La electricidad es a menudo uno de los elementos menos visibles de un centro de datos brillante y de última generación. Obtenga más información sobre la potencia necesaria para mantener el centro de datos en funcionamiento.
Al igual que muchos departamentos de TI, la electricidad es a menudo un héroe desconocido en el ámbito de la informática. Esos servidores ultrarrápidos con CPUs súper inteligentes, montones de memoria y acres de almacenamiento obtienen toda la fama de un mariscal de campo estrella, pero no podrían hacer su trabajo sin el poder subyacente detrás de ellos. Un servidor sin electricidad no es más que un montón de piezas metálicas, inútiles para todo lo que no sea anclar barcos.
¿Qué tipo de electricidad se necesita para mantener un centro de datos en funcionamiento? Echemos un vistazo con palabras sencillas. No se preocupe, no será un análisis aburrido de términos más adecuados para una clase de ingeniería o ciencias, sino más bien un análisis subjetivo con ejemplos del mundo real.
Lo básico
Amperios, voltios, ohmios y vatios
La electricidad se mide en amperios, voltios, ohmios y vatios. Descubrir la diferencia entre ellos puede ser un reto si no eres un electricista o si no te dedicas a la reparación de casas por ti mismo, pero es realmente muy fácil.
- Amperios (amperios): La corriente eléctrica real, o electrones en movimiento, que pasan a través de las líneas de energía. Muchos dispositivos están clasificados en función de los amperios que utilizan o pueden soportar (tales como tomacorrientes o disyuntores. Una toma de corriente de pared puede tener una capacidad nominal de 15 amperios y una estación de trabajo conectada a ella puede consumir 2,5 amperios, lo que deja un margen cómodo.
- Voltios: A menudo conocido como la «presión» que empuja los amplificadores a través de un camino designado. Un servidor puede tener un enchufe eléctrico de 110 o 120 voltios (pero puede funcionar a diferentes niveles de voltaje. Un número más alto es mejor, ya que así se consigue una mayor eficiencia eléctrica. Muchos de los aparatos domésticos que utilizamos todos los días funcionan a 120 voltios. Una pila AA puede funcionar a 1,5 voltios.
- Ohms: La resistencia que retarda la corriente eléctrica, causando impedimento (quizás debido al tamaño de la trayectoria. Definido como «la cantidad de resistencia que permite que un amperio de corriente fluya cuando se le aplica un voltio de potencial».
- Vatios: La potencia eléctrica real que utiliza un dispositivo como un servidor o un conmutador de red. Un servidor muy cargado puede usar 450-500 vatios o más.
Las siguientes tres fórmulas pueden ser útiles para cuantificar estos términos (tenga en cuenta que se requiere un voltaje fijo para que sean confiables.
Amperios = vatios / voltios
Esto significa que la corriente eléctrica es igual a la potencia utilizada dividida por la «presión» en cuestión.
En el caso de la estación de trabajo que mencioné anteriormente, utiliza 300 vatios en una toma de 120 voltios, por lo que consume 2,5 amperios.
Voltios = amperios x ohmios
Esto significa que la «presión» eléctrica es igual a la corriente multiplicada por la resistencia.
Por ejemplo, un 0.25 amperios resistiendo a 12 ohmios resultaría en 3 voltios. Sé que esto es un poco ambiguo, pero el objetivo aquí es centrarse más en los voltios que en los ohmios, al menos cuando se trata de la alimentación del centro de datos.
Vatios = voltios x amperios
Esto significa que la cantidad de energía es igual a la presión multiplicada por la corriente.
Por ejemplo, un servidor conectado a una toma de corriente de 120 voltios a 3,2 amperios consumiría 384 vatios.
Los vatios se miden a menudo en kilovatios (kWh) o incluso megavatios (MW) en el caso de grandes centros de datos. Cuando la compañía de servicios públicos envía su factura de electricidad, probablemente enumera cuántos kWh consumió el mes pasado.
