I data center di oggi sono molto più di una stanza costruita per ospitare rack di server. Sono diventati così complessi, con un gran numero di interazioni fra i processori, sistemi rack, unità di alimentazione e di raffreddamento, storage array, reti e canali di comunicazione, che possono essere visti come dei veri e propri ecosistemi. Essi richiedono energia per rispondere a ogni requisito di storage dell’azienda. Il rapido aumento della velocità, della capacità e della densità di potenza dei data center hanno aumentato l’esigenza di ottenere le massime prestazioni ai costi più bassi. E i consumi dei data center iniziano ad avere effetti consistenti sui costi operativi. Con budget sempre più ristretti, gestire efficacemente questi aspetti è diventato critico per la competitività delle aziende di qualsiasi dimensione.
Con questo iniziamo una serie di tre articoli di approfondimento sui consumi energetici dei data center. Inizieremo con l’esporre i dati principali per poi soffermarci sui consigli per ridurre le spese e termineremo con esempi “dal campo”.
I dati
I data center sono i principali responsabili dei consumi in un’azienda IT: secondo la società di analisi IDC, per ogni euro speso per l’hardware, 50 centesimi sono dovuti ai consumi. Questa cifra aumenterà del 54% nei prossimi quattro anni raggiungendo i 70 centesimi. Entro il 2009, le società spenderanno il doppio in raffreddamento ed energia elettrica di quanto non hanno speso per acquistare gli apparecchi IT nel corso di quest’anno. Insomma, se gli IT manager non provvedono a ottimizzare i propri data center per i consumi, rischiano di pagarli due volte nel giro di due anni. Il costo per i consumi energetici dei server potrebbe superare quello dei server stessi entro il 2015.
I server sono responsabili del 40 % dei consumi complessivi di energia elettrica, e i dispositivi di storage seguono a ruota con il 37 %. E la densità di potenza dei data center cresce al ritmo del 15-20 % all’anno. Nel 2006, la spesa in energia elettrica per far funzionare tutti i data center negli Stati Uniti è stata di 2,7 miliardi di dollari e di 7,2 miliardi di dollari a livello mondiale. Per produrre l’energia consumata dai data center ci vogliono quasi cinque centrali elettriche da 1000 Megawatt solo negli Usa e ben 14 nel resto del mondo. Secondo un rapporto dell’agenzia Statunitense EPA (Environment Protection Agency) i data center e i server negli Stati Uniti hanno consumato circa 61 miliardi di Kilowattora nel 2006, al costo di circa 4,5 miliardi di dollari. Queste cifre potrebbero raddoppiare entro il 2011.
L’energia incide per il 40% sulle spese per i data center negli Stati Uniti e in Europa e Asia la percentuale è anche maggiore. I costi energetici per un data center, che oggi incidono per poco meno del 10% sull’intero budget IT, nel giro di tre anni potranno toccare quota 20-30%. I costi di gestione dei data center sono quadruplicati negli ultimi dieci anni e i consumi sono decuplicati. Ad esempio, un centro di medie dimensioni con 100 rack che consumano 13 kW ciascuno, paga una bolletta elettrica di circa tre milioni di euro all’anno. E i costi sono rilevanti anche per le aziende di dimensioni inferiori. Nel 2010 saranno installati 45 milioni di server, per 12mila petabyte memorizzati, contro 8mila petabyte memorizzati in 30 milioni di server nel 2006. E non sono solo i server a consumare energia, ma occorre considerare anche tutti gli apparecchi ausiliari, come i gruppi di continuità ed il sistema di raffreddamento.
Quest’ultimo ormai contribuisce per il 60% al consumo complessivo, anche perché nell’85% dei casi è sovradimensionato del doppio rispetto a quanto necessario. L’aumento nella densità di potenza dei data center può causare un aumento di temperatura molto più rapido che nei sistemi più vecchi caratterizzati da densità inferiori, aumentando ulteriormente i requisiti per il raffreddamento, il che incide a sua volta sui consumi e sui costi di gestione. Entro il 2008, la metà dei data center non sarà in grado di soddisfare la richiesta d’energia e raffreddamento dei server.
Alla luce di questi dati, le aziende dovranno presto iniziare a riflettere su come ottimizzare le proprie infrastrutture IT. Anche il prezzo crescente degli immobili spingono i manager IT a cercare di addensare più apparecchi IT in spazi ristretti pur mantenendo una ventilazione e un raffreddamento efficienti. I costi energetici non sono l’unico fattore che spinge gli IT manager a ripensare le proprie soluzioni per data center, ma anche le nuove normative ambientali, che impongono di controllare i consumi dei data center lungo tutta la loro vita operativa. Un sondaggio commissionato da Network Appliance e condotta, nei mesi di luglio e agosto, dalla società britannica Redshift Research su un campione di 1.000 responsabili IT in 8 nazioni, di cui 170 italiani, ha rilevato che per l’85 % delle società Europee di medie dimensioni (con un numero di dipendenti compreso fra 100 e 1000), la riduzione dei consumi e l’impatto ambientale costituiscono un fattore determinante che condiziona la scelta dei data center.
I piccoli server sotto accusa
Negli ultimi anni, server più economici hanno contribuito maggiormente ai consumi di potenza, con circa il 30 % rispetto ai consumi complessivi dei data center. Non è tanto l’aumento dei consumi di ogni singola unità, peraltro relativamente contenuto, ad aver alimentato il problema, ma il numero complessivo dei piccoli server dedicati in commercio, salito di circa il 90% nel giro di 5 anni.
Nel 2000 si contavano a livello mondiale i data center 14,1 milioni di server, 12,2 milioni dei quali appartenenti alla fascia bassa, 1,8 milioni a quella midrange e 66.000 a quella di alta fascia. Nel 2005 il totale dei server ha raggiunto i 27,3 milioni, di cui rispettivamente 26 milioni, 1,2 milioni e 59.000 erano di fascia bassa, intermedia e alta. Entro il 2010, la base installata dei server di fascia bassa incrementerà del 50% rispetto al 2005, mentre il numero delle macchine di fascia medio-alta scenderà del 20-30%. Questo comporta un aumento dei consumi energetici di almeno il 40% entro il 2010.
I data center e l’impatto ambientale
Consumando energia, i data center inquinano molto. Basti pensare che ogni kilowatt di potenza consumata genera oltre mezzo chilo di anidride carbonica.
Data center più efficienti, non solo fanno risparmiare sull’energia, ma riducono l’inquinamento abbattendo l’emissione da parte delle centrali termoelettriche dei gas a effetto serra, come l’anidride carbonica. Ogni server in funzionamento comporta l’emissione di ben 11 tonnellate di anidride carbonica all’anno.
Ridurre del 45% i consumi di un data center di 25.000 metri quadrati elimina oltre 7 mila tonnellate all’anno di emissioni di gas serra, pari a quelli emessi da circa 2.000 automobili. Anche per le aziende di dimensioni inferiori l’impatto sull’ambiente non è trascurabile.
L’EPA stima che, ottimizzando i data center per i consumi, si potrebbero risparmiare entro il 2011 da 23 a 74 miliardi di KWh di potenza, equivalenti a 1,6 miliardi di dollari e da 15 a 47 metri cubi di emissioni di anidride carbonica in meno. L’agenzia di protezione ambientale Statunitense ha anche proposto l’estensione ai data center del programma Energy Star, attualmente in uso per i PC e per gli apparecchi consumer, entro la fine di quest’anno.
