GREEN CLOUD COMPUTING

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1 GREEN CLOUD COMPUTING ALESSANDRO FRANCI root.org Bologna, 29 Ottobre 2010 Queste slides sono rilasciate con licenza Creative Commons (CC): BY NC SA

2 Sommario Sommario: Green Computing Cloud Computing Studio di problematiche energetiche Politiche di miglioramento energetico Confronto di casi di studio

3 Green Computing Scopi: ridurre l'uso di materiali dannosi per l'ambiente massimizzare l'efficienza energetica promuovere il riciclo o la biodegradabilità Storia: 1992, programma Energy Star: programma di etichettatura volontaria Sleep di monitor, semafori led,

4 Green Computing Qualità energetiche del sistema IT Settore Efficienza 1978 Efficienza 2008 Miglioramento Automobili 6,15 km/lt 8,50 km/lt x 1.4 Aerei 6,0 revenue passenger mile/lt 13,3 revenue passenger mile/lt x 2.2 Produzione acciaio 132 g/kj 349 g/kj x 2.7 Illuminazione 13 lumen/watt (incandescenza) 57 lumen/watt (fluorescenza) x 4.4 Sistemi di calcolo 1,4 mips/watt mips/watt x Fonte: A Smarter Shade of Green, ACEEE Report for the Technology CEO Council, 2008

5 Green Computing Inquinamento dovuto all'it: 70% dell'inquinamento al suolo da piombo, cadmio e mercurio 2007, 2% delle emissioni di CO2 mondiali PC: 1 tonnellata di CO2 l'anno Server: in 1h la stessa CO2 di un SUV che percorre 25 km Consumi rapportati ad altri settori: Server blade: 1KW/h condizionatore Rack di server: 40KW/h una palazzina Datacenter di medie dimensioni: 250KW/h un quartiere Datacenter di grosse dimensioni: 10MW/h una cittadina

6 Green Computing Energia elettrica come limite di scalabilità: Problemi dei gestori della rete elettrica Aumento della richiesta energetica: 8-10% l'anno Limite dei costi Nei prossimi anni il 50% dei datacenter avrà problemi di approvigionamento

7 Green Computing I costi dell'energia elettrica: KWh KWh

8 Cloud Computing Modello pay-as-you-go Vantaggi: Astrazione sui dettagli dell'implementazione Focalizzazione solo sul proprio software No alti investimenti iniziali per un progetto No predizione di popolarità Illusione di infinite risorse di calcolo Tecnologia Green: uso di thin client (5-30W vs. 150W), vecchi computer, remote computing,...

9 Cloud Computing Architettura della Cloud Facility: Server in rack interconnessi con switch Ethernet (locale e datacenter) Il sistema energetico: Elettricità in ingresso (10-20KV) Commutata a V UPS PDU

10 Cloud Computing

11 Cloud Computing RACK

12 Cloud Computing UPS

13 Cloud Computing UPS

14 Cloud Computing PDU

15 Cloud Computing CRAC

16 Cloud Computing CRAC

17 Cloud Computing Il sistema di raffreddamento: Piano rialzato con mattonelle perforate Unità CRAC Uso di corsie calde e corsie fredde Raffreddamento libero Raffreddamento a liquido Soluzioni basate su container

18 Cloud Computing

19 Cloud Computing Container

20 Cloud Computing Container

21 Cloud Computing Container

22 Cloud Computing Container

23 Problemi energetici Efficienza energetica: PUE = Energia totale richiesta / Energia richiesta dal comparto IT DciE = (Energia richiesta dal comparto IT / Energia totale richiesta) x 100%

24 Miglioramento energetico

25 Problemi energetici Sorgenti di perdita di efficenza UPS (10-15%) Lunghezza dei cavi (1-3%) Carico dei server Cattiva proporzionalità energetica

26 Problemi energetici Proporzionalità energetica

27 Problemi energetici Carico dei server

28 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche

29 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio

30 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio Raffreddamento a liquido: capacità termica 4000 volte

31 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio Raffreddamento a liquido: capacità termica 4000 volte Corsie fredde e calde

32 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio Raffreddamento a liquido: capacità termica 4000 volte Corsie fredde e calde

33 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio Raffreddamento a liquido: capacità termica 4000 volte Corsie fredde e calde Evitare hot-spots

34 Miglioramento energetico Soluzioni fisiche Aumento temperatura (da 20 a C) 20-40% di risparmio Raffreddamento a liquido: capacità termica 4000 volte Corsie fredde e calde Evitare hot-spots Costruire il datacenter in punti della terra più freddi Nazione $cent / KWh USA 6 Francia 5 Spagna 9 UK 13 Germania 8 Italia 24 Cina 6 Giappone 12 Sud Africa 2 Alaska 13

35 Miglioramento energetico Soluzioni software

36 Miglioramento energetico Soluzioni software Virtualizzazione

37 Miglioramento energetico Soluzioni software Virtualizzazione Load balancing: Freon

38 Miglioramento energetico Soluzioni software Virtualizzazione Load balancing: Freon Sleep di server: Muse

39 Confronto casi di studio Microsoft Azure: Studio di differenti tecnologie per miglioramento energetico (Joulemeter) Design modulare per ovviare al carico basso Team consapevoli dell'efficienza Refrigerazione: liquido e aria Container

40 Confronto casi di studio Google App Engine: Alte temperature (27 C) Raffreddamento libero (Belgio) UPS da 12V DC Container Progetti per fonti energetiche alternative

41 Conclusioni PUE Medio: Ottimale: 1.0 Sviluppi futuri Problemi aperti: hardware software

42 Grazie per l'attenzione References Tesi: