El boom de los centros de datos se "calienta

Por Bernard Lee

Una mayor temperatura de funcionamiento del centro de datos afecta a la fiabilidad de la fibra óptica

Big Data Analytics, The Cloud, Internet of Thing: las palabras de moda en la industria de las TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación). Todo ello alimenta el floreciente mercado de los centros de datos en todo el mundo a un ritmo alarmante. Cisco predijo que en 2018, más de tres cuartas partes (78%) de las cargas de trabajo serán procesadas por centros de datos en la nube; el 22% serán procesadas por centros de datos tradicionales. Aunque las cargas de trabajo globales de los centros de datos casi se duplicarán (1,9 veces) de 2013 a 2018, las cargas de trabajo en la nube casi se triplicarán (2,9 veces) en el mismo periodo. La densidad de carga de trabajo (es decir, las cargas de trabajo por servidor físico) para los centros de datos en la nube era de 5,2 en 2013 y crecerá hasta 7,5 en 2018.

Las grandes oportunidades vienen acompañadas de grandes retos. Cuando se pregunta a un operador de un centro de datos "¿Qué es lo más difícil en el funcionamiento del centro de datos?", no cabe duda de que todos responderán que es el coste asociado al sistema HVAC (humedad, ventilación y aire acondicionado) del centro de datos. En muchos centros de datos, el coste anual asociado al HVAC asciende a millones de dólares y, con el aumento del coste de la energía, es el elemento más importante que muchos operadores de centros de datos desean ver reducido. Pero, ¿por qué la climatización es tan costosa en los centros de datos? Los centros de datos han utilizado históricamente la refrigeración de precisión para controlar estrictamente el ambiente dentro del centro de datos dentro de límites estrictos durante las 24 horas del día y esto se basa en prácticas que se remontan a la década de 1950. Sin embargo, el aumento de los costes de la energía, junto con la inminente imposición de las emisiones de carbono, están haciendo que muchas organizaciones vuelvan a examinar la eficiencia energética de los centros de datos y los supuestos que rigen sus prácticas actuales. De ahí la pregunta: "¿Es necesario que los centros de datos sean tan fríos todo el tiempo?".

Con el tiempo, la industria informática ha trabajado en nuevas innovaciones para ampliar los rangos térmicos y de humedad aceptables. En general, se asume que el funcionamiento a temperaturas superiores a las condiciones de trabajo habituales puede tener un impacto negativo en la fiabilidad de los sistemas electrónicos y eléctricos. Sin embargo, el efecto de las condiciones ambientales de funcionamiento sobre la fiabilidad y la vida útil de los sistemas informáticos ha sido poco conocido por los operadores y los usuarios de TI. El uso de una envoltura ambiental más flexible conllevará una reducción potencial de algunos de los costes operativos asociados a los sistemas HVAC de un centro de datos. En particular, los centros de datos que no requieren una planta de refrigeración mecánica basada en enfriadores y dependen de economizadores pueden resultar significativamente menos costosos tanto en su construcción como en su funcionamiento. Uno de estos métodos es el uso de la tecnología de refrigeración por aire natural conocida como "Airside Cooling". ¿Cuál es el impacto en el ahorro? Pues el vicepresidente de Gartner, David Cappuccio, calcula que elevar la temperatura 1 °F puede ahorrar unos 3% en costes energéticos al mes. ¿Cuál es la temperatura ideal sin comprometer la fiabilidad? ¿A qué temperatura podemos llevar los dispositivos para que funcionen sin aumentar las posibilidades de fallo? Para orientar al sector de las instalaciones de TI y centros de datos, la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) presentó su primer documento de orientación sobre los niveles de humedad y temperatura recomendados en 2004 y, en 2008, este documento se revisó para reflejar los nuevos rangos acordados, que se muestran en la Tabla 1

