Innovatie geeft grip op (kosten) energiegebruik

Veel enterprise datacenters zitten in een spagaat. Aan de ene kant neemt de vraag naar IT-diensten enorm toe, met alle gevolgen van dien voor het energieverbruik. Aan de andere kant heeft de business veelal ambitieuze doelstellingen op het gebied van duurzaamheid en het terugdringen van de milieubelasting. Beide doelen realiseren vereist een innovatieve aanpak die onder andere gebruik maakt van eigen energieopwekking, maar waarbij tevens een hoofdrol is weggelegd voor het continu en gedetailleerd meten en analyseren van het energieverbruik.

Dit artikel is gebaseerd op de situatie binnen een groot Amerikaans enterprise datacenter. De eigenaar is een grote accountancy-firma die nadrukkelijk te maken heeft met de hiervoor genoemde tegenstelling. Er dient steeds meer data te worden verwerkt, terwijl de firma een reputatie hoog heeft te houden als het gaat om duurzaamheid en vergroening.

Gebruik maken van traditionele technische oplossingen om het energieverbruik in goede banen te leiden bleek duidelijke grenzen te kennen. Met als gevolg dat – als men niet zou ingrijpen – het bedrijf ofwel een sterk toenemende milieubelasting zou laten zien ofwel de hoeveelheid IT-capaciteit die vanuit het datacenter werd aangeboden zou moeten beperken. Beide opties waren voor deze onderneming niet acceptabel.

Het moest dus anders. Maar hoe?

Gasmotoren en zonnepanelen

Deze vraag werd acuut toen het bestaande datacenter het niveau van volledige belasting dreigde te bereiken. Dit was het gevolg van organische groei van de activiteiten, maar ook doordat enkele overnames waren gedaan. Hierop werd besloten een nieuw datacenter te bouwen, van waaruit het bedrijf zowel eigen applicaties als colocatiediensten aan klanten zou aanbieden.

Nu was deze firma in het verleden al redelijk geavanceerd bezig. Zo heeft men al eerder gekozen voor het deels in eigen beheer opwekken van de energie die datacenters verbruiken. Dit gebeurt via een combinatie van zonnepanelen en gasmotoren. De uitlaatgassen van deze motoren worden bovendien hergebruikt door deze naar chillers te leiden, waar deze warmte wordt benut voor airconditioning.

Ook op andere punten heeft men in het verleden al flinke stappen gezet. Om de benutting van IT-hardware te maximaliseren, wordt volop gebruik gemaakt van virtualisatie. Servers worden hierdoor belast met grotere aantallen virtual machines, zodat goed gebruik gemaakt wordt van de beschikbare hardwarecapaciteit. Verder is hard gewerkt aan het zo efficiënt mogelijk inrichten van de koeling. Locaties waar ‘over-cooling’ plaats vond zijn opgelost, net als een aantal hotspots. Dankzij het gebruik van geperforeerde tegels en blindplaten om racks af te sluiten, is de luchtstroming door gangen en kabinetten sterk verbeterd, waarbij warme en koude lucht optimaal van elkaar gescheiden blijven.

Uitdagingen nieuw datacenter

Het nieuwe datacenter van het bedrijf dient twee doelen: het aanbieden van IT-diensten én disaster recovery voor het geval het andere datacenter storingen kent. In eerste instantie zal in dit nieuwe datacenter sprake zijn van het repliceren van applicaties die op de andere site draaien (schaduw-draaien), maar uiteindelijk is het de bedoeling dat beide datacenters volwaardige productie draaien.

Een andere ontwikkeling binnen het bedrijf was de migratie naar blade servers. Hierdoor neemt de behoefte aan fysieke ruimte weliswaar af, maar groeit tegelijkertijd de power density sterk. Werd in het verleden gewerkt met racks die 4 tot 8 kW afnemen, in de nieuwe situatie rekent men met 11 tot 22 kW per kabinet.

Het vraagstuk waar de datacenter managers van deze firma dus voor stonden, verandert hierdoor van een gebrek aan ruimte in een kwestie waarbij met name het beschikbaar maken van voldoende energie centraal staat. Per datacenter is een megawatt aan energie beschikbaar, maar hoe kan die het beste verdeeld worden – of beter gezegd: toebedeeld worden – aan individuele racks?

Standaardiseren

Een belangrijke stap op weg naar het oplossen van deze puzzel bestond uit standaardiseren. Men besloot voor IT-toepassingen standaard rackconfiguraties samen te stellen die zijn gevuld met Cisco’s UCS-chassis, flash-geheugen en back-up storage. Hierbij kan worden gevarieerd met het aantal Cisco-chassis: afhankelijk van de toepassing kan gekozen worden uit racks met 3 dan wel 6 Cisco UCS’en aan boord. Een bijkomend voordeel van deze standaardisatie is dat nieuwe IT-capaciteit veel sneller kan worden uitgerold dan voorheen.

Een tweede beslissing die de betrokken datacenter managers namen, heeft te maken met beheer. Men koos voor één centrale ‘view’ op de gehele infrastructuur. Bovendien wilde men af van de situatie waarbij pas na het ontstaan van downtime kan worden ingegrepen. De keuze viel duidelijk op een overstap naar proactief beheer. Uiteraard biedt een integrale managementaanpak ook belangrijke voordelen als het gaat om planning.

Voorheen werkte het bedrijf met een redelijk eenvoudige infrastructuur om de beschikbare hoeveelheid energie beschikbaar te stellen aan de IT-apparatuur. In de racks werden basic PDU’s en tap-off kasten toegepast. Hoewel deze aanpak lange tijd voldeed, geeft het uiteraard weinig gedetailleerde info over het energiegebruik per outlet of IT-apparaat. Informatie die enerzijds belangrijk is om beter grip te krijgen op het energieverbruik maar eveneens relevant is als een datacenter tevens colo-diensten wil aanbieden.

