Centros de datos y el reto de la alta densidad.
El aumento de la densidad de los servidores reduce el tamaño del espacio de alojamiento y facilita el cableado, siempre que se pueda evacuar el calor generado por estos nuevos diseños. La empresa de alojamiento DATA4 ha conseguido superar con éxito el reto técnico y económico de la alta densidad, en beneficio de sus clientes.
Los centros de datos se enfrentan actualmente a una paradoja relacionada con su consumo energético: ¿cómo pueden reducir el coste del procesamiento haciendo más densos los servidores, cuando la densidad aumenta los costes de refrigeración? DATA4, pionero en esta cuestión, ha visto aumentar el interés de los clientes en este tema a medida que los fabricantes de servidores anunciaron este año que duplicarían el número de puertos de comunicación en un espacio determinado.
«Combinar dos filas de racks de servidores en una sola es una oportunidad económica, porque hay que comprar, instalar y mantener la mitad de cables y conmutadores de red. Pero en estas condiciones, los racks consumen entre 12 y 17 kilovatios, frente a los 7 kilovatios anteriores. El reto está en encontrar la manera de optimizar el consumo de energía en las salas de ordenadores», resume Mohamed El Barkani, director de preventa de DATA4.
Un reto de diseño para un PUE de 1,22 por sala de ordenadores
Para crear una alta densidad, la empresa de alojamiento tuvo que rediseñar completamente sus salas de ordenadores. Mohamed El Barkani explica que la cuestión de la alta densidad es especialmente importante para los hyperscalers, la industria financiera e incluso la de los videojuegos online. Estas empresas necesitan salas de ordenadores enteras con empresas de alojamiento, lo que las hace especialmente sensibles a las cuestiones energéticas.
«La mayoría de las empresas con pocos racks tienen paquetes de servicios en los que se incluye el consumo de electricidad. Como no son conscientes de su consumo de energía, no les preocupan demasiado los problemas energéticos. En cambio, las empresas que ocupan edificios enteros y pagan su consumo de electricidad en función del uso quieren optimizar su factura energética y reducir su PUE», añade.
La unidad de medida a tomar en consideración aquí es el PUE (Power Usage Effectiveness). Es la relación entre la cantidad total de energía utilizada por una sala de ordenadores y la energía utilizada sólo por los equipos informáticos. Un centro de datos suele tener un PUE de 1,8. Con las versiones anteriores de sus salas de ordenadores, DATA4 era capaz de alcanzar un PUE de 1,5. Gracias a sus nuevos diseños, ahora ha alcanzado un mínimo histórico de 1,22.
«El factor con mayor impacto en el PUE es la climatización. Una fila de diez bastidores de 10 kilovatios produce 100 kilovatios de calor. A veces se necesita casi la misma energía para crear la refrigeración suficiente para disipar el calor por completo. Nuestro reto de diseño era encontrar una forma de reducir el calor sin necesitar refrigeración adicional», dice Mohamed El Barkani.
Repensar la anchura de los pasillos y el suministro eléctrico
El diseño de alta densidad desarrollado por DATA4 utiliza cinco factores clave para mejorar su PUE. El primer cambio, y el más sencillo, fue aumentar la anchura de los pasillos entre los racks de servidores en un 50%. «Pasamos de 1,20 m a 1,80 m, porque en última instancia lo que cuenta es el consumo de energía por metro cuadrado. Esto nos permitió duplicar la potencia de procesamiento sin duplicar el consumo de energía ni reducir a la mitad el número de racks. Sólo utilizamos de 2,1 a 2,5 kilovatios por metro cuadrado para los racks densos de 12 a 17 kilovatios, frente a los 1,5 kilovatios por metro cuadrado de los racks normales que utilizan 7 kilovatios», explica el director de preventa.
El segundo factor es la optimización de las unidades de alimentación eléctrica en la sala de ordenadores. «Para crear redundancia, tenemos que suministrar el doble de electricidad de la necesaria (arquitectura 2N). Por ejemplo, si una sala de ordenadores necesita 4 megavatios de energía, teníamos dos fuentes de energía capaces de suministrar 4 megavatios cada una, que se utilizaban al 50% de su capacidad. Sin embargo, las fuentes de energía sólo funcionan con la máxima eficiencia cuando lo hacen a un 60% o 70% de su capacidad.
