Sustainable ComputingFiltrare il "Greenwashing"

Dave Ohara

Indice

Il bisogno dei numeri
Misurazione dell'utilizzo di energia
Fattore di potenza
Misurazione in fase di produzione
Microsoft EnterpriseEngineering Center
Conclusioni

Esiste un numero consistente di soluzioni e prodotti lanciati sul mercato come verdi, a risparmio energetico e più efficienti. Tutto questo clamore pubblicitario crea confusione nel mercato su ciò che è realmente ecocompatibile. Anche dopo aver valutato le caratteristiche dei vari prodotti, è difficile, se non impossibile, per un professionista IT

determinare quale dispositivo utilizzare quando l'impatto ambientale è l'interesse principale. Durante le dimostrazioni viene sempre evidenziato l'elevato risparmio energetico e ciò porta a pensare che il rendimento degli investimenti (ROI, Return on Investment) giustifichi l'aggiornamento dei dispositivi. Dopotutto, il risparmio energetico dovrebbe portare a una riduzione del costo complessivo di proprietà (TOC, Total Cost of Ownership).

La tendenza di tutte le aziende a contrassegnare praticamente ogni prodotto con l'aggettivo ambientale e sfruttare l'interesse attuale per le soluzioni ecocompatibili ha condotto al concetto di "Greenwashing", termine che si riferisce all'attribuzione ingiustificata di virtù ambientali. Qual è la verità in fatto di risparmio energetico? Non si tratta semplicemente dell'installazione di lampadine a risparmio energetico in casa.

Con l'aumento d'interesse per l'informatica sostenibile e l'espansione del mercato delle apparecchiature che rispettano l'ambiente, molte persone e aziende decidono di avvalersi di computer portatili, desktop e server a consumo ottimale di energia e di utilizzare la virtualizzazione per ridurre i consumi energetici. Eppure, poche organizzazioni eseguono dei controlli in ambito energetico per determinare i veri vantaggi dei prodotti acquistati.

In uno scenario ideale l'ambiente di produzione andrebbe monitorato attivamente, ma ciò può essere molto costoso. Se non si è pronti ad avviare la misurazione in fase di produzione, è tuttavia possibile eseguire almeno i controlli energetici in un momento precedente del processo, nei laboratori dedicati allo studio delle prestazioni e alla valutazione (la maggior parte delle aziende dispone di laboratori o gruppi responsabili per l'esecuzione di verifiche e valutazioni sulle apparecchiature prima di effettuare un acquisto). Nei laboratori è possibile aggiungere la verifica delle prestazioni energetiche come uno dei criteri dei test, tenendo in considerazione i risultati nel momento in cui si prendono delle decisioni in merito all'acquisto, invece di affidarsi completamente ai numeri forniti dai produttori. In tal modo, una volta verificati, i dispositivi possono essere classificati in un database in base al consumo di energia. Sarà così possibile ignorare il "Greenwashing" e decidere da soli ciò che è meglio.

Certo, è necessario sottolineare che se si desidera ottenere valori molto precisi sul funzionamento durante il carico di lavoro reale, è necessario eseguire un monitoraggio dell'ambiente di produzione. Prima si inizia a monitorare l'ambiente di produzione, migliori saranno i risultati ottenuti dall'azienda anche in termini economici. Si tratta di un processo fondamentale per raggiungere un successo a lungo termine.

Il bisogno dei numeri

In una situazione ideale sarebbero disponibili test indipendenti per valutare il rendimento per watt dei dispositivi hardware in condizioni di carico utente realistiche. Ma nel settore si è appena iniziato a sviluppare e immettere sul mercato test del genere. I test disponibili, ad esempio SPEC Power benchmark, sono ancora ai primi passi. La qualità di questi test, una volta pronti, è ancora tutta da scoprire. Ma come con qualsiasi test, i produttori impareranno a modificare le attrezzature per raggiungere risultati ottimali.

I professionisti IT più esperti hanno imparato a valutare i test condotti da laboratori appositi. Proprio come le aziende automobilistiche fanno in modo di destinare le automobili migliori ai test su strada, i produttori IT inviano le configurazioni delle attrezzature più efficienti per l'esecuzione dei test energetici.