Meer granulariteit

Op de nieuwe site wilde men daarom meer grip hebben op de manier waarop de energie wordt geleid. Ook zocht men een goede methode om het energieverbruik te meten. Met name keek men daarbij naar het begrip ‘granulariteit’. Dit betekent: hoe gedetailleerder de meetinfo, hoe beter. Hierbij keek men overigens niet alleen naar het energieverbruik per IT-apparaat, maar wilde men ook gedetailleerde gegevens krijgen over het verbruik per rack of groep van racks.

Cruciaal voor deze aanpak is uiteraard dat de gebruikte PDU’s in staat moeten zijn om met een grote mate van nauwkeurigheid het energieverbruik per outlet vast te leggen. Daarom selecteerden de betrokken datacenter managers een aantal leveranciers van zogeheten intelligente PDU’s, zodat men tot een goede vergelijking van onder andere functionaliteit, betrouwbaarheid en prijs kon komen. Dit selectietraject leidde uiteindelijk tot de beslissing om te standaardiseren op intelligente PDU’s van Raritan.

Het gaat hierbij om 32 Ampere 3-fasen gekleurde PDU’s (de kleur hierbij uiterst nuttig om onderscheid te kunnen maken tussen A- en B-feeds). Door gebruik te maken van 3-fasen was men bovendien in staat om tot een veel hogere power density per rack te komen. Ook koos men er voor om de op de PDU’s beschikbare -RJ45 poorten te benutten voor het aansluiten van sensoren die gegevens vastleggen over onder andere temperatuur en luchtvochtigheid.

Hoofdrol voor analytics

Op deze manier kan het nieuwe datacenter nauwkeurig cijfers vastleggen over het verbruik per rack, groep en per IT-apparaat. Om de gegevens vervolgens nauwkeurig te kunnen vastleggen en analyseren, kozen de datacenter managers er bovendien voor om managementsoftware in gebruik te nemen. Men koos hierbij voor Power IQ DCIM-software. Alle meetdata wordt in deze software verzameld. Een uitgebreide set aan analytics-functies maakt het mogelijk deze data te analyseren en trends in gebruik te ontdekken, zodat vervolgens planningen kunnen worden gemaakt, kosten kunnen worden doorbelast en dergelijke. Het verzamelen van data gebeurt hierbij in realtime.

Deze oplossing kan gebruikt worden voor het monitoren van de beschikbare energiecapaciteit en uiteraard de daadwerkelijke energieafname, maar brengt tevens een aantal andere relevante gegevens in kaart. Zo biedt deze DCIM software de mogelijkheid om ‘heat maps’ (CFD’s) te genereren en grafieken te maken van bijvoorbeeld de daadwerkelijk afgenomen koelcapaciteit. Hierbij wordt uiteraard gebruik gemaakt van de sensoren die via de hiervoor ontworpen poorten op de PDU’s op tal van locaties kunnen worden aangebracht.

Steeds meer datacenter managers zijn tot de conclusie gekomen dat het bij gebruik van moderne IT-hardware niet langer voldoende is om planningen en doorberekeningen te maken op basis van enkel en alleen de gegevens die de hardwarefabrikant opgeeft. Het gebruik van servers met grotere aantallen processor cores kan dan tot grote verrassingen leiden als het gaat om het daadwerkelijke gebruik van energie. Hetzelfde geldt voor zalen waarin meer en meer traditionele op schijf gebaseerde storage wordt vervangen door flash- ofwel SSD-geheugen. Het kunnen meten per individuele outlet is dan van cruciaal belang.

Zelf benchmarken

In de praktijk blijkt dat er grote voordelen zitten aan het werken met een beperkt aantal gestandaardiseerde rackconfiguraties. Toch blijven er ook dan soms verrassingen komen. De daadwerkelijke afname van energie kan ook dan grote verschillen vertonen. Dit heeft alles te maken met de applicaties en de virtual machines die gebruik maken van de hardware in de racks. Ook het gebruik per applicatie speelt een grote rol. In het geval van deze firma bleek bijvoorbeeld dat sommige racks met opslagapparatuur voor 1 kW energieverbruik in de boeken stonden, terwijl de daadwerkelijke energieafname tot wel 3 kW kon oplopen.

Door al dit soort informatie in kaart te brengen, ontstaan tal van mogelijkheden om tot een betere planning te komen. Voorbeeld: uit historische data over rackconfiguraties en de toegepaste applicaties kan nu bijvoorbeeld goed worden voorspeld hoeveel energie een standaardrack met – zeg – zes Cisco UCS-chassis aan boord zal verbruiken.

De datacenters van deze firma produceren nu wekelijks rapporten over het energieverbruik. Hierdoor is een optimalisatie mogelijk die inmiddels heeft geleid tot een daadwerkelijke daling van het energieverbruik per datacenter. Dit is dan ook een van de belangrijkste voordelen die een datacenter manager kan realiseren als wordt gekozen voor een ‘single pane of glass’. Ofwel: één beheersysteem dat alle relevante parameters in kaart brengt en hierover gedetailleerde informatie vastlegt. Hierdoor ontstaat al snel een grote database met meetgegevens, waarin een schat aan kennis en informatie aanwezig is. Door al deze gegevens te analyseren, ontstaan tal van mogelijkheden om tot een verdere optimalisatie van het datacenter te komen. Met als gevolg een verdere toename van de beschikbaarheid van de aanwezige IT-capaciteit, maar bovenal: lagere (energie)kosten.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *