Best Practice per la progettazione e la gestione dei Data Center. Ing. Lino Freschini

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1 Best Practice per la progettazione e la gestione dei Data Center Ing. Lino Freschini

2 Curva ITIC (Information Technology Industry Council) Tre zone: 1. al di sopra della curva delle sovratensioni, 2. al di sotto della curva di sotto tensione 3. compresa tra le due curve o zona di tolleranza: punti con ampiezza-durata proprie di eventi per i quali il funzionamento della apparecchiatura può essere considerato corretto.

3 ARCHITETTURA DI RETE TIER (UPTIME INSTITUTE) VERIFICA DEL LIVELLO DI AFFIDABILITA /CONTINUITA TIER I: Una sola linea di potenza e di raffreddamento, senza alcuna componente ridondante Rete G.E. Power Center Quadro MCC Normale Macchinario Quadro Distribuzione U nità Distribuzione Alimentazione H ardware ICT critico

4 ARCHITETTURA DI RETE TIER II Una componente di ridondanza aggiunta (N +1) aumentando cosi la stabilità Rete G.E. G.E. Power Center Quadro Emergenza Quadro MCC N ormale Macchinario Quadro Distribuzione Unità Distribuzione Alimentazione H ardware ICT critico

5 ARCHITETTURA DI RETE TIER III Linee di potenza e di raffreddamento multiple MA UN A SOLA AT T IVA. H anno anche componenti ridondanti in particolare durante la manutenzione Rete G.E. G.E. Rete Power Center Quadro Emergenza Power Center Quadro MCC N ormale Quadro MCC N ormale Macchinario Q uadro Distribuzione Quadro MCC Critico Quadro MCC Critico Q uadro Distribuzione Utenze Critiche Varie Unità Distribuzione Alimentazione Hardware ICT critico Unità Distribuzione Alimentazione

6 ARCHITETTURA DI RETE TIER IV Due linee attive di energia e raffreddamento, componenti ridondanti su ogni linea e sono studiati per tollerare ogni singola failure dell equipaggiamento senza avere impatti sul carico. Rete G.E. G.E. G.E. G.E. Rete Power Center Quadro Emergenza Quadro Emergenza Power Center Quadro MCC N ormale Quadro MCC N ormale Macchinario Q uadro Distribuzione Quadro MCC Critico Quadro MCC Critico Q uadro Distribuzione Utenze Critiche Varie Unità Distribuzione Alimentazione Hardware critico Unità Distribuzione Alimentazione

7 CLASSIFICAZION E PRESTAZION ALE DELLE IN FRASTRUTTURE DATACOM Livello (1) TIER I TIER II TIER III TIER IV Note Denominazione Infrastruttura Base Ridondante (2) Simultaneamente manutenibile (3) Tollerante il guasto (4) Disponibilità (5) 99,671% 99,749% 99,982% 99,995% Fuori Servizio (h/a) 28,8 22,0 1,6 0,4 Costo Relativo 0,5 0,8 1 1, Applicazione Dimensione aziendale Medio/Piccola Media Medio / Grande Grande Uso ICT Interno (6) Esterno (7) Esterno (7) Esterno (7) Presenza WEB Passiva (8) Attiva (9) On Line (10) On-Line Critica(11) (1) The Uptime Institute (2) Con le sole sorgenti di alimentazione ridondanti (3) Si possono eseguire manutenzioni pianificate, riparazioni e sostituzioni di componenti senza interruzione dell alimentazione elettrica al carico. (4) L infrastruttura può sopportare un guasto grave senza interruzione dell alimentazione elettrica al carico. (5) A= 100 UT/(UT+DT), dove : UT (uptime) tempo di reale disponibilità dell infrastruttura DT (downtime) tempo nel quale l infrastruttura è indisponibile (6) Le tecnologie ICT vengono usate esclusivamente per migliorare il processo organizzativo interno (7) Business basato su Internet (8) Strumenti di marketing passivo (9) Servizi Web senza obbligazioni di consegna real-time (ricerche di mercato, sviluppo software, ecc). (10) Servizi on-line con help desks che possono accettare piccole interruzioni del servizio. (11) Servizi on-line per e-business strategici Erogazione Servizio - 8 h/g-220 g/a 24 h/g-300 g/a 24 h/g-365 g/a

8 Le caratteristiche dei Data Centres nel secondo decennio del 21 secolo Esigenza di elevata efficienza energetica e basso impatto ambientale Il consorzio Green Grid (ottimizzazione/efficienza delle risorse del DC: energia, raffredamento, spazio) e gli indici PUE / DCE 1

9 Le caratteristiche dei Data Centres nel secondo decennio del 21 secolo Esigenza di elevata efficienza energetica e basso impatto ambientale i consumi di un Data Centre 1

10 Visto il contenuto delle sale che andremo a gestire, ci rendiamo conto quanto sia impegnativa la progettazione di un DC Deve funzionare. Sempre! il DC DEVE!! Deve sopportare 1 o 2 livelli di guasto. Deve gestire fermi parziali di impianti. Deve esserci coinvolgimento del facility anche in fase di progettazione: gestione delle operazioni di manutenzione ordinarie e straordinarie progetto filosoficamente semplice crescita graduale delle conoscenze per una corretta gestione dell impianto Deve avere un occhio di riguardo rispetto ai consumi di energia.

