
                                                    AM
                                                  ON
                                                                                 N




                                               IZI
                                                                             TIO




                                            ND
                                          CO
                                                                          IZA




                                                                                              RIDUZIONE COSTI
                                                                       AL




                                                                                                                         Contributo alla bottom line
                                                                     TU
                                                                  VIR




                                                              N
                                                                                  CE




                                                            IO                                                            Contributo alla upper line
                                                                              AC ST
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                                                         AT
                                                                                TI
                                                                            PR BE




                                                     L ID
                                                   SO
                                                                                            EFFICIENZA – FACILITA’ DI
                                                CON                                     GESTIONE – AUMENTO SICUREZZA –
                                                                                        MAGGIOR CAPACITA’ ELABORATIVA
20                                 RIDURRE I CONSUMI
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                       EFFICIENZA ENERGETICA NEL CONDIZIONAMENTO


                       Elemento caratterizzante: in un DC il calore viene generato, e si distribuisce in maniera non uniforme. Il non tener
                       conto di questo e non adottare specifici correttivi porta alla necessità di sovra-raffreddare l’ambiente per combattere
                       il più forte punto di calore (hot spot) per evitare che i server vadano in blocco. Questo porta ad eccedere anche di 3 o
                       4 volte il quantitativo di condizionamento (cioè di energia) che sarebbe invece sufficiente.

                       Storicamente i DC sono semplicemente stati
                       condizionati che si limitavano ad immettere aria
                       fredda nei locali ed il sistema di controllo era
                       limitato    a   misurazioni    della   temperatura
                       effettuate in maniera episodica dagli operatori
                       con conseguenti azioni ad-hoc di bilanciamento.
                       Il costo dell’energia non era un problema e non lo
                       era quindi neanche il condizionamento.
                       Con il tempo le situazioni sono cambiate, si è
                       iniziato a percepire la necessità di dissipazione
                       del calore come ben più complessa di quanto si
                       immaginava. Il DC si è dimostrato un termo-
                       sistema articolato e dinamico con la temperatura
                       variabile, anche di molti gradi, in funzione
                       dell’altezza e del punto di misurazione.
                       Ci si è accorti che ridurre genericamente la
                       temperatura perché un server andava in fault
                       portava ad uno spreco di risorse se non a
 GREEN IT II rel 1.0




                       compromettere l’efficienza di altri che venivano
                       “congelati”.                                         Misure ed elaborazioni dei Laboratori IBM
21                                        RIDURRE I CONSUMI
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                              HOT             COLD        Rispetto ad un condizionamento casuale dei DC, dettato più
                                                             AISLE            AISLE       dalla posizione dove era più facile porre gli split dei
                                                                                          condizionatori, si è andata affermando la best practice del “cold
                                                                                          aisle – hot aisle”, in pratica un alternarsi di corridoi tra i rack
                                                                                          condizionati (cold aisle) e non (hot aisle).
                                                                                          Sebbene questa sia oggi considerata la best practice, recenti
                                                                                          studi, condotti dai principali produttori hardware, hanno
                                                                                          dimostrato, nella pratica, la presenza all’interno di quasi tutti i
                                                                                          DC di hotspot (*1); bypass airflow (*2) e depressurizzazione
                                                                                          del Plenum (*3). Tutte cause che portano ad innalzamenti della
                                                                                          temperatura, anche di decine di gradi, non calcolati,
                                                                                          indesiderati e non controllati che hanno come conseguenza uno
                                                                                          spreco enorme di energia e il fault – con i danni che è facile
                                                                                          immaginare – di alcuni server o altri apparati alloggiati nei rack.
                                                                                          Negli ultimi anni si è prestata sempre maggiore attenzione al
                                                                                          problema del condizionamento dei DC e questo è stato poi
                                                                                          ulteriormente distinto fino a definire diverse metodologie per
                                                                                          caratterizzare i diversi rack di apparati in base al loro
                                                                                          assorbimento, da quelli che assorbono complessivamente meno
                                                                                          di 3 kWp fino ad arrivare ai grandi rack con un consumo
                                                                                          unitario prossimo ai 15kWp.
                                                                                          Senza entrare nello specifico dettaglio delle diverse soluzioni
                                                                                          disponibili mostriamo schematicamente come può essere
                                                                                          possibile ridurre i consumi adottando alcuni accorgimenti.
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                       (*1) – HOT SPOT – zona del DC dove si verifica un innalzamento indesiderato e non controllato della temperatura
                       (*2) – BYPASS AIRFLOW – Un’indesiderata canalizzazione o mescolazione dei flussi d’aria freddo/caldo nel DC, principale cause di Hot spot
                       (*3) – DEPRESSURIZZAZIONE DEL PLENUM - perdita di pressione dell’aria fredda al di sotto del pavimento flottante, dovuta a fori passacavi
                       non tappati, ostruzione dei cavi o pathways errati, errato posizionamento nella diffusione dell’aria fredda, ad esempio diffusione diretta nel DC
                       e non nel sottopavimento
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                         In questo schema viene sinteticamente riportato – a puro titolo esemplificativo – come sia possibile ottimizzare il
                         condizionamento del DC avvicinando il coefficiente di efficienza al fattore ottimale teorico di 0,5X – 0,6X rispetto alla
                         potenza di elaborazione impiegata. In questo caso partiamo da una condizione di DC che abbia già implementato un
                         condizionamento “hot aisle – cold aisle”.




                                                          A                                    B                                  C



                                   HA-CA (*1)                    Eliminazioni punti di fault         Retro-pannelli con GAP              Retro-pannelli senza GAP
                                                                         ca. 20%                            15%-18%                              12%-14%
                                                                           20%                                33%                                  42%
                                      100%                                 80%                                67%                                  58%
                       (A) viene effettuata una verifica di tutti i potenziali punti di fault del condizionamento del DC che possono generare
                           bypass airflow o depressurizzazione del plenum. Mediamente questa attività può portare fino ad un 20% di efficienza.
                       (B) Vengono installati nei rack i retro-pannelli, con GAP e vengono chiusi i passaggi di aria nei rack dovuti ad assenza di
                           server. Mediamente questa attività genera un 15%-18% di efficienza incrementale.
                       (C) Vengono sostituiti i retro-pannelli con quelli senza GAP (*2) e si acquista un 12%-14% di efficienza incrementale
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                        (*1) – partendo da una situazione ancora più vergine, dove ad esempio non sia stato implementato alcune sistema di progettazione del
                        condizionamento il guadagno in termini di efficienza sarà ancora maggiore fino a raggiungere punte del 70%-75%
                        (*2) – è ovvio che il passo (C) non deve seguire necessariamente il passo (B) ma si può optare direttamente per questo con un salto, in questo
                        caso, di efficienza del 26%-31%.
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                       La soluzione presentata precedentemente ha il solo scopo di costituire un esempio di quelle che è possibile fare per
                       ridurre gli sprechi energetici dovuti ad un condizionamento non efficiente del DC. Oltre quella presentata ne esistono
                       ovviamente altre che vanno dall’utilizzare la temperatura esterna nelle regioni/mesi freddi (per i sistemi a minor
                       densità energetica) fino al raffreddamento tramite liquidi refrigerati per applicazioni ad altissima densità.
                       Occorrerà però tenere sempre in conto che nessuna soluzione sarà altrettanto valida come una corretta gestione del
                       sistema e la sua periodica supervisione e manutenzione.




                                                                        DIFFERENTI SOLUZIONI AL VARIARE DELLE ESIGENZE DI
                                                                        DIFFERENTI SOLUZIONI AL VARIARE DELLE ESIGENZE DI
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                                                                                       CONDIZIONAMENTO
                                                                                        CONDIZIONAMENTO
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                       Server & Storage Consolidation/Optimization

                       Elemento caratterizzante: tutti i DC sono soggetti prima o poi, e sempre con un ritmo più incalzante, alla server
                       sprawl, cioè all’aumento fuori controllo del numero dei server non giustificato da una reale esigenza. Questa crescita
                       portando ad un numero cospicuo di server sotto-utilizzati porta ad un consumo enorme di spazi, risorse ed energia.
                       Per quanto riguarda gli storage la situazione è ancora più critica sia perché le aziende tendono conservativamente a
                       non eliminare (o ne sono impossibilitate) vecchi archivi e backup, a volte anche in più copie, e perché con la
                       diffusione di internet copie dello stesso file, inviato come allegato di posta, tendono ad essere conservate su più
                       postazioni a livello locale e salvate su più server a livello centrale. Questa tendenza è in aumento al crescere delle
                       capacità di calcolo e della velocità dei file transfer.