Estas fórmulas son importantes ya que a menudo se hace referencia a la potencia del servidor en vatios o amperios y a la capacidad en voltios o amperios. Es necesario saber cómo medir o planificar el consumo en función de estas cifras.
Digamos que un rack de servidores se instala con regletas de alimentación que ofrecen una capacidad de 20 amperios, y depende de usted calcular cuántos servidores puede conectar de forma segura en esa regleta. Si estos sistemas utilizan 208 voltios y se estima que a carga máxima consumen 400 vatios de electricidad, se pueden calcular los amperios involucrados dividiendo 400 entre 208.
¿Ves cómo 208 voltios hacen las cosas más eficientes? Los servidores usan 1.92 amperios cada uno (esto puede variar dependiendo de la carga, así que no está fijado en piedra), mientras que si estuvieran a 120 voltios, usarían 3.33 amperios. Esto significa que consumirán menos corriente.
Dado que la regleta de bornes puede acomodar el uso de 20 amperios, hipotéticamente podría enganchar 10 de estos servidores en ella, pero nunca querrá maximizar así ya que podría sobrecargar la regleta de bornes. Recomiendo dejar al menos el 20% o más de los amplificadores sin usar (de hecho, los códigos eléctricos indican que los circuitos de carga continua sólo pueden ser cargados al 90%), por lo que consideraría seguro conectar no más de ocho servidores a esta tira.
Su trabajo aquí difiere ligeramente si el bastidor del servidor está alimentado y viene con una potencia en kilovatios; generalmente 4-5 kWh parece ser el estándar para un bastidor de servidor, aunque esto puede aumentar dependiendo del centro de datos involucrado. Si ese es el caso, podría conectar 10-12 servidores, pero una vez más querrá operar desde un punto de vista de precaución y sólo utilizar siete u ocho.
Alimentación AC y DC
La corriente alterna (AC) y la corriente continua (DC) son dos tipos de corriente (o voltaje) utilizados por la electricidad.
La corriente alterna generalmente funciona a 120 o 240 voltios y se considera energía «tradicional», que es utilizada por las redes de todo el mundo. Se puede transformar fácilmente en diferentes voltajes. La corriente alterna «cambia de dirección» con frecuencia, hasta 60 veces por segundo (también conocida como Hertz o Hz.
La corriente continua es un poco más difícil de cuantificar. A diferencia de la CA, permanece constante y no cambia de dirección. Comúnmente se asocia con baterías o energía almacenada como la de un SAI. Una batería de coche puede funcionar a 12 voltios, por ejemplo. Algunos sistemas eléctricos, como los equipos de telecomunicaciones, funcionan directamente con corriente continua. Un ordenador portátil funcionará sin alimentación de CC si está conectado a la batería.
Es muy probable que cualquier centro de datos utilice alimentación de CA y CC, ya que la CA a menudo se convierte a CC o viceversa. La alimentación de CA entrante es predominante en muchos centros de datos en la actualidad, pero el conmutador se está convirtiendo lentamente en alimentación de CC.
¿Por qué el cambio? La corriente continua es más potente en distancias largas, ofrece costos más bajos y a menudo es más confiable. Aunque no siempre es más eficiente que la energía de CA (la CC necesita ser convertida a un nivel de energía más bajo para algunos consumidores, como las residencias), ofrece una ventaja cuando se trata de energía renovable, ya que se necesita menos conversión de CA-CC.
Entonces, ¿cómo se alimenta un centro de datos?
Ahora que hemos repasado cómo medir y calcular las necesidades eléctricas y los tipos de energía disponibles, veamos un hipotético centro de datos al que llamaré TDC (abreviatura de The Data Center.
Toda la energía en el TDC proviene de un UPS grande que funciona con corriente alterna. El SAI puede suministrar 80 kilovatios a 480 voltios. A medida que el SAI consume CA está convirtiendo parte de esa energía en CC en caso de que se produzca un apagón.