Para solucionar este problema, DATA4 sigue conectando cada rack a dos circuitos UPS, pero ahora son tres (arquitectura 3N/2). Cada uno de ellos sólo emite 2 megavatios y funciona al 66% de su capacidad. Esto significa que se utilizan con la máxima eficiencia, minimizando el suministro máximo de energía requerido y asegurando la recuperación del 100% de las necesidades eléctricas en caso de que una de las fuentes de energía falle.
Contención de los pasillos para expulsar el aire caliente
El tercer factor es el confinamiento de los pasillos: o bien los pasillos calientes se colocan espalda con espalda, donde los servidores expulsan su calor, o bien los pasillos fríos dirigen el aire hacia la parte delantera de los racks, donde entra el aire frío. «Preferimos confinar los pasillos calientes, ya que sólo necesitamos mantener una temperatura ambiente de 22 °C en los pasillos fríos y sacar el aire de los pasillos calientes hacia el exterior, sin necesidad de enfriarlo».
Sin embargo, Mohamed El Barkani explica que la contención de los pasillos sólo funciona si el aire caliente y el frío no se mezclan. «No se pueden dejar huecos en las filas de racks. Por eso recomendamos a nuestros clientes que instalen todos los racks de un pasillo desde el principio, aunque eso signifique tener racks vacíos.»
Combinar alta densidad y ecología enfriando sólo del 10 al 17% del año
El cuarto factor es la propia refrigeración. «Al utilizar el aire ambiente del exterior del edificio, podemos utilizar la unidad de refrigeración sólo entre el 10 y el 17% del año», afirma Mohamed El Barkani. En este caso, DATA4 aprovecha dos parámetros: la temperatura de funcionamiento de los servidores y el sistema de ventilación.
Por un lado, los fabricantes confirman ahora que una temperatura de 18 a 27°C en la parte delantera de sus servidores es óptima para su funcionamiento.
«Según nuestro clima, las temperaturas están dentro de este rango la mayor parte del tiempo. En invierno, cuando la temperatura exterior es demasiado baja, lo único que tenemos que hacer es mezclar el aire frío con un poco de aire caliente de los servidores. La mayor parte del tiempo, sólo utilizamos ventiladores».
Además, DATA4 ha desarrollado, patentado y puesto en marcha un sistema de ventilación que permite optimizar el aire recuperado del exterior y descargar el aire caliente de los pasillos contenidos. Este sistema de ventilación, cuya patente posee DATA4, se instala en el techo.
«No es necesario instalar un suelo elevado para hacer circular el aire frío, lo que significa que podemos utilizar racks más pesados de lo habitual. Esto es especialmente importante cuando se trata de racks de alta densidad, donde hay el doble de equipos de lo habitual».
Optimización de la configuración de servidores y redes en los racks
El último factor es la optimización de la disposición de los servidores en los racks. «La mayoría de las veces, las empresas nos dejan instalar sus racks a nosotros mismos según sus especificaciones. Por supuesto, pueden instalar sus racks ellos mismos, pero nuestros procedimientos les obligan a consultarnos antes de hacerlo. A los departamentos de informática encargados de estos proyectos les resulta difícil predecir dónde se formarán los puntos calientes, mientras que nosotros hacemos una modelización termodinámica (CFD) con un software especializado antes de instalar los racks, que puede incluso simular incidencias de climatización», explica Mohamed El Barkani
A medida que aumenta la densidad de las infraestructuras alojadas gracias a equipos más compactos con mayor conectividad, infraestructuras hiperconvergentes y una creciente necesidad de potencia de procesamiento, era necesario encontrar una respuesta sostenible al problema de la disipación de energía.
La alta densidad y la eficiencia energética están estrechamente relacionadas, y ahora es posible combinarlas en términos de infraestructura, materiales y equipos. El éxito de DATA4 se debe sin duda a su capacidad para optimizar una serie de parámetros, en colaboración con cada cliente y respetando los requisitos de seguridad más estrictos.
