Dalla virtualizzazione al Datacenter ad Alta Efficienza Energetica "

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1 Dalla virtualizzazione al Datacenter ad Alta Efficienza Energetica " Samantha Marotta APC by Schneider Electric All content in this presentation is protected 2008 American Power Conversion Corporation

2 Una ideale complementarietà Nata nel 1981 a West Kingston Rhode Island USA In Italia dal 1994 Nel 1984 inventa l UPS Line- Interactive per i PC Focus sulle applicazioni IT con soluzioni di alimentazione e condizionamento distribuite (singolo PC o server) e centralizzate (Datacenter) Marchio leader nel mondo IT Fatturato 2006: 2.2B$ Merlin Gerin divisione UPS nasce a Grenoble negli anni 60 In Italia dal 1982 Il primo UPS doppia conversione ad alta efficienza MGE Galaxy Esperti in servizi e soluzioni per alimentazione di qualità per tutte le applicazioni critiche, ideali per impianti industriali, di produzione e di processo, per sale dati Marchio leader nel mondo elettrico Fatturato 2006: 800M$

3 Una presenza mondiale 80 persone Dir Gen: Desio (MI) Filiali: TO, PD, FI, RM fatturato mondiale 2007 = 2.4B 12,000 persone in più di 100 paesi Sales,Marketing & Service Location Manufacturing/Distribution Facility Design Center

4 APC by Schneider Electric un offerta completa dagli UPS ai DataCenter Software e gestione ISX Central Netbotz (Telesorveglianza) DataCenter e Reti UPS Symmetra Condizionamento Aria Soluzioni InfraStruXure Servizi Avviamento Manutenzione Audit energetico Home computing e sistemi distribuiti Surge-Arrest Back-UPS Smart-UPS (mono e trifase) Industria UPS MGE Galaxy (trifase)

5 Il dilemma energetico

6 2 modi per ottenere un risparmio di Energia Risparmio Energia Tenere invariate le cose e ridurre i consumi VS Sviluppare Efficienza Energetica e ridurre i consumi Sacrificio energetico (riduzione dei risultati) Efficienza Energetica (mantenimento dei risultati)

7 I principali consumatori di energia! Consumi percentuali di energia 31% Industria e Infrastrutture >12% Data center 18% Terziario 21% Residenziale 28% Trasporti I consumi maggiori di energia sono per il riscaldamento, il condizionamento, motori, illuminazione, elettrodomestici e apparecchiature elettroniche Source: EERE Building Energy Data book 2006 EERE Manufacturing Systems Footprint,

8 Ci sono spazi di miglioramento sia per i produttori che per i consumatori Lato Produzione Maggiore Efficienza sia nella produzione che nella distribuzione Questi interventi necessitano di tempo E necessario sviluppare tecnologie e modelli atti ad aumentare l utilizzo di energie rinnovabili Azione a medio termine Lato Consumi Maggiore Efficienza e utilizzo di accorgimenti dedicati al controllo /riduzione dei consumi I prodotti attuali consentono risparmi fino al 30% Dobbiamo focalizzarci sull Efficienza Energetica per risolvere il dilemma energetico Azione a corto termine

9 Il nostro contributo all Efficienza Energetica

10 Dove fare Efficienza Energetica? Industria & Infrastrutture Una struttura media può ridurre i consumi dal 10 al 20% Data center Alimentazione e condizionamento possono ridurre I consumi dal 20 al 30% Terziario Il rinnovamento degli edifici esistenti può garantire fino al 30%di risparmio energetico Residenziale Soluzioni e prodotti EE possono fare risparmiare dal 10 al 40% di elettricità Un risparmio del 25% farebbe risparmiare il 7% dell elettricità mondiale Oltre il 60% dell energia viene consumata dai motori Sistemi di alimentazione e condizionamento rappresentano il 50% dei consumi elettrici Il risparmio energetico nel Data Cenetr aiuta l efficienza di tutto l edificio 20% del consumo totale di energia 3 aree chiave: HVAC, illuminazione e soluzioni integrate di gestione edifici (BMS) Dal 20% al 25 % dell energia consumata (EU & US) Illuminazione ed eletterodomestici superano il 40%

11 Dove si disperde l Energia in un Data Center? % dei WATTS IN diventa CALORE Inefficienza (Perdite) Lavoro Utile 50% 40% % IN Dispositivi Elettrici 50% 50% Alimentatori dispositivi IT 60% 60% Silicio.001% Business Apps.0003% dei WATTS IN usata per il calcolo.001%

12 L Inefficienza causa maggiori consumi sia in Potenza che in Materie utilizzate Dove migliorare l Efficienza 100% 100% 100% 100% Previsioni 80% 50% 85% 60% 80% Efficienza Attuale.01%.001 % Not to scale 20% Infrastruttura (Power and cooling) Hardware (Alimentatori e schede elettroniche) Silicio (Microprocessore) Applicazioni Software

13 Un chip Xeon dissipa 40W per cm2 Il consumo specifico è 10 volte superiore a quello di un comune ferro da stiro

14 Occorre dunque raffreddare il chip

15 raffreddare il server

16 raffreddare i rack

17 Raffreddare il datacenter

18 Quanto costa raffreddare il DC Dal 45% al 60% dell energia in un DC viene utilizzata per i sistemi di condizionamento (fonte Computerworld) Negli ultimi 8 anni i server hanno aumentato le prestazioni computazionali di 75x, mentre in termini di efficienza energetica solo di 16x (fonte HP) Per le aziende la bolletta elettrica rappresenta già il 20% della spesa totale IT ma potrebbe arrivare al 50% entro breve (fonte Gartner su Network World) La domanda elettrica in un DC cresce dell 8-10% Y/Y (fonte Gartner) Server blade popolati consumano 8KW e sono alti 8U, 5 in un rack = 40KW per rack (fonte IBM) Un tipico DC da 1MW spreca istantaneamente circa 400kW pari a circa 2,000 tonnellate di carbone all anno a causa di una cattiva progettazione

19 Quanto si può risparmiare? Ogni kw risparmiato in un DC: risparmia circa 700 all anno riduce le emissioni di CO2 di 5 tonnellate all anno, cioè equivale a togliere un auto dal traffico quotidiano Un miglioramento dell 1% nell efficienza dell infrastruttura di un DC (DCiE) corrisponde ad una riduzione di circa il 2% della bolletta energetica

20 Migliorare l impatto ambientale Il fatto: x2 2 vs. Richiesta Energia Entro il 2030, principalmente da combustibili fossili Il dovere: Emissioni di CO 2 per evitare catastrofici cambiamenti ambientali = La Efficienza Energetica èun DOVERE

21 The Green Grid è un associazione di professionisti IT che cercano di aumentare significativamente l efficienza energetica dei datacenter grazie ad una serie di proposte a breve e lungo termine

22 Quattro Principi per realizzare l Alta Efficienza nei Data Center Il Modello The Efficient Enterprise Componenti dimensionati correttamente Condizionamento a stretto contatto con le fonti del calore Contenimento dell aria calda Capacity Management

23 La 1a C : i Componenti Nuovi UPS GALAXY 7000 ad ALTISSIMA EFFICIENZA Nuovi Inverter a doppia conversione MOSFET/IGBT Inverter Ibridi Inverter a 3 Stadi Questi nuovi Inverter consentono di ridurre le perdite variabili del 50% e le perdite fisse del 70% rispetto al passato UPS Modulari SYMMETRA: da 4KVA a 1.6MW

24 La 2a C : Condizionamento vicino alla fonte di calore L aria calda viene ripresa immediatamente dalle UTA poste nelle file di rack accanto alle fonti di calore Il Corridoio Caldo diminuisce la miscelazione dell aria calda con quella fredda L aria fresca viene soffiata sul Fronte dei Rack a disposizione delle apparecchiature IT

25 Le 3a C : Contenimento dell aria calda Il Sistema di Contenimento dell Aria Calda è indispensabile per l utilizzo estensivo dei Blade Server Crea un Sistema Prevedibile, Preciso e Replicabile La Capacità di condizionamento e la Ridondanza sono calcolabili con la massima precisione Consente la Massima Efficienza delle Unità di Condizionamento evitando la miscelazione dell Aria Calda con quella Fredda

26 La 4a C : Capacity Manager Progettazione automatizzata del layout per il posizionamento Ottimale dei dispositivi Simulazione Analisi di scenari di crescita o di modifica dell architettura per verificarne gli effetti sui flussi di calore e sui carichi Analisi dei Flussi Aria Posizionare I nuovi dispositivi senza creare punti caldi attraverso simulazioni Capacità disponibile Capire l attuale capacità riguardo a Spazio, Potenza e Raffreddamento permette una progettazione ideale Adattamento dinamico Alimentazione e codizionamento si adattano in tempo reale alle esigenze dettate dai sw di virtualizzazione

27 Alta efficienza per il Datacenter

28 Go Go to latest online version of this tool Done Click to resume presentation mode

29 Case Study: 500 KW DC Tradizionale

30 Case Study: 500 KW DC Alta Efficienza

31 Dalla Virtualizzazione al Datacenter ad Alta Efficienza Energetica

32 Scenario di riferimento della Facoltà studenti iscritti 2800 matricole all anno 224 Docenti 19 corsi di laurea (fra triennali e magistrali) 7 Dipartimenti afferenti Scuola di dottorato internazionale Facoltà di Scienze Politiche più grande d Italia

33 Sistema informativo di Facoltà Soggetti coinvolti Studenti Utenti esterni Strutture esterne Utenti di presidenza SISTEMA INFORMATIVO Personale Strutture afferenti Docenti Organi di controllo

34 Sistema informativo di Facoltà Servizi Portale Web Sistema Podcast Posta elettronica Aula Informatica Rete Wireless SISTEMA INFORMATIVO Laboratori di Informatica Presidenza Forum

35 Scenario di riferimento cosa non potevo fare.. Delivery di nuovi servizi per la didattica e ricerca Estendere i Laboratori di informatica Remotizzazione di servizi per gli studenti Creazione ambienti scientifici cluster (software R) Il divenire..?

36 Rinnovo Sistema Informativo: le fasi 1- Realizzazione del Datacenter 2- Consolidamento dell infrastruttura hardware 3- Virtualizzazione dei servizi (server) 4- Remotizzazione (client)

37 Obiettivi Fornire alti livelli di continuità di servizio Ridondare su più livelli l infrastruttura Non dipendere dall hardware specifico Risolvere problematiche in tempi rapidi Poter migrare il servizio a fronte di crash, disservizi, etc. Crescere, crescere, crescere..

38 Obiettivi Controllo dell infrastruttura

39 1- Datacenter come eravamo..

40 1- Datacenter problematiche Logistica mancanza di un locale adeguato (spazio) Fisica Infrastruttura (PDU, Gruppi di continuità, etc) Ambientale refrigerazione non adeguata Controllo Nessuna gestione dell Infrastruttura

41 1 - Datacenter Layout progetto

42 1 - Datacenter Layout progetto -Sistema UPS distribuito e centralizzato -Unità di condizionamento con ridondanza -Sistema di gestione e controllo completo dell Infrastruttura -Unità distribuite di controllo ambientale

43 1- Datacenter Work in progress

44 1- Datacenter Work in progress

45 1- Datacenter Realizzazione

46 2- Consolidamento dell Infrastruttura Lineare e semplificata Modulare e scalabile Multi-ambiente e multi-utente Altamente performante e ridondata