Si prendano ad esempio i test di virtualizzazione utilizzati per confrontare un gruppo di server sovradimensionati su cui non è stato eseguito alcun consolidamento per dimostrare i vantaggi della virtualizzazione. I produttori evitano di menzionare i problemi relativi alle potenziali ripercussioni dei progetti di risparmio energetico, come la virtualizzazione. Sostanzialmente, ciò accade quando l'efficienza energetica consente di diminuire i costi, di conseguenza la domanda aumenta e ciò fa salire la quantità di energia utilizzata. Quando una soluzione, come la virtualizzazione, viene lanciata sul mercato come una panacea per il risparmio energetico, è bene nutrire dei sospetti. Si deve avere una visione di insieme ed essere consapevoli degli effetti a lungo termine.

Come scoprire, quindi, il metodo giusto per la propria azienda? Molti consulenti sono pronti ad eseguire delle valutazioni previo pagamento. Ma questo approccio comporta degli svantaggi. È davvero il caso di lasciare che le scelte in merito all'efficienza dell'azienda vengano affidate a qualcuno al di fuori dell'azienda? È opportuno affidarsi a un consulente che ha tutto l'interesse a mantenere un contratto a lungo termine e creare una sorta di dipendenza dal proprio servizio?

Il progetto per la determinazione della giusta strategia di sostenibilità ambientale potrebbe diventare enorme con il coinvolgimento di decine di persone. È bene resistere alla tentazione di scegliere semplicemente un punto all'interno dell'ambiente e iniziare a eseguire delle misurazioni. Sebbene l'approccio sia giusto in teoria, in pratica non ha molto senso poiché si tratta di azioni casuali. È necessario scoprire la verità sul consumo di energia e su come si possa offrire un contributo.

Misurazione dell'utilizzo di energia

È necessario considerare in un nuovo modo ciò che funziona. I professionisti IT si accorgono che un componente hardware non funziona quando, ad esempio, un servizio presenta dei problemi. Ma cosa accade se un componente hardware non funziona correttamente dal punto di vista del consumo energetico? Il problema non viene spesso rilevato, poiché la maggior parte delle aziende non dispone di dati per stabilire dei valori di riferimento relativi all'efficienza energetica.

Come ottenere questi dati? Alcuni suggeriscono la necessità di uno Zar dell'energia. Tuttavia, ciò presuppone la presenza di un responsabile in grado di muoversi nell'organizzazione aziendale e che abbia conoscenze tecniche in relazione ai problemi di alimentazione. Un metodo più semplice e accessibile prevede l'adozione di strumenti di misurazione di energia alle funzioni esistenti nei laboratori delle prestazioni.

Esiste una vasta gamma di dispositivi per la misurazione del consumo di energia. Purtroppo, ancora non esiste un dispositivo da utilizzare in un laboratorio IT di analisi delle prestazioni. Al massimo si può utilizzare Watts Up Pro. Si tratta di un dispositivo USB che fornisce misurazioni dell'energia in linea per 120V. Smart-Watt è un altro dispositivo di misurazione del consumo di energia che si può mettere in rete a 100-240 volt e 15-30 ampere. I dispositivi Smart-Watt sono disponibili anche con sensori di temperatura e umidità per misurare fattori ambientali. Inoltre, esistono dispositivi per l'analisi dell'alimentazione elettrica industriale, ad esempio, Extech Appliance Tester 380801 e Fluke 345 Power Clamp. È relativamente semplice trovare tali dispositivi per eseguire i test in laboratorio.

Fattore di potenza

Chi non ha mai eseguito misurazioni del consumo energetico, deve comprendere a fondo il concetto del fattore di potenza. Il fattore di potenza di un sistema elettrico CA equivale al rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente ed è rappresentato da un numero compreso tra 0 e 1. La potenza attiva (misurata in watt) è la capacità del circuito di eseguire lavoro. La potenza apparente (VA) è il prodotto della corrente e della tensione sul circuito.

Per comprendere perché è così importante, è sufficiente analizzare la Figura 1. Nell'immagine viene mostrato un dispositivo di monitoraggio energetico di Smart Works utilizzato per paragonare l'efficienza energetica di un computer portatile a quella di una lampadina elettrica e di un condensatore. Una lampadina elettrica ha un carico di 50 watt e 50 VA, per un fattore di potenza pari a 1,0. Un condensatore con un carico capacitivo puro ha un carico di 2 watt e 193 VA, per un fattore di potenza pari a 0,01. Il computer portatile utilizza 22 watt di energia ma ha una lettura di 48 VA, con un fattore di potenza pari a 0,47. Il fattore di potenza del computer portatile è basso a causa di un alimentatore inefficiente, probabilmente conseguenza di tagli ai costi di produzione.