En su guía, ASHRAE definió dos rangos operativos: "Recomendado" y "Permitido". El funcionamiento en el rango Recomendado puede proporcionar la máxima fiabilidad y vida útil de los dispositivos, a la vez que minimiza su consumo de energía, en la medida en que las condiciones térmicas y de humedad del entorno afectan a estos factores. El rango Permitido permite el funcionamiento de los equipos informáticos con tolerancias más amplias, al tiempo que se aceptan algunos "riesgos potenciales de fiabilidad" debidos a las descargas electrostáticas (ESD), la corrosión o los fallos inducidos por la temperatura, y se equilibra el posible aumento del consumo energético de los equipos informáticos como consecuencia de ello. No obstante, en el sector, muchos proveedores admiten rangos de temperatura y humedad más amplios que el rango admisible de ASHRAE 2008. Es importante tener en cuenta que la guía de ASHRAE 2008 representa sólo la intersección acordada entre los proveedores, lo que permite que los equipos de múltiples proveedores funcionen efectivamente en el mismo centro de datos bajo un único régimen de funcionamiento. En 2011, ASHRAE actualizó de nuevo su guía para definir dos clases adicionales de funcionamiento en los centros de datos, proporcionando a los vendedores y usuarios definiciones de funcionamiento que tienen límites de temperatura permisibles más altos para el funcionamiento de hasta 40°C y 45°C respectivamente.

Una de las empresas que ha centrado su atención en el aumento de la temperatura de funcionamiento es Google. Erik Teetzel, director del programa de energía de Google, dijo: "La orientación que damos a los operadores de centros de datos es subir el termostato". Google ha estado operando su centro de datos de Bélgica desde 2008 sin ningún refrigerador y utiliza la refrigeración natural del aire, donde en ciertos períodos del año, la temperatura podría llegar a 95 °F o 35 °C. Demasiado calor para las personas, pero las máquinas siguen funcionando bien. Los estudios realizados por Intel y Microsoft han demostrado que la mayoría de los servidores funcionan bien con temperaturas más altas y aire exterior, lo que alivia los temores sobre el aumento de las tasas de fallo del hardware. De hecho, Dell ha declarado recientemente que garantizará el funcionamiento de sus servidores en entornos de hasta 45 °C, lo que supone 20 °C más que la temperatura de funcionamiento recomendada por la ASHRAE. Por tanto, la adopción global de temperaturas de funcionamiento más elevadas en los centros de datos es inevitable.

¿Cómo se comportarán las infraestructuras pasivas de los centros de datos? ¿Es la nueva temperatura de funcionamiento más elevada una amenaza para la fiabilidad? Afortunadamente, las temperaturas de funcionamiento de 45 °C no son extrañas para las infraestructuras pasivas y los proveedores de componentes de renombre siempre han realizado pruebas a altas temperaturas de funcionamiento de acuerdo con normas internacionales como la IEC 61753-1 y Telcordia GR-326-CORE. En algunos regímenes de prueba, la fiabilidad de los productos se lleva al extremo al someter las muestras a un envejecimiento térmico acelerado para emular una vida útil de aproximadamente 20 años, lo cual es una vida útil razonable para la infraestructura pasiva, ya que, a diferencia de los equipos activos que tienen una vida útil de aproximadamente 5 años (y algunos incluso más corta antes de ser sustituidos por una versión más actualizada), los componentes pasivos, como los cables de puente, los cables troncales, los conectores y adaptadores, así como las canalizaciones y los conductos, no se sustituyen con tanta frecuencia. En algunos casos, la infraestructura pasiva ha estado ahí desde el día en que el Centro de Datos empieza a funcionar y sólo se sustituye porque no cumple la especificación de rendimiento requerida y no debido a un fallo de los componentes, como en la Figura 3. En esencia, la adopción de mayores temperaturas de funcionamiento en los Centros de Datos es inevitable, sólo tenemos que asegurarnos de que lo que diseñamos e instalamos hoy está preparado para afrontar estos nuevos retos.