47 2 - Consolidamento Risorse HW Due Blade dotati ciascuno di: Lame Xeon Quad Core (fino a 64Gbyte ram) 2 Switch Ethernet 1 Switch Fibre Channel Doppio alimentatore 2 SAN con capacità fino a 14Tbyte Virtualization SAN SAN

48 2- Consolidamento Topologia storage Caratteristiche: Boot da SAN per tutte le lame Accesso allo storage a 4gbps Array (0+1) per sistemi operativi di virtualizzazione (ESX) Array (5+1) per sistemi Guest Linux e Windows Virtualization SAN SAN

49 2- Processo di consolidamento Server Layer 4-7 Switches Layer 2 Switches Firewalls Routers (Layer 3 Switches) Public Internet/ Intranet Clients Network Servers Application Servers Security Servers Application Servers Web Servers Security Gateway File Servers WebSphere Application Servers Storage Fibre Switches SAN

50 2- Processo di consolidamento - Network Layer 4-7 Switches Layer 2 Switches Firewalls Routers (Layer 3 Switches) Public Internet/ Intranet Clients Storage Fibre Switches SAN

51 2- Processo di consolidamento - SAN Layer 4-7 Switches Firewalls Routers (Layer 3 Switches) Public Internet/ Intranet Clients Storage Fibre Switches SAN

52 Blade - Vantaggi Minore consumo energetico Alte prestazioni (network, dischi, etc.) Minore occupazione di spazio Maggiore disponibilità dei server Minore complessità nel cablaggio e nelle interconnessioni Sistema autoadattativo ed intelligente

53 3 - Virtualizzazione Tecnologia svilluppata nel Mainframe IBM Permette l esecuzione concorrente di più sistemi operativi su un unico hardware

54 3 - Virtualizzazione - Caratteristiche Indipendente dall hardware Rende dinamiche le risorse (memoria, dischi fissi, etc.) Abbassa i tempi di ripristino Assicura alte prestazioni Ottimizza le risorse hardware Rende gli ambienti indipendenti

55 3 - Virtualizzazione Funzionalità di alta continuità VMWARE VIRTUAL CENTER Apache Domain Controller LINUX WINDOWS LINUX WINDOWS Virtualization VMWARE ESX VMWARE ESX SAN SAN

56 4 - Remotizzazione (client) ROI

57 4 - Remotizzazione (client) Equazione: un utente < = un calcolatore Thin-client condivisi per gli ambienti laboratori ed aule informatizzate; target studenti, laureandi, dottorandi, assegnisti, collaboratori Thin-client dedicati per gli uffici; target Docenti e Personale Tecnico Amministrativo Modello equo (!?)

58 4 - Remotizzazione - client 1. Abbattere costi PC t Installazione t Gestione t Manutenzione t Sostituzione 2. Raggiungibilità totale t Da qualsiasi postazione t A qualsiasi applicazione t Deployment semplificato 3. Sicurezza Virus Perdite dati 4. Robustezza Applicazioni lato server Load Balancing 1. Device Independence t PC entry level per tutto 2. Accesso ottimizzato t Banda richiesta 3. Collaboration 8 elearning 8 Monitoring 8 Mentoring 4. Funzionalità aggiuntive 8 Portale aziendale 8 News 8 Forum

59 Piano di sviluppo Strutture coinvolte DSSP Biblioteca Graduate School Aula Informatica Datacenter APC Laboratori di Informatica Presidenza

60 Piano di sviluppo numeri Anno Sist.. Blade % % % 2010? 2011? Tot. Server ?? 55 Thin-client ?? 166 Desktop ?? 82

61 Domande? Ringraziamenti a: Preside Facoltà Prof.Daniele Checchi Direttore Scientifico Prof. Stefano Iacus e non per ultimi i colleghi informatici Umberto Varischio, Katiuscia Gimelli e Gianluca Contini