Figura 1 Consumo di energia per un computer portatile, una lampadina elettrica e un condensatore (fare clic sull'immagine per ingrandirla)

Un tale interesse per l'efficienza energetica, spinge i produttori a migliorare le prestazioni degli alimentatori nelle condizioni di utilizzo previste. Se si confronta il fattore di potenza delle apparecchiature esistenti con quello delle apparecchiatura nuove, si scopre che è possibile risparmiare energia semplicemente scegliendo soluzioni con forniture di energia più efficienti e fattori di alimentazione più alti.

Misurazione in fase di produzione

Lo scopo dell'esecuzione di misurazioni nei laboratori delle prestazioni consiste nel prevedere le prestazioni nell'ambiente di produzione. Il problema nella misurazione del consumo di energia in fase di produzione è costituito dai costi necessari per eseguire la misurazione su tutti i dispositivi. Tuttavia, esiste una strategia per ridurre il costo di misurazione del consumo energetico in fase di produzione, ossia misurare al livello di unità di distribuzione di alimentazione (PDU) e aggregare le letture delle apparecchiature multiple. Nella Figura 2 viene illustrata una lettura di energia di campionamento presa da una PDU con componenti multipli della stessa apparecchiatura su un'unità. Poiché è possibile calcolare il consumo medio di energia per server, questo mezzo di misurazione fornisce informazioni riguardo i consumi energetici di produzione.

Figura 2 Misurazione a livello di unità di distribuzione di alimentazione (fare clic sull'immagine per ingrandirla)

Una volta che ogni componente dell'apparecchiatura è stato misurato, le informazioni relative devono essere integrate nel database di gestione della configurazione. Se è troppo difficile, è possibile creare un database o almeno un foglio di lavoro Excel® con i dispositivi e il relativo consumo energetico. Man mano che il numero di dispositivi aumenta, si possono formulare delle stime per altre apparecchiature, in modo da creare un calcolo della capacità energetica globale. È necessario considerare che un server efficiente sul piano del consumo energetico utilizza oltre la metà del carico di alimentazione quando è inattivo rispetto a quando è al massimo carico. Se il server è vecchio ed esegue soluzioni obsolete, consuma grandi quantità di energia anche se inattivo. Questo è uno degli obiettivi più semplici per recuperare capacità energetica.

Se si desidera andare oltre, il passaggio successivo è calcolare l'energia per rack utilizzato nel datacenter. È inoltre necessario accertarsi di comprendere le proprie capacità energetiche e di raffreddamento quando l'ambiente viene modificato. Nel tempo, si inizierà a vedere l'apparecchiatura in termini di esigenze energetiche e non solo in base allo spazio che richiede. Lo spazio è un concetto facile: statico e visivo. I professionisti IT possono parlare facilmente dei server 1U, 2U e 4U, ma se si parla di server da 200 watt a fronte di server da 450 watt, gli stessi professionisti non sono più così ferrati. Si tratta di un nuovo linguaggio per le apparecchiature informatiche e ciò è evidente nei datacenter odierni. Molti datacenter, sebbene dispongano di spazio sufficiente per ospitare altri componenti, hanno già raggiunto le capacità energetiche massime.

Microsoft EnterpriseEngineering Center

Microsoft EnterpriseEngineering Center (EEC) recentemente ha aggiunto la misurazione energetica al proprio impianto. Situato presso il campus Microsoft di Redmond, WA, l'EEC (microsoft.com/windowsserver/evaluation/eec/default.mspx) è un centro che permette alle organizzazioni di collaudare complessi scenari informatici aziendali.

Con più di 40 milioni di dollari investiti in hardware e dispositivi collegati in rete (vedere la Figura 3), l'EEC può affrontare la riproduzione degli ambienti di produzione più complessi di aziende reali. Il gruppo è associato a provider di soluzioni di collegamento di rete, di archiviazione e di soluzioni client/server per offrire un insieme di tecnologie e piattaforme legacy all'avanguardia. Lo scopo è assicurarsi che ogni test fornisca un'accurata riproduzione dell'ambiente corrente dell'azienda cliente. L'ultimo servizio che è stato sviluppato all'interno della struttura fornisce un report dettagliato sui consumi energetici per le soluzioni allo scopo di fornire un benchmark di prestazione per watt.

