Efficienza energetica nei centri di calcolo LNF
primo passo: misure
Ing. Ruggero Ricci
INFN-LNF
WS CCR 2009 Roma 18/6/2009
Equivalenze energetiche, economiche ed
ambientali
• 1 kWh costa 15,7 €cent (costo medio, al 4/08 in MT)
1 W x 1 anno costa 1.37 €
1 kWanno costa 1375 €
1 TeP (tonnellata equivalente di petrolio)= 4545 kWh elettrici
1 kWh = 650 g di CO2
1 kW x 1 anno ≈ 2 TeP
≈ 12 Barili di petrolio
5,7 ton CO2
Costo di funzionamento del singolo
apparecchio
CPU 1U dual core
Potenza nominale PSU 600 W
Coeff utilizzazione 70%
->420 W DC a regime permanente
Rendimento nominale 80% (marcato 80 gold)
Potenza assorbita dalla rete= 420/0,8= 525 W
Costo annuale di funzionamento: 721 €
Per la sola EE fornita alla macchina.
Ma manca il costo energetico per il raffreddamento, il condizionamento e
distribuzione dell’energia e gli ausiliari
Proviamo ad applicare il criterio di costo energetico alle apparecchiature più
vecchie per capire se “conviene” mantenerle in produzione
Attori del progresso per il risparmio
energetico nei DC
EU Data Data Center Code of conduct
Redatto dal Joint Research Center della Commissione Europea
EU Stand-by Initiative
http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data%20centers.htm
PUE/DCiE: Parametri di valutazione
dell’efficienza dei Data Canter
Total
Facility
Power
Power
•
Transformer
•
Switchgear
•
UPS
•
Battery
Backup
•
etc.
IT Equipment
•
Servers
•
Storage
IT Equipment Power •
Telco
•
etc.
Cooling
•
Chillers
•
CRACs
•
etc.
Power Usage
Effectiveness
PUE =
PUE & DCiE
For Efficient Facilities
DCP
For The Work You Do
Data Center infrastructure
Efficiency
Total Facility Power
IT Equipment Power
How efficient is my facility in delivering power to IT
equipment?
DCiE =
IT Equipment Power
Total Facility Power
X
100%
What % of facility power is delivered to my IT
equipment?
Uso degli indicatori energetici
Typical PUE = 2.0
Google Data Center ‘E’ PUE = 1.16
Da un’indagine di LBNL 2007 la quota di cooling varia da 0,4 a 1,2
Il carico IT comprende anche le perdite degli alimentatori
Da un’indagine di Uptime Institute su 85 DC stima
media PUE = 2,5, i migliori 1,6
*Reference: Silicon Valley Leadership Group, Data Center Energy Forecast, Final Report July, 2008
Google E Data Center energy-weighted average PUE results from Q2-Q1’09 (to 3/15/09)
Esempio: costo per EE di un TIER2
Dimensionamento tradizionale senza Free Cooling
Carico informatico:
100 kW
PUE
2.0
Il carico per condizionamento e ausiliari è pari a quello informatico
Costo per energia elettrica:
100 kW x 2.0 x 8760 h x 0,157 €/kWh= 275.000 €/anno
Di cui circa 130.000 €/anno per il condizionamento
Largo margine per interventi migliorativi che si
ripaghino con ritorno immediato
Quanto vale il PUE dei nostri CED ?
Misurare per migliorare
• Misuriamo e confrontiamo i PUE dei nostri CED
PUE= Ptot/Pcalcolo
MA:
Pcalcolo= Potenza fornita alle apparecchiature
informatiche = P in uscita all’UPS
La potenza è variabile
Soprattutto per il CDZ
P tot= Potenza al punto di consegna, o somma
delle potenze fornite in ingresso sui vari punti
di consegna
PUE
Calcoliamo il PUE Medio come:
Energia _ assorbita _ dalla _ rete _(Contatore)
Energia _ fornita _ alle _ utenze _ IT
Situazione semplice
Fornitura
EE
Lettura del contatore e
Misure dell’UPS per il carico informatico
(Contatore)
Chiller
UPS
Perdite UPS
Carico IT
Ausiliari CDZ,
Fan coils, pompe
Fornitura
EE
Chiller
UPS
Perdite UPS
Ausiliari CDZ,
Fan coils, pompe
Carico IT
Normale
Carico IT
UPS
Carico
AUX UPS
Utenze
extra DC
Utenze
extra DC
Difficoltà pratiche
1. Molteplicità di alimentazioni
2. Promiscuità di impianti che alimentano altri servizi
3. Assenza di strumenti di misura
Riusciamo a conoscere il vero consumo annuo del nostro
DC (kWh) ?