                                                                            Consolidamento e Virtualizzazione sono due concetti
                                                                            strettamente collegati e, in un certo qual senso, possiamo
                                                                            vedere la virtualizzazione come un ulteriore sviluppo del
                                                                            consolidamento che, reso possibile dall’evoluzione tecnologica,
                                                                            abbraccia potenzialmente tutto l’ambiente e va oltre le
                                                                            limitazioni fisiche dei dispositivi stessi.
                                                                            Non riteniamo saggio affrontare comunque processi di
                                                                            virtualizzazione senza aver prima analizzato seriamente il
                                              40%-50%                       consolidamento dei propri server e/o storage. Vincere
                                                                            l’impazienza di essere sempre i primi o i migliori permette di
                                                                            affrontare      queste     problematiche    a ragion    veduta,
                                                                            progressivamente, riducendo i normali rischi connessi ed
                                                                            ottenendo il meglio da ogni passaggio.
                                                                            Anche in questo caso non è possibile dare delle stime certe di
                                                                            guadagno di efficienza derivante da un processo di
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                                                                            consolidamento perché questo valore dipende da molti fattori
                               % di server           % di server            caratteristica esclusiva dello specifico DC, possiamo però
                               utilizzata            NON utilizzata         azzardare che non sarà molto lontano dalla realtà attendersi un
                                                                            guadagno di efficienza del 40%-50%.
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                                                      Se chiedessimo a qualsiasi IT Manager se nel proprio DC ci sono dei server
                                                      scarsamente utilizzati e probabile che la quasi totalità di questi ci direbbe che
                                                      questo non è il caso del suo sistema dove ogni server va a pieni giri.
                                                      L’esperienza, e l’osservazione diretta, ci ha mostrato che in DC attivi da almeno 5
                       Questo ovviamente non è il     o 6 anni sono invece rari i casi in una attività di consolidamento non dia buoni
                       mio caso. I miei server sono   risultati. Molto spesso infatti viene confusa la limitazione delle capacità
                       utilizzati al massimo … anzi   elaborative, o l’esistenza di colli di bottiglia, come sinonimo di pieno utilizzo delle
                             sono insufficienti !
                                                      risorse.
                                                      Niente di più sbagliato ! Molto spesso questo è solo sintomo di sistemi inadeguati
                                                      o di carichi elaborativi non bilanciati o non bilanciabili a causa di elementi del
                                                      contesto non modificabili.
                                                      Nella pratica quasi in ogni DC si possono trovare:
                                                            • vecchi server ormai obsoleti e delegati a fare poche elaborazioni
                                                            sporadiche;
                                                            • server inseriti nel sistema in seguito ad acquisizioni di aziende o
                                                            integrazione di divisioni che vengono mantenuti operativi ma che sono poco
                                                            o nulla utilizzati;
                                                            • server su cui risiedono applicativi, e relativi dati (specie di natura
                                                            contabile) che vengono mantenuti in operatività esclusivamente per attività
                                                            di archivio con poche interrogazioni episodiche (non è raro trovare casi in
                                                            cui viene eseguito il backup di questi server quotidianamente);
                                                            • server dipartimentali, o al limite PC, che vengono dedicati ad applicazioni
                                                            locali e che, dopo un discreto utilizzo iniziale, vengono progressivamente
                                                            sotto-utilizzati.
                                                      A tutto ciò va aggiunto che queste macchine, vista l’età, sono le meno
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                                                      performanti in capacità elaborativa ma le meno efficienti da un punto di vista
                                                      energetico.
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           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
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LHYRA @2008




                       Il fatto che il costo della bolletta energetica (e le emissioni di CO2) non fossero una criticità ha fatto si che il problema
                       non fosse tra le priorità dell’IT Manager fino ad oggi. E’ comunque interessante soffermarsi a valutare il consumo, ed
                       il relativo costo, di un server lasciato acceso tutto il giorno per 365 giorni l’anno. Un semplice PC da 300watt in un
                       anno consuma ben 2.628 kwh che, applicando il solito coefficiente di condizionamento di 1,4X, diventano poco più di
                       6.300 kWp. Questo consumo, ai valori attuali, equivale ad una spesa di 1.028 €/anno.

                                                                               Consumo energetico     Consumo energetico con       Costo annuo in
                                                   Assorbimento di un PC
                                                                                    annuo                altre componenti             bolletta
                                                          (Watt)
                                                                                    (kWh)                      (kWh)                    (€)

                                                                         300                  2.628                   6.307                   1.028


                        Nella citata ricerca di McKinsey (rif.3) risulta che nei DC analizzati più del 30% dei server è utilizzato meno del 5%
                        Volendo calcolare quanto ottenere, in termini di risparmio energetico dal consolidamento dei server di un DC e
                        mantenendosi in situazioni più conservative, possiamo ipotizzare che nel nostro DC tipo ci sia 20% dei server
                        utilizzato al 5%, 30% utilizzato al 20%, 40% utilizzato al 50% e 10% utilizzato al 70%. In questa situazione,
                        ipotizzando un consolidamento anche solo delle due prime fasce avremo:

                                                           Capacità         consumo      Consumo          Nuovo                 Capacità       consumo       Consumo
                                      Num
                                               utilizzo   elaborativa        unitario      totale          num      utilizzo   elaborativa      unitario       totale
                                     server
                                                          puntuale (*)     istantaneo   istantaneo        server               puntuale (*)   istantaneo    istantaneo


                                          20        5%          1,00              400       8.000
                                          30       20%          6,00              500      15.000              10       70%          7,00             600       6.000
                                          40       50%         20,00              600      24.000              40       50%         20,00             600      24.000
                                          10       70%          7,00              600       6.000              10       70%          7,00             600       6.000
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                                         100                   34,00                       53.000              60                   34,00                      36.000
                                                                                                                                                               32,08%

                       (*) – una capacità elaborativa di 1,00 equivale ad un server utilizzato al 100%. Nella simulazione viene considerato il caso che le macchine
                       meno utilizzate siano quelle più vecchie e con minor assorbimento.
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                                                        L’esempio mostrato indica chiaramente come una riduzione del 32% circa dei
                                                        consumi sia immediatamente realizzabile (la letteratura parla di risparmi
                                                        energetici fino al 60%). A questo risparmio va poi aggiunto quello per i sistemi di
                                                        condizionamento senza contare poi tutti gli altri vantaggi in termini di spazio,
                       Ma allora io potrei finanziare   semplificazione dell’architettura, sicurezza, minori costi per riduzione del numero
                       un aumento della capacità di     di licenze necessarie ecc. Tutti questi altri vantaggi, anche diversi ordini di
                        calcolo solo eliminando le      grandezza superiori al semplice aspetto energetico, esulano questa trattazione e
                        macchine più obsolete ??
                                                        non vengono computati.
                                                        Per quanto riguarda gli aspetti economici del vantaggio da consolidamento si
                                                        rimanda invece alla fine del paragrafo.

                                                                                               consumo (watt)                         attività (%CPU)




                                                                                                                (Elaborazione dati EMERSON @2007 – Rif. 13)
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                                                        I grafici riportano, a puro titolo esemplificativo i carichi di lavoro medio (in
                                                        termini di utilizzo %CPU) di un DC e come il consumo energetico di ogni
                                                        processore sia quasi del tutto indipendente da quanto questo sia utilizzato.
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                       La situazione presentata nell’esempio è puramente esemplificativa. Ogni DC avrà delle sue caratteristiche uniche. E’
                       comunque estremamente facile verificare la situazione specifica di ogni DC (o azienda) e, grazie ai tanti sw oggi
                       disponibili (HP Openview, Tivoli; Insight Manager, Nagios ecc.) potrà essere seguito un semplice processo di analisi in
                       grado di darci delle chiare indicazioni di partenza:




                                  Analisi delle macchine di                                        NO   Addestramento utente
                                  sede operative al di fuori            Server o PC/server
                                                                                                        (1PC acceso x 365 gg >
                                  dell’orario di ufficio                      locale
                                                                                                        1.000€/anno)

                                                                                   SI



                                                                     Lista server e assimilabili




                                                                    Misurazione carichi medi di
                                                                     lavoro su periodo (i,e, 1
                                                                       settimana o 1 mese)
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                                                                        Analisi opportunità
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                       Environment Virtualization

                       Elemento caratterizzante: la complessità, la ridondanza, il sovrapporsi di ambienti e sistemi operativi anche
                       dovuto all’integrazione di divisioni o di intere aziende ha portato ad ottimizzare l’impiego delle risorse nel loro
                       complesso (non solo server e storage) considerando la totalità di strutture che costituiscono il sistema informativo.
                       Anche qui si osserva statisticamente una ridondanza di ciò che viene impiegato fino a 2 o 3 volte quello che sarebbe
                       necessario con una differente architettura virtuale del sistema.
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                                                                                                                        Schemi e dati MICROSOFT
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                       Volendo semplificare fino all’estremo il concetto potremmo dire che la “Environment Virtualization” è una server
                       consolidation estesa ad ogni oggetto che costituisce il datacenter o che vi interagisce fino ad abbracciare l’intero
                       ambiente informatico. E’ però vero che proporla in questo contesto come un ottimo metodo di abbattere
                       drasticamente la bolletta energetica sarebbe estremamente riduttivo e fuorviante delle potenzialità di questa.
                       Virtualizzare un DC porta tali e tanti vantaggi ed ha un così profondo impatto su l’intera infrastruttura ed
                       organizzazione IT che il risparmio energetico può essere considerato quasi solo come un benefico effetto collaterale.
                       Non possiamo fare a meno di citarla, più per dovere di cronaca che per altro, ma è impensabile utilizzarla solo come
                       metodo per abbattere i consumi.
                       Sebbene non sia una attività banale e vada affrontata con la dovuta professionalità ed il contributo di personale
                       specificamente competente, possiamo tranquillamente affermare che un’azienda che affronti il processo di
                       Environment Virtualization beneficia di vantaggi economici, funzionali ed organizzativi. Facendo riferimento alla
                       letteratura disponibile e limitando la nostra quantificazione al solo risparmio energetico risultante, possiamo dire che
                       l’abbattimento dei consumi energetici risultante può arrivare fino ad un 75%-80%.
                       Non ci dilungheremo oltre su questi aspetti ma, considerando che nel nostro processo ipotetico questa attività è
                       incrementale ad altre iniziative già intraprese di efficienza energetica ci limiteremo solo a considerare un cautelativo
                       15%-20%.
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                       Best Practice ed ottimizzazione operatività

                       Elemento caratterizzante: pianificare, automatizzare ed ottimizzare le attività ripetitive, tenere sotto controllo il
                       funzionamento dei sistemi ed il consumo di energia, monitorare le curve di calore all’interno del DC periodicamente o
                       comunque dopo l’installazione di nuovi macchinari porta ad un buon guadagno di efficienza, anche energetica, senza
                       la necessità di ricorrere a grandi investimenti. Un processo strutturato ed una successiva verifica periodica dà valore
                       aggiunto anche ad altre iniziative di efficienza del DC.