Figura 3 Una delle numerose file nel laboratorio EEC (fare clic sull'immagine per ingrandirla)

Negli ultimi anni l'EEC ha visto molti operatori di datacenter a corto di capacità di alimentazione e raffreddamento per le apparecchiature. Le apparecchiature più all'avanguardia spesso presentano i più alti livelli di densità energetica, ciò ha aumentato il carico sugli impianti. Il personale dell'EEC ha sperimentato in prima persona i costi e il tempo necessari per aggiornare l'infrastruttura di alimentazione e raffreddamento. Dunque, per operare più efficientemente ed essere più efficaci dal punto di vista dei costi, l'EEC ha aggiunto la capacità di misurare l'energia per dispositivo.

Alcuni degli strumenti e delle apparecchiature utilizzati dall'EEC non erano ancora stati distribuiti quando questo articolo è stato scritto. Poiché si tratta di una nuova soluzione, l'EEC continuerà a sviluppare tecniche migliori, lavorando con clienti, produttori e team di sviluppo di Microsoft. L'EEC condivide i metodi che ha sviluppato finora direttamente con i clienti in modo da ricevere commenti immediati, consentendo ai clienti di creare dei propri parametri di riferimento.

Al contrario di quanto si pensi, i risultati non sono affatto ovvi. L'EEC ha condiviso alcuni dei risultati interessanti scoperti dal gruppo nell'utilizzo di funzionalità di monitoraggio energetico nei laboratori di prestazione dell'EEC:

1. 1. Lo spegnimento di un dispositivo non implica necessariamente la riduzione del consumo di energia, al contrario di quanto si possa pensare (vedere la Figura 4). In un caso, che riguarda l'hardware server, l'EEC ha scoperto un dispositivo che in realtà consuma 100 watt se spento, ma ancora collegato. Ciò ha sorpreso molte persone e l'EEC ha esaminato più volte la configurazione. Alla fine, è stato utilizzato un termometro a infrarossi per misurare la temperatura di entrata e uscita e verificare se il dispositivo consumava realmente 100 watt se spento.
2. Il software può incidere pesantemente sul consumo di energia. Su switch di rete identici, con le medesime configurazioni hardware e BIOS, l'esecuzione di software di rete diversi comporta una differenza del 21% nel consumo di energia. Le soluzioni di alta qualità con più processi e funzionalità attivate, ad esempio, gli strumenti di protezione e controllo, consumano spesso più energia rispetto alle copie di bassa qualità dello stesso prodotto.
3. Negli scenari di virtualizzazione, l'EEC ha misurato il consumo di energia a fronte dell'utilizzo di I/O e CPU per determinare quando un dato componente hardware massimizza le proprie prestazione per watt. L'EEC ha scoperto che la concentrazione dell'attenzione sull'utilizzo della CPU può condurre a troppe macchine virtuali caricate su una macchina fisica, diminuendo in realtà la prestazione complessiva per watt.
4. I dispositivi a densità più alta, come si può immaginare, presentano maggiori problemi relativi all'alimentazione e al raffreddamento. Quando vengono distribuiti sistemi ad alta densità, il personale degli impianti di alimentazione e di raffreddamento dovrebbe essere consultato il prima possibile. Questi dispositivi sono buoni candidati per i dispositivi di controllo energetico in fase di produzione se l'ambiente sarà vincolato dall'energia.
5. L'alimentazione elettrica doppia può consumare molta più energia dell'alimentazione elettrica singola.
6. Componenti hardware apparentemente identici con configurazioni uguali possono presentare dei consumi energetici estremamente diversi. Le differenze osservate erano talmente cospicue che il personale dell'EEC ha ricontrollato l'hardware per accertare che i componenti presentassero davvero la stessa configurazione.
7. La potenza in watt riportata sull'etichetta del prodotto non rappresenta i valori relativi ai consumi effettivi, ma la capacità stimata per gli alimentatori.
8. La gestione di un database dei test relativi al consumo di energia e i risultati per ciascun dispositivo e sottocomponente è essenziale per conservare i dati ed eseguire dei confronti.
9. Configurazioni diverse con la stessa quantità di RAM consumano quantità di energia differenti. Un numero minore di DIMM consuma generalmente meno energia, ad esempio 4 DIMM x 2 GB rispetto a 8 DIMM x 1 GB. Ma si sono registrati dei casi in cui un numero inferiore di DIMM consumava più energia.