El SAI proporciona alimentación a varios interruptores automáticos en TDC. Estos interruptores funcionan a 30 amperios y 208 voltios – esto significa que pueden manejar 6240 vatios, aunque no deben estar sujetos a más de 4992 vatios para permanecer dentro de la zona de seguridad de «80% o menos». Si espera que sus servidores funcionen a un máximo de 600 vatios (digamos en condiciones extremas), entonces siete u ocho es su límite.
Otra manera de verlo es si tienes servidores funcionando a 3.3 amperios, no querrás que se conecten más de siete en cada disyuntor.
Por lo tanto, los servidores se conectan a regletas de enchufe montadas en bastidor, que luego se conectan a estos disyuntores. El centro de datos no sólo enciende los servidores, sino que también hay grandes requisitos eléctricos para la fundación del centro de datos:
- Manipuladores de aire/enfriamiento/calefacción/ventilación
- Iluminación
- Sistemas y generadores de UPS
- Sistemas de extinción de incendios
- Sistemas de alarma
La cantidad de energía que consume este centro de datos depende de muchos factores: los principales son el tamaño, el número de servidores, las estrategias de control aéreo y cuántos otros dispositivos están conectados al TDC.
Sin embargo, por si acaso, digamos que hay 40 servidores críticos que consumen 400 vatios, lo que suma un total de 16000 vatios, o 16 kilovatios. Dado que el SAI puede suministrar cinco veces esa cantidad, esto deja mucho espacio para que los demás elementos del centro de datos puedan respirar.
Cuando se produce un apagón, el SAI emplea un inversor de potencia para convertir su alimentación de CC almacenada en corriente alterna para que todos los componentes del TDC puedan seguir funcionando. La buena noticia es que muchas cosas como los enfriadores o los acondicionadores de aire pueden ajustarse para reducir la potencia o apagarse por completo si es necesario para preservar los sistemas más importantes durante este escenario.
Por supuesto, el tiempo de funcionamiento de un SAI depende del tiempo que esté apagado. Eventualmente, con el tiempo suficiente, todos los SAIs se paralizarán si no reciben corriente alterna fresca. Sin embargo, con suerte, un buen UPS puede mantener un centro de datos a flote el tiempo suficiente para que la red principal se repare y se vuelva a poner en funcionamiento, o al menos dar al personal de TI tiempo suficiente para que falle en un sitio de recuperación de desastres. Tienes uno, ¿verdad?
Atenuar las luces
Esto es simplemente rascar la superficie de la electricidad – cómo funciona y cómo se puede usar, medir y graficar. Es un tema crítico para que los profesionales de TI lo entiendan, especialmente en estos tiempos de escasez de energía y de iniciativas de energía verde para reducir el consumo de energía. Según Wikipedia, desde hace dos años «se espera que el coste de la energía para el centro de datos supere el coste de la inversión de capital original».
Con eso en mente, cerraré con una fórmula final: PUE.
PUE significa Power Usage Effectiveness y representa la potencia total del centro de datos dividida por la potencia consumida por los equipos de TI. Esto determina cuán eficiente es el funcionamiento de un centro de datos, y de nuevo según Wikipedia: «El centro de datos promedio en los Estados Unidos tiene un PUE de 2.0, lo que significa que la instalación utiliza un vatio de potencia aérea por cada vatio entregado al equipo de TI. La eficiencia energética del centro de datos es de aproximadamente 1,2».
La ilustra el ingreso promedio por estado que aportan las compañías eléctricas en los Estados Unidos basado en centavos por kWh (a partir de noviembre de 2013.
Si su centro de datos funciona en el noreste, California, Hawai o Alaska, es posible que esté pagando una cantidad significativa de dinero por la electricidad, por lo que es fundamental que su PUE sea lo más bajo posible. Incluso si su centro de datos está en Nevada u Oregon y disfruta de tarifas eléctricas más baratas, nada está garantizado a largo plazo.
Pensar en cómo su centro de datos consume energía y qué puede hacer para que funcione de forma más eficiente es algo que debería empezar a hacer hoy mismo.
Véase también
Descargo de responsabilidad: ConsejoTecnologico.com, ZDNet y Tech Pro Research son propiedades de CBS Interactive.
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