                       Abbiamo fin qui elencato una serie di azioni ed attività che, senza eccezioni,
                       hanno sempre fatto ricorso ad una componente tecnologica, hardware o
                       software, di maggiore o minore complessità. Occorre però considerare che
                       qualsiasi tecnologia perde gran parte della sua efficacia senza una adeguata
                       attività di analisi, pianificazione e controllo. Possiamo quindi affermare, senza
                       tema di smentita, che il tool principale per ogni iniziativa di energy
                       efficiency all’interno del datacenter, sarà sempre e comunque una
                       strutturata attività procedurale.
                       In funzione delle dimensioni e dall’organizzazione interna dell’azienda si potrà
                       decidere se utilizzare, per questo processo, risorse interne o esterne ma,
                       qualunque sia l’opzione scelta, non si potrà prescindere dalla competenza
                       tecnica del team incaricato e dal selezionare risorse coinvolte il meno possibile
                       nelle problematiche che si dovranno andare ad analizzare per evitare di
                       limitarne le capacità di giudizio e quindi l’efficacia della soluzione individuata.
                       Basandoci su un approccio metodologico sviluppato nella sua forma base
 GREEN IT II rel 1.0




                       presso i laboratori IBM, si può sintetizzare l’approccio procedurale da seguire
                       con lo schema riportato nella successiva sezione.
32
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                                    Premessa              2
                                                          Executive Summary               4
                                                          Contesto Operativo              6
                                                            Ridurre i consumi            16
                                                    Approccio Metodologico               32
                                                               Il processo schematico
                                                       Il modello finanziario proposto
                                                    Osservazioni conclusive
                                                                      Riferimenti
 GREEN IT II rel 1.0




                            APPROCCIO METODOLOGICO
33                                      APPROCCIO METODOLOGICO
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
                       Il processo schematico
LHYRA @2008




                                                                                                                      ANALISI E PROGETTO
                                                                                                                      ANALISI E PROGETTO
                                         Presentazione proposta
                           CHECKPOINT
                           CHECKPOINT




                                                                        In generale il processo di GREEN IT si presta bene ad essere iterativo, ogni fase dovrà comunque e sempre
                                            al board, valutazione       partire da una analisi della situazione attuale, da una misurazione dei consumi e da una valorizzazione della
                                         delle risorse necessarie       spesa in prospettiva per poter identificare le opportunità di generare efficienza e presentare un progetto dove, a
                                                e dei ritorni attesi.   fronte di un impiego di risorse, si possa stilare un piano di ritorni attesi su più anni e di valore generato per la
                                          Approvazione e scelta         bottom-line. E’ buona norma che anche in questa fase si venga assistiti da una terza parte qualificata e non
                                                dei partner tecnici     coinvolta nella situazione pregressa e/o nella vendita di soluzioni future.
                                                                                                              SERVER & STORAGE CONSOLIDATION
                                                                                                              SERVER & STORAGE CONSOLIDATION
                           CHECKPOINT
                           CHECKPOINT




                                          Misurazione elettriche e
                                        valutazione dei risultati in    Una delle prime attività che può essere realizzata è senz’altro una server & storage consolidation eliminando
                                              termini di progetto e     – attraverso una integrazione – le apparecchiature più obsolete. Questa attività, che qui per esigenza di sintesi è
                                          saving conseguiti anche       stata indicata in un unico step, può ovviamente essere realizzata su più passaggi, anche distribuiti nel tempo, in
                                         in proiezione pluriennale      ordine di complessità crescente. Alla fine di ogni passaggio una fase di misurazione e verifica riporterà in termini
                                                                        di efficienza energetica e quindi di risparmio economico il risultato conseguito.

                                                                                                      OTTIMIZZAZIONE CONDIZIONAMENTO DATACENTER
                                                                                                      OTTIMIZZAZIONE CONDIZIONAMENTO DATACENTER
                           CHECKPOINT
                           CHECKPOINT




                                          Misurazione elettriche e      Dopo una o più iterazioni di server & storage consolidation sarà senz’altro il momento di analizzare il proprio
                                        valutazione dei risultati in    datacenter in termini fisici di distribuzione dei flussi termici, dissipazione di calore e presenza di hot spot e quindi
                                              termini di progetto e     attuare una serie di iniziative finalizzate a ridurne i consumi. Queste potranno spaziare da attività di verifica ed
                                          saving conseguiti anche       ottimizzazione del lay-out del condizionamento e della struttura del DC fino alla installazione di nuovi rack a
                                         in proiezione pluriennale      bassa dissipazione.

                                                                                                                          VIRTUALIZATION
                                                                                                                          VIRTUALIZATION
                           CHECKPOINT
                           CHECKPOINT




                                          Misurazione elettriche e      La sequenza di azioni fin qui implementate avrà fatto si che la riduzione dei consumi energetici sia a questo
                                        valutazione dei risultati in    punto tangibile al punto di costituire un concreto beneficio alla bottom-line aziendale. Non sarà quindi difficile
                                              termini di progetto e     procedere così con attività più complesse e strutturate come la environment virtualization in grado di produrre
                                          saving conseguiti anche       ulteriori vantaggi economici ma anche una ristrutturazione organizzativa del DC e della sua struttura. Ancor più
                                         in proiezione pluriennale      per questa fase è importante servirsi dell’aiuto di un team esterno affidabile e preparato.

                                                                                                          VALUTAZIONE E MANUTENZIONE EVOLUTIVA
                                                                                                          VALUTAZIONE E MANUTENZIONE EVOLUTIVA
 GREEN IT II rel 1.0




                                                                        L’efficienza energetica raggiunta non sarà più una sorpresa a questo punto avendo seguito una costante e
                                                                        precisa fase di monitoraggio. Sarà però basilare mantenere sotto costante monitoraggio la prestazione
                                                                        energetica del DC e non è escluso, che un contratto di manutenzione e monitoraggio con una azienda esterna si
                                                                        ripaghi immediatamente già ai primi scostamenti che, dopo un po’ di tempo, è inevitabile osservare.
34
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                                                                  Premessa      2
                                                        Executive Summary       4
                                                        Contesto Operativo      5
                                                          Ridurre i consumi    10
                                                    Approccio Metodologico     11
                                                    Osservazioni conclusive
                                                                 Riferimenti
 GREEN IT II rel 1.0




                            OSSERVAZIONI CONCLUSIVE
35                                OSSERVAZIONI CONCLUSIVE
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
           GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER
LHYRA @2008




                            Analisi delle macchine di
                            sede operative al di fuori          Server o PC/server         NO   Addestramento utente
                                                                                                (1PC acceso x 365 gg >
                            dell’orario di ufficio                    locale                    1.000€/anno)


                                                                           SI


                                                             Lista server e assimilabili




                                                            Misurazione carichi medi di
                                                             lavoro su periodo (i,e, 1
                                                               settimana o 1 mese)



                                                                Analisi opportunità
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Green it II rel 1 0

