Nel primo articolo di questa serie abbiamo introdotto l'argomento, di grande attualità, relativo ai consumi degli apparati IT. Abbiamo ponderato i dati forniti dai principali centri di ricerca e individuato i segmenti hardware maggiormente responsabili degli sprechi. In questo articolo vedremo le prime mosse per ridurre i consumi.
I consumi di potenza e per il raffreddamento dei data center sono stati considerati a lungo come un costo fisso. Invece, la progettazione intelligente dei sistemi di raffreddamento, combinata con sistemi che possono regolare i consumi di potenza in base ai requisiti di prestazioni, possono rendere i costi per il raffreddamento variabili e più gestibili evitando gli sprechi di energia. Il costo puro dell’energia elettrica richiesta per far funzionare un data center può così essere facilmente gestito. Massimizzare l’utilizzo delle risorse esistenti è critico per controllare il total-cost-of-ownership. Per ridurre i consumi occorre adottare dei compromessi fra le prestazioni e l’efficienza energetica dei data center.
È innanzitutto necessario riorganizzare i data center sostituendo i vecchi server con nuovi modelli ottimizzati per i consumi e consolidando i sistemi DAS (Direct Attached Storage) in SAN (Storage Attached Network), che consentono di gestire le risorse in modo più efficiente. Secondo un rapporto di IDC risalente al 2005, in Italia il 70 % dei data center per PMI sono ancora di tipo DAS.
È inoltre importante adottare soluzioni di raffreddamento più efficienti. Il raffreddamento rappresenta il 60 % della potenza in data center, che è quindi sprecata. Fino a circa tre anni fa i sistemi di raffreddamento dei data center agivano solo sul perimetro dei medesimi. Dato che l’impianto di raffreddamento è una delle voci maggiori dei costi di realizzazione di un data center, l’aumento nelle temperature fa lievitare i costi di realizzazione dei data center, che sono addirittura decuplicati nel giro degli ultimi 4- 5 anni. Oggi i data center con rack ad alta densità includono sistemi di raffreddamento ridondanti e in grado di funzionare anche in caso di guasto o di mancanza di corrente. Anche ottimizzando l’alimentazione è possibile ottenere riduzioni significative dei consumi, ad esempio usando alimentatori programmabili digitalmente, che possono variare la potenza erogata in relazione alle reali necessità del sistema.
Realizzare una data center con consumi ottimizzati comporta una scelta oculata dei componenti e delle architetture, oltre che l’adozione di opportune tecniche di partizionamento e di virtualizzazione, al fine di usare solo la capacità effettivamente necessaria e di semplificare il sistema. Combinando una serie di ottimizzazioni sull’hardware, è possibile ridurre il costo energetico di un singolo server anche del 30 %. A questo scopo è necessario intervenire innanzitutto sui supporti di storage che, secondo gli analisti di StorageIO Group, contribuiscono per il 40% ai consumi dei data center. Gli hard disk meno veloci consumano meno. Quindi, se la velocità non è un problema, conviene usare dischi da 7.200 rpm (giri al minuto) o da 10.000 rpm anziché 15.000 rpm. Analogamente, i dischi con un fattore di forma più piccolo, ad esempio da 2,5 pollici, richiedono un’alimentazione da 5V invece dei 12 V richiesti dagli hard disk da 3,5 pollici, consumando quindi meno energia. È anche vero però che i dischi più piccoli hanno meno capacità. L’uso di hard drive con interfacce seriali di tipo SATA e SAS (Serial Attached SCSI) consente di ottenere capacità di storage superiori rispetto alle soluzioni tradizionali mantenendo i consumi contenuti.
È inoltre opportuno lavorare il più possibile offline, usando come supporto di memoria i nastri anziché i dischi. I supporti a nastro continuano a essere la tecnologia di storage più efficiente per i consumi e per conservare i dati sul lungo termine, visto che richiedono molta meno potenza per l’alimentazione e il raffreddamento e sono inoltre in grado di mantenere l’integrità dei dati anche per 30 anni. Per rendersi conto dei risparmi che è possibile ottenere, basta considerare che il costo per acquistare, alimentare e raffreddare un disco fisso è 8 volte superiore rispetto a quello di una cartuccia a nastro.
I processori consumano tipicamente una percentuale consistente della potenza complessiva del sistema. Di conseguenza, l’uso di chip a basso consumo, realizzati in architetture dual core o quad-core, può essere molto vantaggioso. Un processore Xeon dual core di Intel per applicazioni server fornisce il 40 % di prestazioni in più rispetto a un Pentium III, ma consuma il 40 % in meno. I nuovi Quad-Core Xeon 7300, annunciati ad inizio Settembre, promettono di offrire un rapporto prestazioni/watt tre volte superiore rispetto ai processori dual core. AMD fornisce i processori Opteron di tipo dual core e quad core e la tecnologia PowerNow, che consente di scalare dinamicamente la frequenza e la tensione di alimentazione dei processori quando non è necessario che questi operino con il massimo delle prestazioni, riducendo così notevolmente i consumi. I nuovi server blade basati su processori quad core consentono una riduzione di 60 Watt per blade. In un’azienda dotata di 1000 server, questo si traduce in 10 tonnellate di gas serra in meno all’anno, equivalenti a quelli emesse da un aereo di linea che compie il viaggio da New York a Londra 7 volte.
Anche la scelta del sistema operativo e del software ha un impatto considerevole sui consumi. Il metodo principale per ottimizzare i consumi è senza dubbio la virtualizzazione. Con i software attuali di virtualizzazione, è possibile far girare contemporaneamente più sistemi operativi e applicazioni su ciascun server, consolidando le risorse e migliorandone il grado di utilizzo, ossia riducendo il numero di server necessari. I risparmi che è possibile ottenere, in termini sia di costi, sia di consumi, sono notevoli. Secondo una stima della società di analisi Enterprise Strategy Group 2006 il 55% delle aziende lascia inutilizzato dal 30 al 50% della capacità di storage a disposizione. La virtualizzazione è una tecnologia fondamentale per contenere i requisiti di potenza e di raffreddamento dei data center, migliorandone le prestazioni. Essa consente inoltre di ridurre i costi di manutenzione e la necessità di aggiornamenti aumentando al contempo il grado di sicurezza del sistema. I data center sono resi più gestibili anche ricorrendo a tecniche di “thin provisioning”, un meccanismo che consente d’allocare le risorse di storage in modo dinamico, ottimizzandone il tasso di utilizzo. Oggi sono disponibili dei software di gestione che monitorano e razionalizzano i consumi, spostando i dati non utilizzati verso risorse di storage secondarie a basso consumo, e riducendo od eliminando la necessità di duplicare dei dati.
