Boom do Data Center 'Aquece' Up

Por Bernard Lee

Temperatura operacional mais alta do Data Center afeta a confiabilidade da fibra óptica

Big Data Analytics, The Cloud, Internet of Thing: As palavras-chave na indústria das TIC (Tecnologia da Informação e Comunicação). Tudo isso alimenta o florescente mercado de Centros de Dados em todo o mundo a um ritmo alarmante. A Cisco previu que até 2018, mais de três quartos (78%) das cargas de trabalho serão processadas por centros de dados em nuvem; 22% serão processados por centros de dados tradicionais. Embora as cargas de trabalho totais dos centros de dados quase dupliquem (1,9 vezes) de 2013 a 2018; no entanto, as cargas de trabalho na nuvem quase triplicarão (2,9 vezes) durante o mesmo período. A densidade de carga de trabalho (ou seja, cargas de trabalho por servidor físico) para os centros de dados em nuvem foi de 5,2 em 2013 e crescerá para 7,5 até 2018.

Grandes oportunidades, vem com grandes desafios. Quando perguntado, o operador do Centro de Dados "Qual é o maior desafio no funcionamento do Centro de Dados?", sem dúvida tudo responderá que é o custo associado ao sistema HVAC (Umidade, Ventilação e Ar Condicionado) do Centro de Dados. Em muitos Centros de Dados, o custo anual associado ao HVAC será de milhões de dólares e com o aumento do custo da energia, que será o item mais importante que muitos operadores de Centros de Dados gostam de ver reduzido. Mas por que o HVAC é tão caro nos Centros de Dados? Os centros de dados têm historicamente usado refrigeração de precisão para controlar rigidamente o ambiente dentro do centro de dados dentro de limites rígidos, dentro de limites rigorosos, isto é baseado em práticas que datam dos anos 50. Entretanto, os custos crescentes de energia, juntamente com a iminente tributação do carbono, estão levando muitas organizações a reexaminar a eficiência energética dos centros de dados e as suposições que norteiam suas práticas existentes nos centros de dados. Daí a pergunta: "Os centros de dados precisam ser tão frios o tempo todo"?

Ao longo do tempo, a indústria de TI trabalhou em novas inovações para ampliar as faixas térmicas e de umidade aceitáveis. É amplamente assumido que operar em temperaturas superiores às condições típicas de trabalho pode ter um impacto negativo sobre a confiabilidade dos sistemas eletrônicos e elétricos. Entretanto, o efeito das condições do ambiente operacional sobre a confiabilidade e a vida útil dos sistemas de TI tem sido mal compreendido pelos operadores e usuários de TI. O uso de um envelope ambiental mais frouxo levará a uma redução potencial em alguns dos custos operacionais associados aos sistemas de HVAC de um centro de dados. Em particular, os centros de dados que não requerem uma instalação de resfriamento mecânico baseada em resfriador e dependem de economizadores podem se mostrar significativamente menos caros tanto para construir quanto para operar. Um desses métodos é o uso da tecnologia de resfriamento de ar natural conhecida como "Airside Cooling". Qual é o impacto sobre a economia? Bem, o vice-presidente da Gartner, David Cappuccio estima que aumentando a temperatura 1°F pode economizar cerca de 3% em custos de energia mensalmente. Qual é a temperatura ideal sem comprometer a confiabilidade? Qual é a temperatura ideal sem comprometer a confiabilidade? Para fornecer orientação para a indústria de TI e instalações de data center, a American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) introduziu seu primeiro documento de orientação sobre os níveis recomendados de umidade e temperatura em 2004 e, em 2008, este documento foi revisado para refletir as novas faixas acordadas, que são mostradas na Tabela 1

Em sua orientação, a ASHRAE definiu duas faixas operacionais: "Recomendado" e "Permitido". A operação na faixa Recomendada pode proporcionar a máxima confiabilidade e vida útil do dispositivo, minimizando o consumo de energia do dispositivo, na medida em que as condições térmicas e de umidade ambiente afetam esses fatores. A faixa Permitida permite a operação de equipamentos de TI com tolerâncias mais amplas, enquanto aceita alguns "riscos potenciais de confiabilidade" devido à descarga eletroestática (ESD), corrosão ou falhas induzidas pela temperatura e enquanto equilibra o potencial de aumento do consumo de energia de TI como resultado. Entretanto, na indústria, muitos fornecedores suportam faixas de temperatura e umidade que são mais amplas do que a faixa permissível da ASHRAE 2008. É importante notar que a orientação da ASHRAE 2008 representa apenas a interseção acordada entre os fornecedores, o que permite que vários equipamentos de fornecedores funcionem efetivamente no mesmo centro de dados sob um único regime operacional. Em 2011, a ASHRAE mais uma vez atualizou sua orientação para definir duas classes adicionais de operação em Centros de Dados, fornecendo aos fornecedores e usuários definições operacionais que têm limites de temperatura permitidos mais altos para operação de até 40°C e 45°C, respectivamente.

Uma das empresas que deve focar sua atenção em temperatura operacional mais alta é o Google. Erik Teetzel, um Gerente de Programa de Energia do Google disse: "A orientação que damos aos operadores de centros de dados é elevar o termostato. Empurrando os limites da temperatura de trabalho permitida, o Google tem operado seu Centro de Dados da Bélgica desde 2008 sem qualquer resfriador e usa resfriamento natural à beira do ar onde, em certos períodos do ano, a temperatura pode chegar a 95°F ou 35°C. Demasiado quente para as pessoas, mas as máquinas continuam a funcionar muito bem. Estudos da Intel e da Microsoft mostraram que a maioria dos servidores funciona bem com temperaturas mais altas e ar externo, aliviando o medo de maiores taxas de falha de hardware. De fato, a Dell disse recentemente que garantiria que seus servidores operassem em ambientes tão quentes quanto 45°C (115°F), ou seja, 20°C mais altos do que a temperatura de operação recomendada pela ASHRAE. Portanto, a adoção global de temperaturas de operação mais altas nos Data Centers é inevitável.

Como será feita a feira das infra-estruturas passivas nos Data Centers? A nova temperatura de operação mais alta também é uma ameaça à confiabilidade? Felizmente, a temperatura de operação de 45°C não é estranha à infra-estrutura passiva e os fornecedores de componentes respeitáveis sempre testaram a altas temperaturas de operação de acordo com as normas internacionais, como a IEC 61753-1 & Telcordia GR-326-CORE. Em algum regime de testes, a confiabilidade do produto está sendo levada ao extremo ao submeter amostras ao envelhecimento térmico acelerado para emular uma vida útil de serviço de aproximadamente 20 anos, o que é uma vida útil sensata para a infra-estrutura passiva, pois ao contrário dos equipamentos ativos que têm uma vida útil de serviço de aproximadamente 5 anos (e alguns ainda mais curtos antes de serem substituídos por uma versão mais atualizada), os componentes passivos como cabos jumper, cabos tronco, conectores e adaptadores e também troncos de cabos e eletrodutos não são substituídos com tanta freqüência. Em alguns casos, a infra-estrutura passiva está lá desde o dia em que o Centro de Dados inicia suas operações e só está sendo substituída porque não atende à especificação de desempenho exigida e não devido à falha dos componentes da mesma forma Figura 3. Em essência, a adoção de temperaturas de operação mais altas nos Centros de Dados é inevitável, só temos que garantir que o que projetamos e instalamos hoje esteja pronto para enfrentar estes novos desafios.