  • 1. GREEN IT II All’interno del Data center Un approccio procedurale e metodologico per guadagnare prestazioni ed efficienza generando valore economico. Luglio 2008 GREEN IT II rel 1.0
  • 2. 1 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 1 Executive Summary 3 Contesto Operativo 6 Ridurre i consumi 16 Approccio Metodologico 32 Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 PREMESSA
  • 3. 2 PREMESSA GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Il presente documento è stato realizzato da LHYRA srl ed è la logica prosecuzione di una precedente white-paper (rif. 1) in cui veniva illustrata l’opportunità di business dell’intero settore visto sotto diversi punti di vista. Qui ci si concentra invece sul punto di vista dell’IT manager e sulla possibilità che gli viene data di generare valore per l’azienda riducendo sensibilmente il consumo di energia elettrica del data center ed aumentando l’efficienza dell’intero sistema. In pratica facendo crescere l’efficienza energetica dell’intero sistema più velocemente della capacità di calcolo (a cui sono collegati i consumi) si invertirà il trend in atto generando un gap positivo che si traduce automaticamente in valore economico per l’impresa. Questo valore, la metodologia per ottenerlo ed i possibili partner operativi sono l’oggetto di questo documento che ha lo scopo di illustrare, in sintesi, l’idea di business derivante e di come si possa intervenire traducendo una visone teorica in un vantaggio economico reale. Su questa tematica sono già state avviate attività propedeutiche e LHYRA stessa vanta una esperienza progettuale, tecnica e manageriale specifica. Il progetto è stato elaborato sulla base delle informazioni di pubblico dominio e di analisi e valutazioni proprietarie di LHYRA srl stessa. I dati economico-finanziari previsionali, contenuti nel documento, sono per loro natura variabili e legati / sensibili alle variazioni del contesto di mercato e dello scenario macro-economico, pertanto eventuali evoluzioni congiunturali potrebbero avere un impatto sui risultati attesi; va comunque sottolineato che l’analisi è stata svolta adottando tutte le necessarie cautele per una corretta rappresentazione dei dati mantenendo sempre un approccio conservativo. Tutte le informazioni ed i dati contenuti nel Documento sono riservati e possono essere utilizzati esclusivamente per il perseguimento e la realizzazione degli obiettivi di questo progetto. Qualunque diverso uso del Documento e delle informazioni e dati in esso contenuti dovrà essere GREEN IT II rel 1.0 preventivamente autorizzato da LHYRA srl.
  • 4. 3 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 1 Executive Summary 3 Contesto Operativo 6 Ridurre i consumi 16 Approccio Metodologico 32 Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 EXECUTIVE SUMMARY
  • 5. 4 EXECUTIVE SUMMARY GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 La crescita delle aziende e del business è sempre andata di pari passo con lo sviluppo della sottostante infrastruttura IT, sia a livello di produttività individuale (desktop,laptop, stampanti ecc.) sia a livello di infrastrutture centrali (server, sistemi di backup, infrastrutture di rete, di protezione ecc.). Gli investimenti a supporto di questa crescita sono sempre stati visti come necessari e raramente sono stati analizzati nella loro completezza e complessità così da trascurare il sempre crescente consumo di energia che questi sistemi richiedevano così da arrivare a conteggiare in circa il 2% delle emissioni di CO2 a livello mondiale quelle provenienti dal consumo di energia dei sistemi IT. Negli ultimi anni le problematiche del Global Warming, della conservazione dell’ambiente ma anche i crescenti costi dell’energia elettrica hanno però portato ad una diversa attenzione a questi investimenti e sono state sviluppate tecnologie e metodologie in grado di abbattere drasticamente i consumi ma soprattutto di arrestare il trend di crescita dei consumi ormai esponenziale. La maggior parte delle aziende trascura la voce di spesa relativa ai consumi energetici del datacenter sia perché questa viene sovente distribuita tra più centri di costo, sia perché viene presa come una voce imprescindibile. Bolletta energetica annua di un piccolo DC tipo (1° gennaio 2008 = 5kwh potenza installata) Queste voci di spesa oggi non sono più 450 trascurabili, la loro crescita è costante e gli 400 importi sono diventati consistenti e, in un 350 300 Valori in €/1000 momento che le aziende sono tutte alla 250 ricerca di saving e di efficienza, una 200 150 specifica attenzione in quest’area può 100 liberare risorse adatte a sostenere lo 50 0 sviluppo aziendale. GREEN IT II rel 1.0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Anno
  • 6. 5 EXECUTIVE SUMMARY GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 L’errore in cui di solito si incorre è però quello di vedere come spesa – e quindi come fumo agli occhi – gli investimenti necessari ad abbattere i consumi, ridurre le emissioni di CO2 e liberare risorse per l’azienda. E’ sufficiente affrontare finanziariamente il problema – come viene fatto in questo lavoro – per dimostrare che, considerando gli investimenti in ottimizzazione come un anticipo di spesa e, al limite, finanziandoli con un piano pluriennale, il puro ritorno dell’investimento, già su un ciclo di pochi anni e senz’altro interessante. Ai vantaggi economici (bottom line) andranno poi sommati i vantaggi in termine di efficienza, aumento di capacità elaborativa, sicurezza ecc. (upper line) e tutti gli aspetti di comunicazione e immagine che l’azienda potrà spendere a livello corporate per la riduzione delle emissioni di CO2. FINANZIAMENTO INIZIATIVA TO EN AM N ION TIO N DIZ CO IZA RIDUZIONE COSTI AL Contributo alla bottom line TU V IR N IO CE Contributo alla upper line AC ST AT TI ID EFFICIENZA – FACILITA’ DI PR BE OL NS GESTIONE – AUMENTO CO SICUREZZA – MAGGIOR CAPACITA’ ELABORATIVA GREEN IT II rel 1.0
  • 7. 6 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 2 Executive Summary 3 Contesto Operativo 6 Il consumo dei Datacenter Dove nasce il problema Il caso reale I falsi miti Un semplice esempio Ridurre i consumi 16 Approccio Metodologico 32 Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 CONTESTO OPERATIVO
  • 8. 7 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 A continuing gap, at the power plug, between a faster rate of computational increase and a slower rate of energy efficiency improvement will ultimately cause the economic meltdown of Moore’s Law. UPTIME INSTITUTE - Kenneth G. Brill, 2007 IL CONSUMO ENERGETICO DEI DATA CENTER I data center (=DC) delle aziende sono dei grandi divoratori di energia e pochi hanno la reale sensibilità dei numeri che questi mettono in gioco. Un recente studio commissionato dal Financial Times a Gartner Group evidenzia che questi utilizzano circa lo 0,5% di tutta l’energia prodotta a livello mondiale. Oggi le emissioni di CO2 relative ai soli DC sono lo 0,3% del totale mondiale e, se confrontato con lo 0,6% generato da tutto il traffico aereo mondiale, si può facilmente immaginare quanto questo dato sia allarmante e lo è ancora di più il fatto che il trend di crescita sia esponenziale (nel periodo che va dal 2000 al 2006 il consumo di energia è raddoppiato) e si stima che già nel 2012 le emissioni di CO2 dei DC superino di gran lunga quelle del traffico aereo. La crescita di richiesta di capacità elaborativa ed il sempre maggior numero di nuove aziende che si dotano di DC, specie nei paesi ad economia emergente (Cina, India, Brasile ecc.) si stima che porti a quadruplicare la domanda energetica e che questa competa, vista la scarsità di risorsa, con altre esigenze industriali abilitanti lo sviluppo economico. Da un punto di vista esclusivamente economico, il contestuale aumento del costo medio dell’energia, ha fatto si che il costo operativo della gestione energetica di un DC passasse da un valore storico dell’1%-3% del budget totale dell’IT ad un valore attuale del 5%-15% con una ulteriore tendenza a crescere (rif.2). Tutto ciò porta quindi il problema dell’efficienza energetica di un DC non più ad un puro aspetto etico nelle mani GREEN IT II rel 1.0 dell’IT manager ma di un concreto elemento economico da valutare nella sua gestione ordinaria al pari dell’adeguamento del parco server.
  • 9. 8 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 • Consumano lo 0,5% di tutta la produzione energetica mondiale DATA CENTER • Il consumo tra il 2000 e il 2006 è raddoppiato (Alcuni fatti) • Il trend di crescita è in ulteriore aumento e non si prevedono inversioni di tendenza • Il costo medio per kWp è in aumento e non si prevedono inversioni di tendenza • Dal funzionamento e l’efficienza del DC dipende la funzionalità e l’efficienza del business di quasi ogni azienda. • Il costo energetico complessivo (alimentazione, condizionamento, investimenti a supporto della gestione energetica) è passato da 1%-3% al 5%-15% del budget IT ed è in crescita Alimentare e condizionare un DC è passato da essere dettaglio trascurabile ad problematica da pianificare e controllare e potrebbe divenire elemento bloccante. Le stesse Istituzioni stanno iniziando a prestare attenzione e ad esercitare pressioni per un maggior controllo della cosa: • il Congresso USA ha approvato una legge che impone all’EPA (= Environment Protection Agency) di redigere periodicamente un prospetto sul consumo energetico dei DC in USA; • l’EPA ha accennato all’idea di creare una rete elettrica dedicata ai grandi DC e sulla quale avere il controllo (maggiori costi ? Maggiori vincoli ? Diverso livello di servizio e affidabilità ?) • la Comunità Europea sta per pubblicare un Codice Volontario di best practices di efficienza energetica per i DC; GREEN IT II rel 1.0 • le emissioni di CO2 dei grandi DC potrebbero creare un danno di immagine anche per quelle aziende considerate tradizionalmente poco inquinanti (telecomunicazione; media; finanza; tecnologia …)