Figura 4 Confronto del consumo di energia con dispositivo spento o acceso (fare clic per ingrandire l'immagine)

Conclusioni

Aggiungendo la capacità di misurare il consumo di energia nei laboratori delle prestazioni, è possibile iniziare la creazione di un proprio database relativo al consumo di energia per dispositivo con valori numerici accurati in relazione ai carichi reali. Una volta distribuite tali soluzioni, i risultati dovrebbero essere controllati in un sistema di feedback a circuito chiuso per determinare la precisione dei test eseguiti nel laboratorio delle prestazioni. Eseguendo i test di misurazione, l'EEC ha scoperto dei dettagli davvero interessanti da tenere in considerazione per filtrare il Greenwashing e scoprire la verità.

Questo metodo relativo alla misurazione nei laboratori delle prestazioni influenzerà il mercato globale iniziando a identificare i prodotti veramente efficienti dal punto di vista del risparmio energetico. Con il passar del tempo i produttori dovranno fornire dati più accurati a sostegno dei prodotti a risparmio energetico Al tempo stesso, i professionisti IT prenderanno in considerazione i watt per dispositivo come uno dei comuni criteri per decidere l'acquisto del prodotto. Ciò deve diventare una pratica comune, soprattutto per le aziende che comprano grandi quantità di server. Tuttavia, è possibile iniziare sin da oggi a considerare l'energia come una delle preziose risorse informatiche.

Mantenimento del raffreddamento nel datacenter

Il raffreddamento del datacenter offre un potenziale enorme per ridurre il consumo di energia. La quantità di calore che può essere generata in un datacenter è stupefacente, così come la quantità di energia utilizzata per mantenere l'hardware alla temperatura ideale. Ma se si desidera gestire correttamente il raffreddamento, risolvere i problemi e sviluppare soluzioni di raffreddamento più efficienti, è necessaria una soluzione di monitoraggio della temperatura. È utile prendere ad esempio la soluzione utilizzata dai datacenter Microsoft.

Microsoft Research ha creato una rete di sensori di temperatura per i datacenter che tiene conto del controllo di temperatura ottimizzato e consente anche di valutare gli eventuali miglioramenti del raffreddamento. Ad esempio, un datacenter Microsoft stava analizzando le cortine d'aria poste alla fine del corridoio per migliorare la separazione tra aria calda e fredda. Una volta installate le cortine, alcuni server hanno iniziato a segnalare problemi di surriscaldamento. Naturalmente, i tecnici addetti hanno aumentato il flusso di aria dall'impianto di raffreddamento per fornire una maggiore quantità d'aria fresca. Nonostante ciò, altri server segnalavano il medesimo problema. E tutti questi server erano posizionati nella parte inferiore del rack; questa parte è solitamente l'area più fresca di un sistema di raffreddamento a piano rialzato.

Utilizzando la rete di sensori, gli ingegneri hanno confermato che i rack erano più freschi nella parte superiore che in quella inferiore. Inoltre, hanno scoperto che l'aria calda proveniva dallo spazio caldo tra la parte inferiore del rack e il pavimento, una conseguenza del principio di Bernoulli. I tecnici hanno risolto facilmente il problema sigillando la parte inferiore del rack e riducendo la velocità del flusso dell'aria.

Ecco un esempio del tipo dei dati raccolti e analizzati dal Microsoft Enterprise Engineering Center nel corso dei test delle prestazioni. Di recente, l'EEC ha comunicato a Microsoft Research che era tutto pronto per eseguire un test di distribuzione. In un giorno il sistema è stato distribuito a 10 rack e per l'installazione è stata sufficiente un'ora di lavoro. L'EEC ora è in grado di studiare e comprendere meglio i problemi relativi al raffreddamento e la relazione con le prestazioni hardware.

Certo, il semplice controllo non rappresenta una soluzione. Ciò che è veramente importante è la capacità di individuare tipi di problemi che è possibile risolvere, di apportare delle modifiche e valutare le varie soluzioni per vedere se i risultati sono quelli previsti. Dopotutto, è meglio non essere presi alla sprovvista se la nuova soluzione di raffreddamento causa un inaspettato surriscaldamento dei rack.

Dave Ohara ha 26 anni di esperienza in campo tecnologico. Al momento lavora con diverse aziende che stanno implementando iniziative ecocompatibili.

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