11 Riflettiamo ancora una volta sul fatto che la priorita nella progettazione di un DC e data alla affidabilita nel funzionamento. RISPARMIO ENERGETICO teniamo presente che abbiamo in gioco potenze più o meno grandi ma in funzione 24 h x 365 giorni (x 15 anni) Un piccolo risparmio su di una grossa quantita e comunque un grosso risparmio!!! Dove si può intervenire per ottenere un risparmio?

12 Impianto meccanico scelta fra 2 vie e 3 vie recupero di calore free cooling inverter sulle pompe (tutte, una parte ) inverter sugli under/over scelta dei chiller (1 punto di COP vale 30/ E) filosofia degli apparati: n, n+1, n+2 ricordiamo che fissata la necessità = 100, con 4 under al 30% risparmio fino al 60% rispetto a (n+1) 3 under al 100%. Inoltre otteniamo una migliore distribuzione dell aria in sala. Distribuzione a sola aria, aria/acqua (vedi nuovi apparati IBM Z-NEXT), puntuale o distribuita. Ricordiamo quanto sia importante, dal punto di vista energetico, produrre acqua il più calda possibile (sfruttare il salto 17/23 piuttosto del 7/12) ricordiamo ancora quanto giovi avere ambienti a 25 /28 piuttosto che 20.

13 Impianto elettrico ATTENZIONE AI FALSI RISPARMI: taglie apparati, dimensionamento cavi, blindo.. A fronte di un piccolo risparmio iniziale potremmo pagare un prezzo immane in termini di sviluppo. CONTINUITA : statici dinamici con soccorso di batterie con soccorso di motore diesel tipo di configurazione (TIER n, n+2, ad anello, in parallelo) ne riparliamo fra qualche momento

14 ATTENZIONE: nella progettazione di un DC c e un paradosso: noi progettiamo un impianto da milioni di euro su dati di progetto faticosamente ottenuti che devono tener conto dei tempi di esecuzione, della logistica, degli spazi a disposizione, del budget E l'impianto, nelle condizioni di progetto, funzionerà per il 20% della sua vita! C'e' quindi un'ulteriore variabile : noi dovremo fare un progetto per un impianto che dovrà fornire 100 ma che per 4/5 della sua vita dovrà lavorare al 30-70% e solo per 1/5 al % tenendo presente il problema sicurezza e il problema risparmio. Una bella sfida!

15 Percentuale di carico anni

16 Il progetto dovrà essere svolto con una vista preferenziale allo sviluppo Infatti, se il Committente dopo x anni (4/5 normalmente), chiede di poter aumentare le potenzialità della struttura, non sono ipotizzabili risposte del tipo: bisogna costruire un nuovo DC in altro sito perche qui non ci sono gli spazi possiamo potenziarlo al massimo del 20% dobbiamo bloccare il vecchio DC per 1 o 2 anni

17 In altre parole: il progetto dovrà tenere conto del dato 100 (con occhio ai carichi parziali nella sua vita) dovrà essere realizzato per 110/120 (sfruttando le taglie dei vari apparati: interruttori, blindo, chiller, etc) dovrà essere sviluppato uno studio di fattibilità DI MASSIMA per 150 dovranno essere presi in considerazione tutti i lavori che sono propedeutici a questo obbiettivo (riserve sui collettori, soccorsi fra apparati, predisposizione per ulteriori parallelismi di chiller, pompe, ) Si impone quindi una verifica degli spazi. IN OGNI CASO DEVE ESSERE COMUNICATO AL COMMITTENTE se esiste o meno la possibilità di sviluppi futuri soprattutto se questi non sono attuabili!

18 CLIMATIZZAZIONE Ci sono richieste sempre più pressanti da parte del Committente per una densità sempre maggiore di macchine IT o per la sostituzione delle vecchie con altre sempre più potenti. Sta diventando la norma progettare impianti di climatizzazione per / W*m2. Fino ad oggi si progettavano impianti a tutt'aria, ma per queste potenze si potrebbero avere problemi di accesso alle sale a causa della quantità d'aria che andremo ad immettere (problemi per i tecnici che vi lavorano, altezza del plenum ) Attualmente si considera di fornire una parte di freddo con l'aria e una parte con l'acqua.