  • 10. 9 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 DOVE NASCE IL PROBLEMA Per comprendere la natura del problema e la sua dinamica occorre considerare quattro elementi: • La spesa elettrica in un DC raramente è considerata nel budget IT, se non pro quota, e storicamente è sempre stata di entità trascurabile rispetto alle altre spese del dipartimento. • L’IT manager, avendo a disposizione un determinato budget di spesa per l’adeguamento dei server cercherà sempre di ottenere il massimo della capacità elaborativa disponibile per la spesa impegnata. Maggior capacità elaborativa = più informazioni gestite = minor tempo impiegato = più servizi offerti ecc. • A parità di spesa la capacità elaborativa dei server è cresciuta negli ultimi anni di un fattore tre ogni due anni ( Uptime Institute – rif. 2) • Nello stesso periodo, l’efficienza energetica per unità di calcolo è solo raddoppiata ogni due anni (Uptime Institute – rif.2) Appare evidente quindi come una maggior dinamica della capacità di calcolo, direttamente legata al numero di componenti elettronici per unità di superficie del chip (e quindi ai consumi di energia), rispetto al guadagno di efficienza energetica ha fatto si che si creasse un gap di consumo, e quindi un debito energetico, che con il tempo va via via incrementandosi. Questo gap è poi ulteriormente aggravato dal fatto che maggiori consumi equivalgono a maggior dissipazione di GREEN IT II rel 1.0 calore e che si traduce in ulteriori necessità di condizionamento e nuovi spazi e quindi ulteriori consumi aggiuntivi.
  • 11. 10 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Provando a rappresentare graficamente il problema e per darne una connotazione visiva immediata abbiamo: 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Capacità di calcolo 1,0 1,9 3,0 5,6 9,0 16,8 27,0 50,4 81,0 151,2 243,0 453,6 729,0 Consumo elettrico lordo 1,0 1,9 3,0 5,6 9,0 16,8 27,0 50,4 81,0 151,2 243,0 453,6 729,0 Efficienza energetica 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 6,0 8,0 12,0 16,0 24,0 32,0 48,0 64,0 Consumo elettrico netto 1,0 1,2 1,5 1,9 2,3 2,8 3,4 4,2 5,1 6,3 7,6 9,5 11,4 Consumo in kW 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1,0 1,3 1,5 1,9 2,3 Tabella 1 Consum o in kW di un ipote tico se rve r a nno 2000 = 200 w a tt 2,5 2,0 1,5 Andamento tempo-discreto 1,0 dell’adeguamento di un server 0,5 0,0 GREEN IT II rel 1.0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
  • 12. 11 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 IL CASO REALE La simulazione che abbiamo riportato in tabella 1 è relativa ad un unico ipotetico server installato nel 2000 e costantemente adeguato allo standard tecnologico del momento. Questo è ovviamente un caso puramente teorico ma l’andamento reale non si sarebbe discostato di molto da questa curva se non per il fatto di procedere a momenti discreti ma sempre riportandosi, nell’istante dell’aggiornamento, allo standard di mercato del momento. Considerando poi che nel caso di DC di grandi dimensioni l’adeguando tecnologico avviane quasi in maniera continua la curva evolutiva risultante risulterà essere una buona approssimazione del modello. Riportando il calcolo alla situazione reale questa risulterà, da un punto di vista economico, peggiore rispetto alla prima simulazione perché andranno considerati due ulteriori fattori che aggravano il modello. • All’aumentare della potenza utilizzata (e quindi dissipata) aumenta anche l’ esigenza di condizionamento del DC per contrastare il calore prodotto dai server. Dai rack stessi, dagli apparati di rete ecc. Anche le recenti tecnologie introdotte (VOIP o POE) tendono poi ad esasperare il debito energetico del DC. Per tener conto di questi consumi ulteriori stimiamo conservativamente un fattore aggiuntivo di 1,4X della potenza utilizzata dai soli server rifacendoci alle valutazione del dr.B.Sullivan (vedi. Rif. 11) (*) • il prezzo del kWh dal 2000 ad oggi è in costante aumento e la tendenza dell’ultimo periodo segna una crescita ancora più marcata che non tenderà a diminuire. Per la nostra simulazione abbiamo considerato genericamente il prezzo del kWh al consumatore finale maggiorato di un 15% per considerare le diverse imposte e accise di cui è gravato sul quale è stato applicato uno sconto del 20% per considerare la capacità di negoziazione in acquisto dell’azienda. Andando a fare una valutazione puntuale per la specifica azienda si potrà inserire il dato esatto ma questo non sarà di molto differente da quello utilizzato in tabella 2. GREEN IT II rel 1.0 (*) – Da alcune verifiche dirette che abbiamo effettuato in aziende su Roma abbiamo rilevato che questo valore è più prossimo a 1,6-2,0X anche a causa di un condizionamento dei locali n eccesso o in alcuni casi non ottimizzato.
  • 13. 12 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Applicando i valori trovati ad una situazione esemplificativa di un piccolo DC in cui nel 2000 erano installati 40 server che all’epoca avevano ognuno un consumo di 250 Wh (oggi il valore è di circa 500 Wh per server) ci saremmo venuti a trovare con la seguente dinamica di costi: Consumo iniziale struttura 10,0 kWp Coefficiente Condizionamento/Altro 1,4 Coefficiente incremento prezzo energia 8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2012) Incremento forfait costo x altre voci 15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.) Sconto prezzo acquisto per aziende 20% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Incremento unitario consumi (tab01) 1,0 1,2 1,5 1,9 2,3 2,8 3,4 4,2 5,1 6,3 7,6 9,5 11,4 Consumo gruppo server 10,0 12,4 15,0 18,7 22,5 28,0 33,8 42,0 50,6 63,0 75,9 94,5 113,9 Consumo condizionamento e network 14,0 17,4 21,0 26,1 31,5 39,2 47,3 58,8 70,9 88,2 106,3 132,3 159,5 Totale consumi DC (kWh) 24,0 29,9 36,0 44,8 54,0 67,2 81,0 100,8 121,5 151,2 182,3 226,8 273,4 Totale MWp annui 210,2 261,6 315,4 392,4 473,0 588,7 709,6 883,0 1.064,3 1.324,5 1.596,5 1.986,8 2.394,8 Costo kWh al consumo in Italia (c€) 11,5 12,4 12,4 12,8 13,3 13,7 14,8 16,0 17,7 19,1 20,6 22,2 24,0 Tabella 2 Valore lordo a forfait con imposte (c€) 13,2 14,2 14,2 14,8 15,3 15,8 17,0 18,3 20,3 21,9 23,7 25,6 27,6 Valore scontato unitario x kWp (c€) 10,6 11,4 11,4 11,8 12,2 12,6 13,6 14,7 16,2 17,5 18,9 20,5 22,1 Costo totale fornitura elettrica (€/1000) 22,2 29,8 35,9 46,4 57,8 74,3 96,6 129,6 172,8 232,3 302,4 406,4 529,0 B olle tta e ne rge tica annua di un piccolo D C tipo (40 se rv e r consumo Y2000 = 40x250 kwh = 10kWh) 600 500 +483% 400 Valori in €/1000 Dato storico rilevato 300 200 sperimentalmente 100 GREEN IT II rel 1.0 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Anno
  • 14. 13 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 I FALSI MITI La tentazione che si potrebbe avere guardando la tabella 2 e di pensare che questa non riguardi la media azienda ma solo i grandi centri elaborazione dati oppure finire nel paradosso di pensare che il non aver aggiornato il parco server ci abbia messo al riparo da questi aumenti di costo. Vediamo perché queste ipotesi sono false. a) Presenza di vecchi server – quasi tutti i DC hanno al proprio interno vecchie macchine provenienti da acquisizioni, Analisi di Uptime Institute su un campione adeguamenti tecnologici parziali o semplicemente perché fanno qualificato di datacenter girare vecchie procedure di cui si è in gran parte persa la 100 documentazione e si preferisce “non toccare”. L’idea che queste Utilizzo in giorni del server nel periodo di esame macchine non seguano l’incremento di potenza – perché non 90 aggiornate – è fuorviante. Innanzi tutto sono vecchie macchine 80 e per unità di calcolo sono molto meno performanti delle nuove e consumano molta più energia per singola operazione e quindi 70 immettono più calore nel DC. Poi va anche considerato che essendo poco performanti tendono con il tempo ad essere 60 sempre meno utilizzate, perché non più in grado di competere 50 con le richieste di elaborazione della clientela interna o esterna, e quindi restano inattivi o effettuando poche operazioni di tanto 40 in tanto consumando però sempre lo stesso quantitativo di energia e producendo calore durante tutta la giornata. Questo 30 Fino al 30% dei server dato è stato chiaramente messo in evidenza da una recente 20 sono pressoché “morti” analisi di Uptime Institute (rif. 3) che ha evidenziato come circa il 30% dei server del campione utilizzato venisse utilizzato per 10 meno del 5% del tempo al giorno. Sebbene questa ricerca sia GREEN IT II rel 1.0 stata condotta in USA non abbiamo motivo di ritenere la 0 situazione in Italia sostanzialmente differente. 0 10 20 30 40 50 90 100 Utilizzo medio giornaliero per server (%)
  • 15. 14 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 b) Impatto economico solo sui grandi Data Center – anche il pensare che l’impatto dei consumi energetici sia relativo solo alle grandi strutture e che l’aumento della bolletta energetica sia una preoccupazione che non tocca le medio/piccole aziende è fuorviante. Qualunque realtà si sia trovata nella necessità di allestire un DC, di posizionarci gli apparati di rete e di condizionarlo scoprirà che ha più “punti di consumo energia” di quanti ne immaginava. Per rendersene conto basta entrare nel DC e … contare ! Anche una media realtà si troverà ad avere almeno un server per la posta, uno o due server web, una macchina dedicata all’acquisizione ordini, almeno un’altra ad uso esclusivo dell’amministrazione e un’altra per la Direzione del Personale o del reparto marketing per le sue statistiche … e così via fino a contare i server per il backup e quelli per altre micro applicazioni che sicuramente si erano del tutto dimenticate. A questi basta aggiungere i dispositivi di rete, i sistemi di condizionamento degli ambienti, la sicurezza e l’illuminazione e ci si accorge di aver superato abbondantemente le aspettative iniziali. Nelle schede seguenti presentiamo come cresce la dinamica dei costi, anche partendo all’istante zero da un DC creato il 1° gennaio 2008 e che consumi soltanto 5 kwh di potenza per alimentare i propri server e le altre apparecchiature elettroniche installate (a titolo indicativo si consideri che un server medio consuma oggi 800/900 watt con una configurazione standard di dischi; il rack con la console consuma sui 100 watt; uno switch di rete 250 watt circa). GREEN IT II rel 1.0
  • 16. 15 CONTESTO OPERATIVO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 UN SEMPLICE ESEMPIO Riprendiamo l’esempio riportato alla fine del paragrafo precedente per mostrare come, senza interventi correttivi ed ottimizzazioni del DC, anche un piccolo sistema che consuma 10kwh arrivi, nel giro di 9 anni a decuplicare la propria bolletta energetica con un impatto considerevole sul conto economico dell’azienda. Consumo iniziale struttura 10,0 kWp Coefficiente Condizionamento/Altro 1,4 Coefficiente incremento prezzo energia 8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2012) Incremento forfettizzato x altre voci 15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.) Sconto prezzo acquisto per aziende 20% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Incremento unitario consumi (tab01) 1,0 1,2 1,5 1,9 2,3 2,8 3,4 4,2 5,1 6,3 Consumo gruppo server 10,0 12,4 15,0 18,7 22,5 28,0 33,8 42,0 50,6 63,0 Consumo condizionamento e network 14,0 17,4 21,0 26,1 31,5 39,2 47,3 58,8 70,9 88,2 Totale consumi DC (kWh) 24,0 29,9 36,0 44,8 54,0 67,2 81,0 100,8 121,5 151,2 Totale MWp annui 210,2 261,6 315,4 392,4 473,0 588,7 709,6 883,0 1064,3 1324,5 Costo kWh al consumo in Italia (c€) 17,7 19,1 20,6 22,3 24,1 26,0 28,1 30,3 32,8 35,4 Valore lordo a forfait con imposte (c€) 20,4 22,0 23,7 25,6 27,7 29,9 32,3 34,9 37,7 40,7 Valore scontato unitario x kWp (c€) 16,3 17,6 19,0 20,5 22,2 23,9 25,8 27,9 30,1 32,6 Costo totale fornitura elettrica (€/1000) 34,2 46,0 59,9 80,5 104,8 140,8 183,4 246,4 320,8 431,2 Tabella 3 Bolletta energetica annua di un piccolo DC tipo (1° gennaio 2008 = 5kwh potenza installata) 450 400 350 300 Valori in €/1000 250 GREEN IT II rel 1.0 200 150 100 50 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Anno
  • 17. 16 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 1 Executive Summary 3 Contesto Operativo 6 Ridurre i consumi 16 Uno sguardo complessivo Efficienza energetica nel condizionamento Server & Storage Consolidation/Optimization Environment Virtualization Best Practice ed ottimizzazione operatività Approccio metodologico 32 Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 RIDURRE I CONSUMI
  • 18. 17 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 L’approccio alla riduzione dei consumi di un DC può avere molte strategie e ricette operative, oggi ci sono diverse realtà che propongono soluzioni (HP, IBM, ANIXTER ecc.) ognuna delle quali basata su valide argomentazione e consolidati processi tecnico-operativi e per fornire un quadro sistematico abbiamo raggruppato questi possibili approcci in 4 famiglie principali. Non esiste una soluzione “migliore” ma ogni ITC Manager troverà la più idonea in funzione della specifica situazione operativa della struttura dei passi già intrapresi e del processo fin qui seguito. Per dare una indicazione generale, anche alla luce degli studi internazionali che vengono con sempre maggior frequenza pubblicati (*), possiamo stimare che l’impiego di queste metodologie possa portare ad una riduzione dei consumi generali dell’ordine del 40% - 55%. Efficienza energetica attraverso l’ottimizzazione degli spazi e dei sistemi di condizionamento “Environment Virtualization” “Server & Storage Consolidation/Optimization” GREEN IT II rel 1.0 Ottimizzazione attraverso una gestione più attenta dell’intero sistema (*) – vedi dettagli nella sezione “Riferimenti”
  • 19. 18 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Sempre per fornire una indicazione di massima di cosa significhi, sullo sviluppo dei costi del sistema un abbattimento dei consumi energetici del 40%-55% riprendiamo la nostra Tabella 3 del sistema da 10kWp di consumo ed ipotizziamo che nei 9 anni (3 cicli standard di evoluzione tecnologica secondo Moore) di sviluppo del modello applichiamo 2 volte una riorganizzazione strutturale dei consumi del sistema. Consumo iniziale struttura 10,0 kWp Coefficiente Condizionamento/Altro 1,4 Coefficiente incremento prezzo energia 8% (valore indicativo annuo stimato per il periodo 2008-2017) Incremento forfettizzato x altre voci 15% (accise locali e regionali, imposta produzione, dispacciamento ecc.) Sconto prezzo acquisto per aziende 20% Fattore di recupero efficienza stimato 40% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Incremento unitario consumi (tab01) 1,0 1,2 1,5 1,9 2,3 2,8 3,4 4,2 5,1 6,3 Costo kWh al consumo in Italia (c€) 17,7 19,1 20,6 22,3 24,1 26,0 28,1 30,3 32,8 35,4 Valore lordo a forfait con imposte (c€) 20,4 22,0 23,7 25,6 27,7 29,9 32,3 34,9 37,7 40,7 Valore scontato unitario x kWp (c€) 16,3 17,6 19,0 20,5 22,2 23,9 25,8 27,9 30,1 32,6 A) SENZA EFFICIENZA ENERGETICA Consumo gruppo server 10,0 12,4 15,0 18,7 22,5 28,0 33,8 42,0 50,6 63,0 Consumo condizionamento e network 14,0 17,4 21,0 26,1 31,5 39,2 47,3 58,8 70,9 88,2 Totale consumi DC (kWh) 24,0 29,9 36,0 44,8 54,0 67,2 81,0 100,8 121,5 151,2 Totale MWp annui 210,2 261,6 315,4 392,4 473,0 588,7 709,6 883,0 1064,3 1324,5 B) CON 2 CICLI DI EFF:ENERGETICA Consumo gruppo server 10,0 12,4 7,5 9,3 11,2 13,9 16,8 20,9 12,5 15,6 Consumo condizionamento e network 14,0 17,4 10,5 13,0 15,7 19,5 23,5 29,3 17,6 21,9 Totale consumi DC (kWh) 24,0 29,9 17,9 22,3 26,9 33,5 40,3 50,2 30,1 37,5 Totale MWp annui 210,2 261,6 157,0 195,4 235,5 293,0 353,2 439,5 263,7 328,2 CONFRONTO BOLLETTA ENERGETICA A-B (tutti i dati seguenti sono espressi in €/000) Spesa annua caso A 34 46 60 81 105 141 183 246 321 431 Spesa annua cumulata caso A 34 80 140 221 325 466 650 896 1.217 1.648 GREEN IT II rel 1.0 Spesa annua caso B 34 46 30 40 52 70 91 123 79 107 Spesa annua cumulata caso B 34 80 110 150 202 272 364 486 566 673 Risparmio cumulato conseguito (CumA-CumB) - - 30 71 123 194 286 410 651 975 Tabella 4
  • 20. 19 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Nella simulazione presentata in Tabella 4, applicando un fattore di risparmio energetico del 40% nelle due ottimizzazioni vediamo come la nostra piccola struttura di riferimento riesca a conseguire un saving cumulato di ben 975 k€ nei 9 anni di vita. Data la natura esclusivamente esemplificativa di questi dati il risparmio cumulato indicato ha valore esemplificativo e non lo andiamo ad attualizzare nel tempo. Nelle pagine che seguono presenteremo sinteticamente le quattro modalità per generare efficienza e ridurre la bolletta energetica del DC. Volutamente non entreremo in dettagli tecnici ne ci spingeremo ad illustrare le diverse modalità in cui queste opzioni possono essere applicate. Lo scopo è esclusivamente quello di fornire una indicazione generale lasciando poi all’ITC Manager il compito di approfondire le tematiche che lo interesseranno di più con i partner che riterrà più idonei. Qui noi ci limitiamo a guardare l’opportunità da un lato finanziario mostrando come si possa auto-finanziare l’iniziativa con i saving generati e a produrre risorse incrementali per l’azienda. FINANZIAMENTO INIZIATIVA T O EN AM ON N IZI TIO ND CO IZA RIDUZIONE COSTI AL Contributo alla bottom line TU VIR N CE IO Contributo alla upper line AC ST GREEN IT II rel 1.0 AT TI PR BE L ID SO EFFICIENZA – FACILITA’ DI CON GESTIONE – AUMENTO SICUREZZA – MAGGIOR CAPACITA’ ELABORATIVA
  • 21. 20 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 EFFICIENZA ENERGETICA NEL CONDIZIONAMENTO Elemento caratterizzante: in un DC il calore viene generato, e si distribuisce in maniera non uniforme. Il non tener conto di questo e non adottare specifici correttivi porta alla necessità di sovra-raffreddare l’ambiente per combattere il più forte punto di calore (hot spot) per evitare che i server vadano in blocco. Questo porta ad eccedere anche di 3 o 4 volte il quantitativo di condizionamento (cioè di energia) che sarebbe invece sufficiente. Storicamente i DC sono semplicemente stati condizionati che si limitavano ad immettere aria fredda nei locali ed il sistema di controllo era limitato a misurazioni della temperatura effettuate in maniera episodica dagli operatori con conseguenti azioni ad-hoc di bilanciamento. Il costo dell’energia non era un problema e non lo era quindi neanche il condizionamento. Con il tempo le situazioni sono cambiate, si è iniziato a percepire la necessità di dissipazione del calore come ben più complessa di quanto si immaginava. Il DC si è dimostrato un termo- sistema articolato e dinamico con la temperatura variabile, anche di molti gradi, in funzione dell’altezza e del punto di misurazione. Ci si è accorti che ridurre genericamente la temperatura perché un server andava in fault portava ad uno spreco di risorse se non a GREEN IT II rel 1.0 compromettere l’efficienza di altri che venivano “congelati”. Misure ed elaborazioni dei Laboratori IBM
  • 22. 21 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 HOT COLD Rispetto ad un condizionamento casuale dei DC, dettato più AISLE AISLE dalla posizione dove era più facile porre gli split dei condizionatori, si è andata affermando la best practice del “cold aisle – hot aisle”, in pratica un alternarsi di corridoi tra i rack condizionati (cold aisle) e non (hot aisle). Sebbene questa sia oggi considerata la best practice, recenti studi, condotti dai principali produttori hardware, hanno dimostrato, nella pratica, la presenza all’interno di quasi tutti i DC di hotspot (*1); bypass airflow (*2) e depressurizzazione del Plenum (*3). Tutte cause che portano ad innalzamenti della temperatura, anche di decine di gradi, non calcolati, indesiderati e non controllati che hanno come conseguenza uno spreco enorme di energia e il fault – con i danni che è facile immaginare – di alcuni server o altri apparati alloggiati nei rack. Negli ultimi anni si è prestata sempre maggiore attenzione al problema del condizionamento dei DC e questo è stato poi ulteriormente distinto fino a definire diverse metodologie per caratterizzare i diversi rack di apparati in base al loro assorbimento, da quelli che assorbono complessivamente meno di 3 kWp fino ad arrivare ai grandi rack con un consumo unitario prossimo ai 15kWp. Senza entrare nello specifico dettaglio delle diverse soluzioni disponibili mostriamo schematicamente come può essere possibile ridurre i consumi adottando alcuni accorgimenti. GREEN IT II rel 1.0 (*1) – HOT SPOT – zona del DC dove si verifica un innalzamento indesiderato e non controllato della temperatura (*2) – BYPASS AIRFLOW – Un’indesiderata canalizzazione o mescolazione dei flussi d’aria freddo/caldo nel DC, principale cause di Hot spot (*3) – DEPRESSURIZZAZIONE DEL PLENUM - perdita di pressione dell’aria fredda al di sotto del pavimento flottante, dovuta a fori passacavi non tappati, ostruzione dei cavi o pathways errati, errato posizionamento nella diffusione dell’aria fredda, ad esempio diffusione diretta nel DC e non nel sottopavimento