E la parte relativa al condizionamento ?
Si può valutare ad es. a partire dalle letture dei
contaore dei compressori dei chiller
Efficienza del processo informatico
DCP =
Useful Work
Total Facility Power
How Much Work Can My IT Equipment
Do, In My Facility?
Data Center Productivity
Definizione in fase di regolamentazione internazionale
Secondo UPTIME INSTITUTE il 10% - 30% dei
server oggi non produce nulla !
La maggior parte dei server aziendali sono utilizzati al di
sotto del 20 % (indagine LBNL 2007)
Active Power Management
Soluzioni per la riduzione dei consumi dei server a
livello di:
Livello processore: AMD propone una regolazione della tensione e
della frequenza di clock del processore ottenendo una riduzione dei
consumi del 75% in stato Idle
Livello sistema operativo: Microsoft Window Server 2008
Livello element manager: HP e IBM
Sistemi di terze parti: es. PDU per la gestione remota dell’alimentazione.
PC e Power management
PC DESKTOP
Potenze medie
"active" mode
"idle" mode
"sleep" mode
"off" mode
Conven
zionale
ENERGY
STAR
Qualified
115 W
84 W
6W
3W
109 W
60 W
4W
2W
Fonte: LBNL2007 elaborato da Energy Star
Utilizzo medio di PC
ore/anno
ore/anno
ore/anno
ore/anno
L’hardware è progettato per gestire
40.000 cicli on-off
in "active"
in "idle"
in "sleep"
in "off"
Sempre
ON
con power ON/OFF
management quotidiano *
201
8559
0
0
201
602
1104
6854
201
1479
0
7080
Consumo annuo PC [kWh]
convenzionale
742
Energy Star
535
101
76
169
125
Costo annuo per EE
PC convenzionale
PC Energy Star
€ 16
€ 12
€ 26
€ 20
€ 117
€ 84
* 8 ore al giorno per 210 giorni lavorativi
Quanti PC/MAC lavorano ai LNF ?
Indagine 2007
1200
1000
800
600
Circa 600 postazioni fisse con
meno di 6 anni (escluso SAC)
400
200
C
on
To
ti
nv
m
e
en nt
C
a
o n o d r ia
ti
i
m
en 11
a
o
C
o n di nni
1
m
en 0 a
C
o n o d nni
i
m
en 9 a
C
o n o d nni
i
m
en 8 a
C
o n o d nni
i7
m
en
a
C
o n o d nni
i
m
en 6 a
C
o n o d nni
i
m
en 5 a
C
o n o d nni
i4
m
en
a
C
o n o d nni
i
m
en 3 a
C
nn
on
o
m di 2 i
en
an
o
ni
di
1
an
no
0
Inventario PC/mac da tavolo (no NB) ai LNF al 31/12/06
nodi attivi
1800
Restano permanentemente
attivi 1200 nodi IP
(compresi SAC, macchine
calcolo, stampanti,
strumenti ecc...)
1700
1600
1500
Dom 21/1/07
1400
1300
1200
Lun 22/1/07
1100
09
06
03
00
21
18
15
12
09
06
03
00
21
18
15
12
09
06
03
00
1000
Nodi IP connessi alla rete il 21 e 22 gennaio 2007 (compreso SAC). Fonte Servizio di
Calcolo
Attività per il gruppo di lavoro
Monitoraggio dei consumi energetici dei DC INFN
Elaborazione di criteri di valutazione delle performance energetiche di un
sistema di calcolo
Scheda di valutazione economica per l’acquisto di apparecchiature
informatiche
Costo energia elettrica in relazione alla vita attesa
Performance energetiche a carico parziale
Ottimizzazione dell’efficienza energetica dei sistemi di raffreddamento
Promuovere minicorsi di “ottimizzazione energetica” per gli operatori
Aderiamo al codice di condotta EC ?
Contatti con altri “gruppi” avviati sullo stesso settore
Altri gruppi in azione in Italia
•
•
•
•
Politecnico di Milano -> Green-IT
Caspur
Costruttori apparati
INFN…. > Bando Minambiente
Riferimenti
•
•
http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/
http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data%20centers.htm
•
•
•
•
•
http://www.google.com/corporate/green/datacenters/
http://www.thegreengrid.org/
http://www.greenm3.com/
http://www.energystar.gov/
http://www.80plus.org
•
http://www.energysavers.gov/
•
http://www.fondazionepolitecnico.it/pagine/pagina.aspx?ID=Le_sfide_del001&L=IT