19 E qui, non essendoci letteratura (le ultime macchine raffreddate ad acqua erano degli anni 80), si pongono nuovi problemi: tipo di tubazioni (rigide, flessibili), di raccordi, di tipo di giunture, di segnalazione di eventuali perdite, di parare eventuali spruzzi dovuti a rotture o correnti parassite etc e' necessario che ci inventiamo qualche contromisura (e' necessario sempre provare a prevenire) valvole di chiusura automatica doppia alimentazione meccanica alle macchine IT doppi circuiti di sala rilevazione a pavimento vaschette di raccolta sotto i raccordi pavimenti in pendenza o tombini per evacuazione dell acqua per eventuali perdite percorsi per espulsione acqua

20 IMPIANTISTICA i cavi di potenza dovranno essere su canaline sospese e non a terra I cavi trasmissione dati saranno preferibilmente su canaline aeree gli isolamenti delle tubazioni dovranno essere particolarmente accurati per evitare condense. dovranno essere isolati raccordi, stacchi, valvole, sfiati, scarichi etc il tutto non solo per evitare formazione di acqua, ma soprattutto per evitare falsi allarmi Posizionamento accurato dei rilevatori d acqua Posizionamento accurato e flessibile delle sonde di temperatura

21 CONTINUITA' Anche per questo problema, come per molti di quelli incontrati precedentemente, non esiste una risposta assoluta. Ci sono però sicuramente degli indirizzi. Un po' di storia statici posti in parallelo erano più che sufficienti per la richiesta di potenza necessaria fino a qualche anno fa. Poi aumenta la richiesta di potenza, aumentano le taglie, aumenta il numero di da dover mettere in parallelo. E' giocoforza, sopra certe potenze, passare agli dinamici E qui altra scelta: li utilizziamo nella versione con batterie o con motore diesel?

22 pro batterie: tempi di resistenza, e quindi possibilità di intervento, più lunghi tecnologia consolidata, anche se comunque il parallelo fra GE e' sempre critico (parallelo fra GE prima o dopo la presa di carico?) contro batterie: costi elevati delle batterie costi smaltimento batterie (ogni 5-8 anni) spazi considerevoli condizionamento pericolo d'esplosione a causa della formazione di idrogeno necessità di installare impianti antidetonanti (luce, estrazione, rivelatori idrogeno e incendio, supervisore) manutenzione puntuale (verifiche livello liquido, verifica capacità, prova di scarico totale); ricordiamo che una sola batteria della serie in cc può vanificare l'intera linea (installazione supervisore specialistico)

23 pro motore diesel : facilità di progetto e quindi di realizzazione dell'impianto possibilità di ritardare la partenza del diesel dei 5 sec che normalmente consentono il ripristino della fornitura nei parametri di tolleranza (vale anche per batterie) manutenzione in carico ad un unico fornitore sia per la parte elettronica che meccanica facilità di esecuzione delle prove di funzionamento sia in bianco che a carico

24 contro motore diesel : il motore deve partire (teniamo presente comunque la grande affidabilità nelle configurazioni n+1, in parallelo, ad anello) costi iniziali superiori; ricordiamo comunque che i conteggi per essere corretti devono tener conto dei anni di vita di un DC. Il break even viene raggiunto in 2-4 anni, dopo c e solo risparmio! Invecchiamento del gasolio (perdita delle sue proprieta, infiltrazioni di acqua, stratificazioni)

25 attenzione ai rendimenti: Dato di progetto: carico = 100 sdoppiamento linee: per linea carico = 50 Consideriamo la configurazione N+1 per linea: carico variabile fino a massimo 25 Considerando che viene installato un che potrà (in caso di emergenza) reggere il carico di una linea da solo la scelta cadrà sull' di taglia 60/70. Che lavorerà normalmente con carico 10/25. verificare/confrontare assolutamente i rendimenti in queste fasce verificare/confrontare le caratteristiche dei diversi fornitori

26 Dove si possono trovare i maggiori problemi? Incredibilmente sulla parte meccanica. galleggianti del serbatoio di gasolio: richiedere la possibilità di svuotare il serbatoio interno in modo da simulare il normale funzionamento Nel caso l installazione avvenga in containers, verificare gli estrattori per il raffrescamento: in caso di rottura/guasto di un estrattore, infatti, crollano le performances dell' protezioni per ''funghetti'' di blocco manuale doppio sistema di avviamento, pompe gemellari per caricamento serbatoio giornaliero, cura assoluta e verifica maniacale del circuito tubi cisterna/serbatoio giornaliero verifica del rumore: e' un problema da non sottovalutare assolutamente prevedere un piccolo magazzino di ricambistica verifica del servizio di Assistenza della casa madre richiedere assistenza per denuncia Agenzia delle Entrate