  • 23. 22 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 In questo schema viene sinteticamente riportato – a puro titolo esemplificativo – come sia possibile ottimizzare il condizionamento del DC avvicinando il coefficiente di efficienza al fattore ottimale teorico di 0,5X – 0,6X rispetto alla potenza di elaborazione impiegata. In questo caso partiamo da una condizione di DC che abbia già implementato un condizionamento “hot aisle – cold aisle”. A B C HA-CA (*1) Eliminazioni punti di fault Retro-pannelli con GAP Retro-pannelli senza GAP ca. 20% 15%-18% 12%-14% 20% 33% 42% 100% 80% 67% 58% (A) viene effettuata una verifica di tutti i potenziali punti di fault del condizionamento del DC che possono generare bypass airflow o depressurizzazione del plenum. Mediamente questa attività può portare fino ad un 20% di efficienza. (B) Vengono installati nei rack i retro-pannelli, con GAP e vengono chiusi i passaggi di aria nei rack dovuti ad assenza di server. Mediamente questa attività genera un 15%-18% di efficienza incrementale. (C) Vengono sostituiti i retro-pannelli con quelli senza GAP (*2) e si acquista un 12%-14% di efficienza incrementale GREEN IT II rel 1.0 (*1) – partendo da una situazione ancora più vergine, dove ad esempio non sia stato implementato alcune sistema di progettazione del condizionamento il guadagno in termini di efficienza sarà ancora maggiore fino a raggiungere punte del 70%-75% (*2) – è ovvio che il passo (C) non deve seguire necessariamente il passo (B) ma si può optare direttamente per questo con un salto, in questo caso, di efficienza del 26%-31%.
  • 24. 23 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 La soluzione presentata precedentemente ha il solo scopo di costituire un esempio di quelle che è possibile fare per ridurre gli sprechi energetici dovuti ad un condizionamento non efficiente del DC. Oltre quella presentata ne esistono ovviamente altre che vanno dall’utilizzare la temperatura esterna nelle regioni/mesi freddi (per i sistemi a minor densità energetica) fino al raffreddamento tramite liquidi refrigerati per applicazioni ad altissima densità. Occorrerà però tenere sempre in conto che nessuna soluzione sarà altrettanto valida come una corretta gestione del sistema e la sua periodica supervisione e manutenzione. DIFFERENTI SOLUZIONI AL VARIARE DELLE ESIGENZE DI DIFFERENTI SOLUZIONI AL VARIARE DELLE ESIGENZE DI GREEN IT II rel 1.0 CONDIZIONAMENTO CONDIZIONAMENTO
  • 25. 24 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Server & Storage Consolidation/Optimization Elemento caratterizzante: tutti i DC sono soggetti prima o poi, e sempre con un ritmo più incalzante, alla server sprawl, cioè all’aumento fuori controllo del numero dei server non giustificato da una reale esigenza. Questa crescita portando ad un numero cospicuo di server sotto-utilizzati porta ad un consumo enorme di spazi, risorse ed energia. Per quanto riguarda gli storage la situazione è ancora più critica sia perché le aziende tendono conservativamente a non eliminare (o ne sono impossibilitate) vecchi archivi e backup, a volte anche in più copie, e perché con la diffusione di internet copie dello stesso file, inviato come allegato di posta, tendono ad essere conservate su più postazioni a livello locale e salvate su più server a livello centrale. Questa tendenza è in aumento al crescere delle capacità di calcolo e della velocità dei file transfer. Consolidamento e Virtualizzazione sono due concetti strettamente collegati e, in un certo qual senso, possiamo vedere la virtualizzazione come un ulteriore sviluppo del consolidamento che, reso possibile dall’evoluzione tecnologica, abbraccia potenzialmente tutto l’ambiente e va oltre le limitazioni fisiche dei dispositivi stessi. Non riteniamo saggio affrontare comunque processi di virtualizzazione senza aver prima analizzato seriamente il 40%-50% consolidamento dei propri server e/o storage. Vincere l’impazienza di essere sempre i primi o i migliori permette di affrontare queste problematiche a ragion veduta, progressivamente, riducendo i normali rischi connessi ed ottenendo il meglio da ogni passaggio. Anche in questo caso non è possibile dare delle stime certe di guadagno di efficienza derivante da un processo di GREEN IT II rel 1.0 consolidamento perché questo valore dipende da molti fattori % di server % di server caratteristica esclusiva dello specifico DC, possiamo però utilizzata NON utilizzata azzardare che non sarà molto lontano dalla realtà attendersi un guadagno di efficienza del 40%-50%.
  • 26. 25 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Se chiedessimo a qualsiasi IT Manager se nel proprio DC ci sono dei server scarsamente utilizzati e probabile che la quasi totalità di questi ci direbbe che questo non è il caso del suo sistema dove ogni server va a pieni giri. L’esperienza, e l’osservazione diretta, ci ha mostrato che in DC attivi da almeno 5 Questo ovviamente non è il o 6 anni sono invece rari i casi in una attività di consolidamento non dia buoni mio caso. I miei server sono risultati. Molto spesso infatti viene confusa la limitazione delle capacità utilizzati al massimo … anzi elaborative, o l’esistenza di colli di bottiglia, come sinonimo di pieno utilizzo delle sono insufficienti ! risorse. Niente di più sbagliato ! Molto spesso questo è solo sintomo di sistemi inadeguati o di carichi elaborativi non bilanciati o non bilanciabili a causa di elementi del contesto non modificabili. Nella pratica quasi in ogni DC si possono trovare: • vecchi server ormai obsoleti e delegati a fare poche elaborazioni sporadiche; • server inseriti nel sistema in seguito ad acquisizioni di aziende o integrazione di divisioni che vengono mantenuti operativi ma che sono poco o nulla utilizzati; • server su cui risiedono applicativi, e relativi dati (specie di natura contabile) che vengono mantenuti in operatività esclusivamente per attività di archivio con poche interrogazioni episodiche (non è raro trovare casi in cui viene eseguito il backup di questi server quotidianamente); • server dipartimentali, o al limite PC, che vengono dedicati ad applicazioni locali e che, dopo un discreto utilizzo iniziale, vengono progressivamente sotto-utilizzati. A tutto ciò va aggiunto che queste macchine, vista l’età, sono le meno GREEN IT II rel 1.0 performanti in capacità elaborativa ma le meno efficienti da un punto di vista energetico.
  • 27. 26 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Il fatto che il costo della bolletta energetica (e le emissioni di CO2) non fossero una criticità ha fatto si che il problema non fosse tra le priorità dell’IT Manager fino ad oggi. E’ comunque interessante soffermarsi a valutare il consumo, ed il relativo costo, di un server lasciato acceso tutto il giorno per 365 giorni l’anno. Un semplice PC da 300watt in un anno consuma ben 2.628 kwh che, applicando il solito coefficiente di condizionamento di 1,4X, diventano poco più di 6.300 kWp. Questo consumo, ai valori attuali, equivale ad una spesa di 1.028 €/anno. Consumo energetico Consumo energetico con Costo annuo in Assorbimento di un PC annuo altre componenti bolletta (Watt) (kWh) (kWh) (€) 300 2.628 6.307 1.028 Nella citata ricerca di McKinsey (rif.3) risulta che nei DC analizzati più del 30% dei server è utilizzato meno del 5% Volendo calcolare quanto ottenere, in termini di risparmio energetico dal consolidamento dei server di un DC e mantenendosi in situazioni più conservative, possiamo ipotizzare che nel nostro DC tipo ci sia 20% dei server utilizzato al 5%, 30% utilizzato al 20%, 40% utilizzato al 50% e 10% utilizzato al 70%. In questa situazione, ipotizzando un consolidamento anche solo delle due prime fasce avremo: Capacità consumo Consumo Nuovo Capacità consumo Consumo Num utilizzo elaborativa unitario totale num utilizzo elaborativa unitario totale server puntuale (*) istantaneo istantaneo server puntuale (*) istantaneo istantaneo 20 5% 1,00 400 8.000 30 20% 6,00 500 15.000 10 70% 7,00 600 6.000 40 50% 20,00 600 24.000 40 50% 20,00 600 24.000 10 70% 7,00 600 6.000 10 70% 7,00 600 6.000 GREEN IT II rel 1.0 100 34,00 53.000 60 34,00 36.000 32,08% (*) – una capacità elaborativa di 1,00 equivale ad un server utilizzato al 100%. Nella simulazione viene considerato il caso che le macchine meno utilizzate siano quelle più vecchie e con minor assorbimento.
  • 28. 27 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 L’esempio mostrato indica chiaramente come una riduzione del 32% circa dei consumi sia immediatamente realizzabile (la letteratura parla di risparmi energetici fino al 60%). A questo risparmio va poi aggiunto quello per i sistemi di condizionamento senza contare poi tutti gli altri vantaggi in termini di spazio, Ma allora io potrei finanziare semplificazione dell’architettura, sicurezza, minori costi per riduzione del numero un aumento della capacità di di licenze necessarie ecc. Tutti questi altri vantaggi, anche diversi ordini di calcolo solo eliminando le grandezza superiori al semplice aspetto energetico, esulano questa trattazione e macchine più obsolete ?? non vengono computati. Per quanto riguarda gli aspetti economici del vantaggio da consolidamento si rimanda invece alla fine del paragrafo. consumo (watt) attività (%CPU) (Elaborazione dati EMERSON @2007 – Rif. 13) GREEN IT II rel 1.0 I grafici riportano, a puro titolo esemplificativo i carichi di lavoro medio (in termini di utilizzo %CPU) di un DC e come il consumo energetico di ogni processore sia quasi del tutto indipendente da quanto questo sia utilizzato.
  • 29. 28 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 La situazione presentata nell’esempio è puramente esemplificativa. Ogni DC avrà delle sue caratteristiche uniche. E’ comunque estremamente facile verificare la situazione specifica di ogni DC (o azienda) e, grazie ai tanti sw oggi disponibili (HP Openview, Tivoli; Insight Manager, Nagios ecc.) potrà essere seguito un semplice processo di analisi in grado di darci delle chiare indicazioni di partenza: Analisi delle macchine di NO Addestramento utente sede operative al di fuori Server o PC/server (1PC acceso x 365 gg > dell’orario di ufficio locale 1.000€/anno) SI Lista server e assimilabili Misurazione carichi medi di lavoro su periodo (i,e, 1 settimana o 1 mese) GREEN IT II rel 1.0 Analisi opportunità
  • 30. 29 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Environment Virtualization Elemento caratterizzante: la complessità, la ridondanza, il sovrapporsi di ambienti e sistemi operativi anche dovuto all’integrazione di divisioni o di intere aziende ha portato ad ottimizzare l’impiego delle risorse nel loro complesso (non solo server e storage) considerando la totalità di strutture che costituiscono il sistema informativo. Anche qui si osserva statisticamente una ridondanza di ciò che viene impiegato fino a 2 o 3 volte quello che sarebbe necessario con una differente architettura virtuale del sistema. GREEN IT II rel 1.0 Schemi e dati MICROSOFT
  • 31. 30 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Volendo semplificare fino all’estremo il concetto potremmo dire che la “Environment Virtualization” è una server consolidation estesa ad ogni oggetto che costituisce il datacenter o che vi interagisce fino ad abbracciare l’intero ambiente informatico. E’ però vero che proporla in questo contesto come un ottimo metodo di abbattere drasticamente la bolletta energetica sarebbe estremamente riduttivo e fuorviante delle potenzialità di questa. Virtualizzare un DC porta tali e tanti vantaggi ed ha un così profondo impatto su l’intera infrastruttura ed organizzazione IT che il risparmio energetico può essere considerato quasi solo come un benefico effetto collaterale. Non possiamo fare a meno di citarla, più per dovere di cronaca che per altro, ma è impensabile utilizzarla solo come metodo per abbattere i consumi. Sebbene non sia una attività banale e vada affrontata con la dovuta professionalità ed il contributo di personale specificamente competente, possiamo tranquillamente affermare che un’azienda che affronti il processo di Environment Virtualization beneficia di vantaggi economici, funzionali ed organizzativi. Facendo riferimento alla letteratura disponibile e limitando la nostra quantificazione al solo risparmio energetico risultante, possiamo dire che l’abbattimento dei consumi energetici risultante può arrivare fino ad un 75%-80%. Non ci dilungheremo oltre su questi aspetti ma, considerando che nel nostro processo ipotetico questa attività è incrementale ad altre iniziative già intraprese di efficienza energetica ci limiteremo solo a considerare un cautelativo 15%-20%. GREEN IT II rel 1.0
  • 32. 31 RIDURRE I CONSUMI GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Best Practice ed ottimizzazione operatività Elemento caratterizzante: pianificare, automatizzare ed ottimizzare le attività ripetitive, tenere sotto controllo il funzionamento dei sistemi ed il consumo di energia, monitorare le curve di calore all’interno del DC periodicamente o comunque dopo l’installazione di nuovi macchinari porta ad un buon guadagno di efficienza, anche energetica, senza la necessità di ricorrere a grandi investimenti. Un processo strutturato ed una successiva verifica periodica dà valore aggiunto anche ad altre iniziative di efficienza del DC. Abbiamo fin qui elencato una serie di azioni ed attività che, senza eccezioni, hanno sempre fatto ricorso ad una componente tecnologica, hardware o software, di maggiore o minore complessità. Occorre però considerare che qualsiasi tecnologia perde gran parte della sua efficacia senza una adeguata attività di analisi, pianificazione e controllo. Possiamo quindi affermare, senza tema di smentita, che il tool principale per ogni iniziativa di energy efficiency all’interno del datacenter, sarà sempre e comunque una strutturata attività procedurale. In funzione delle dimensioni e dall’organizzazione interna dell’azienda si potrà decidere se utilizzare, per questo processo, risorse interne o esterne ma, qualunque sia l’opzione scelta, non si potrà prescindere dalla competenza tecnica del team incaricato e dal selezionare risorse coinvolte il meno possibile nelle problematiche che si dovranno andare ad analizzare per evitare di limitarne le capacità di giudizio e quindi l’efficacia della soluzione individuata. Basandoci su un approccio metodologico sviluppato nella sua forma base GREEN IT II rel 1.0 presso i laboratori IBM, si può sintetizzare l’approccio procedurale da seguire con lo schema riportato nella successiva sezione.
  • 33. 32 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 2 Executive Summary 4 Contesto Operativo 6 Ridurre i consumi 16 Approccio Metodologico 32 Il processo schematico Il modello finanziario proposto Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 APPROCCIO METODOLOGICO
  • 34. 33 APPROCCIO METODOLOGICO GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER Il processo schematico LHYRA @2008 ANALISI E PROGETTO ANALISI E PROGETTO Presentazione proposta CHECKPOINT CHECKPOINT In generale il processo di GREEN IT si presta bene ad essere iterativo, ogni fase dovrà comunque e sempre al board, valutazione partire da una analisi della situazione attuale, da una misurazione dei consumi e da una valorizzazione della delle risorse necessarie spesa in prospettiva per poter identificare le opportunità di generare efficienza e presentare un progetto dove, a e dei ritorni attesi. fronte di un impiego di risorse, si possa stilare un piano di ritorni attesi su più anni e di valore generato per la Approvazione e scelta bottom-line. E’ buona norma che anche in questa fase si venga assistiti da una terza parte qualificata e non dei partner tecnici coinvolta nella situazione pregressa e/o nella vendita di soluzioni future. SERVER & STORAGE CONSOLIDATION SERVER & STORAGE CONSOLIDATION CHECKPOINT CHECKPOINT Misurazione elettriche e valutazione dei risultati in Una delle prime attività che può essere realizzata è senz’altro una server & storage consolidation eliminando termini di progetto e – attraverso una integrazione – le apparecchiature più obsolete. Questa attività, che qui per esigenza di sintesi è saving conseguiti anche stata indicata in un unico step, può ovviamente essere realizzata su più passaggi, anche distribuiti nel tempo, in in proiezione pluriennale ordine di complessità crescente. Alla fine di ogni passaggio una fase di misurazione e verifica riporterà in termini di efficienza energetica e quindi di risparmio economico il risultato conseguito. OTTIMIZZAZIONE CONDIZIONAMENTO DATACENTER OTTIMIZZAZIONE CONDIZIONAMENTO DATACENTER CHECKPOINT CHECKPOINT Misurazione elettriche e Dopo una o più iterazioni di server & storage consolidation sarà senz’altro il momento di analizzare il proprio valutazione dei risultati in datacenter in termini fisici di distribuzione dei flussi termici, dissipazione di calore e presenza di hot spot e quindi termini di progetto e attuare una serie di iniziative finalizzate a ridurne i consumi. Queste potranno spaziare da attività di verifica ed saving conseguiti anche ottimizzazione del lay-out del condizionamento e della struttura del DC fino alla installazione di nuovi rack a in proiezione pluriennale bassa dissipazione. VIRTUALIZATION VIRTUALIZATION CHECKPOINT CHECKPOINT Misurazione elettriche e La sequenza di azioni fin qui implementate avrà fatto si che la riduzione dei consumi energetici sia a questo valutazione dei risultati in punto tangibile al punto di costituire un concreto beneficio alla bottom-line aziendale. Non sarà quindi difficile termini di progetto e procedere così con attività più complesse e strutturate come la environment virtualization in grado di produrre saving conseguiti anche ulteriori vantaggi economici ma anche una ristrutturazione organizzativa del DC e della sua struttura. Ancor più in proiezione pluriennale per questa fase è importante servirsi dell’aiuto di un team esterno affidabile e preparato. VALUTAZIONE E MANUTENZIONE EVOLUTIVA VALUTAZIONE E MANUTENZIONE EVOLUTIVA GREEN IT II rel 1.0 L’efficienza energetica raggiunta non sarà più una sorpresa a questo punto avendo seguito una costante e precisa fase di monitoraggio. Sarà però basilare mantenere sotto costante monitoraggio la prestazione energetica del DC e non è escluso, che un contratto di manutenzione e monitoraggio con una azienda esterna si ripaghi immediatamente già ai primi scostamenti che, dopo un po’ di tempo, è inevitabile osservare.
  • 35. 34 GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Premessa 2 Executive Summary 4 Contesto Operativo 5 Ridurre i consumi 10 Approccio Metodologico 11 Osservazioni conclusive Riferimenti GREEN IT II rel 1.0 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE
  • 36. 35 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER GREEN IT – ALL’INTERNO DEL DATA CENTER LHYRA @2008 Analisi delle macchine di sede operative al di fuori Server o PC/server NO Addestramento utente (1PC acceso x 365 gg > dell’orario di ufficio locale 1.000€/anno) SI Lista server e assimilabili Misurazione carichi medi di lavoro su periodo (i,e, 1 settimana o 1 mese) Analisi opportunità GREEN IT II rel 1.0