Computação sustentávelFiltrando o greenwashing

Dave Ohara

Sumário

A necessidade dos números
Medindo o uso da energia
Fator de potência
Medindo na produção
O Microsoft Enterprise Engineering Center
Conclusão

Existe um número incrível de produtos e soluções sendo comercializados como ecológicos, econômicos em termos de energia e mais eficientes. Todo esse marketing gera uma confusão no mercado quanto ao que realmente é amigável ao meio ambiente. Mesmo depois de avaliar as especificações de vários produtos, é difícil, se não impossível, para um profissional de TI

determinar qual equipamento deve ser usado quando o impacto ambiental é uma grande preocupação. Quando você assiste a todas as demonstrações, as grandes economias de energia são sempre realçadas, e isso o leva a pensar ser fácil justificar a atualização com base no ROI (retorno do investimento). Afinal, as economias de energia devem reduzir o TCO (custo total de propriedade).

A migração feita por empresas de todos os tipos para rotular praticamente tudo como ecológico e explorar o interesse atual em soluções ecológicas acarretou o conceito de "greenwashing", que se refere a uma promessa excessiva de benefícios ao meio ambiente. E o que há de verdade nas economias de energia? Isso não é tão evidente quanto, digamos, instalar novas lâmpadas econômicas na sua casa.

À medida que aumentam os esforços de uma TI sustentável e o mercado de equipamento de TI ecológico se expande, muitas pessoas e organizações passam ao resultado final da implantação de laptops, desktops e servidores que economizam energia e do uso da virtualização tendo em vista a redução no consumo de energia. Ainda são poucas as organizações que realizam auditorias de energia para determinar os benefícios reais daquilo que compraram.

Embora o cenário ideal seja medir ativamente o ambiente de produção, isso também pode ser caro. Se você não estiver pronto para iniciar a medição na produção, ainda poderá obter um avanço fazendo a auditoria de energia no início do processo, nos seus laboratórios de desempenho e avaliação. (A maioria das empresas conta com um laboratório ou grupo responsável por testar e avaliar equipamentos antes de fazer uma aquisição.) Assim é possível agregar desempenho em termos de energia como um dos critérios de teste e, em seguida, levar esses resultados em conta nas decisões de compra sem depender dos números fornecidos pelos fabricantes. Assim, enquanto testa, você cria seu próprio banco de dados de consumo de energia de dispositivos. Dessa forma, é possível ignorar o greenwashing e ver, você mesmo, o que funciona.

Obviamente, devo ressaltar que, se quiser números muito precisos da operação sob a carga real, você precisará monitorar o ambiente de produção. Quanto mais rápido você começar a monitorar o ambiente de produção, melhor para a organização e os resultados finais. Esse processo será essencial para o sucesso a longo prazo.

A necessidade dos números

Em uma situação ideal, haveria testes independentes que avaliariam o desempenho por watt dos dispositivos de hardware sob cargas de usuário reais. Mas o setor se encontra nos estágios iniciais de desenvolvimento e implantação de testes como esses. E os que já estão disponíveis, como, por exemplo, o parâmetro de comparação SPEC Power, ainda são incipientes. A eficácia com que esses testes de energia funcionarão, uma vez prontos, é algo ainda a ser observado. Mas, assim como acontece com qualquer teste, os fabricantes aprenderão como modificar seus equipamentos tendo em vista os melhores resultados.

Profissionais de TI experientes aprenderam a questionar testes realizados por laboratórios de testes. E assim como as empresas automobilísticas se preocupam em enviar seus melhores carros para os testes em pista, os fornecedores de TI não se esquecem de mandar as configurações mais eficientes de seus equipamentos para os testes de energia.

Considere os testes de virtualização em uso na comparação de um grupo de servidores provisionados em excesso, onde não foi feita nenhuma consolidação de servidor para demonstrar os benefícios da virtualização. Os fornecedores negligenciam a informação de problemas como, por exemplo, os potenciais efeitos de reverberação em projetos de economia de energia como a virtualização. Basicamente, isso se refere ao momento em que a eficiência energética diminui e a demanda cresce em decorrência disso, o que motiva e aumenta o uso da energia. Ao ver uma solução como, por exemplo, a virtualização propalada como a solução para todos os problemas em termos de economia de energia, você deve suspeitar. De fato, você precisa saber como tudo funciona em conjunto e quais serão os efeitos em cascata com o passar do tempo.

E como você descobre o caminho certo para a organização? Há muitos consultores prontos para realizar avaliações a um determinado custo. Mas existem algumas desvantagens importantes nessa abordagem. Você realmente deseja passar a experiência da eficiência para alguém fora da organização? Você quer contar com um consultor que deseja manter um contrato de longa duração e criar uma dependência em relação ao serviço que ele presta?

Você poderia transformar isso em um projeto enorme e ter dezenas de pessoas envolvidas na determinação da estratégia de sustentabilidade ambiental. Não ceda à tentação de escolher um espaço no ambiente e começar a medir. Embora a intenção esteja no lugar certo, a abordagem não tem lógica, uma vez que se trata apenas de uma ação aleatória. Você precisa saber a verdade sobre onde está o consumo de energia e em que ponto é possível obter um impacto.

Medindo o uso da energia

Você precisa pensar de um modo novo no que está funcionando. Os profissionais de TI sabem quando uma peça de hardware não está funcionando se, digamos, um serviço está desativado. Mas e quando uma peça do hardware não está funcionando corretamente em relação ao consumo de energia? É provável que isso não seja detectado porque a maioria das organizações não tem dados para estabelecer um parâmetro de eficiência energética.

Como você consegue esses números? Algumas pessoas sugerem a necessidade de um controle de energia. No entanto, isso requer alguém que possa transitar pela organização da empresa e seja técnico em assuntos de energia. Um método mais simples e viável é adicionar ferramentas de medição da energia a funções existentes em laboratórios de desempenho.

Existem vários dispositivos de medição de energia. Infelizmente, no momento, não há nenhum perfeito para um laboratório de desempenho de TI. Em um cenário mais simples, é possível usar um Watts Up Pro. Trata-se de um dispositivo USB que fornece medição de energia embutida em 120 V. Outro dispositivo é o Smart-Watt, um dispositivo para consumo de energia que pode ser usado em rede cuja tensão é de 100 a 240 V e a amperagem, de 15 a 30 A. Os dispositivos Smart-Watt também estão disponíveis com sensores de temperatura e umidade para medir fatores ambientais. Na seqüência, temos os dispositivos para análise de energia industriais como, por exemplo, o Extech Appliance Tester 380801 e o Fluke 345 Power Clamp. Você não deve enfrentar nenhum problema para encontrar dispositivos como esses que atendam às suas necessidades dos testes em laboratório.

Fator de potência

Caso seja novato na medição de energia, é importante que você compreenda o conceito do fator de potência. O fator de potência de um sistema elétrico CA é definido como a razão entre a potência real e a potência aparente, sendo fornecido em um número entre 0 e 1. Potência real (watts) é a capacidade do circuito de realizar o trabalho. A VA (potência aparente) é o produto da corrente e da tensão no circuito.

Você talvez esteja se perguntando por que isso é importante. Observe a Figura 1. A fotografia mostra um dispositivo de monitoramento de energia da Smart Works sendo usado para comparar a eficiência energética de um laptop, uma lâmpada e um capacitor. Uma lâmpada apresenta uma carga de 50 watts e 50 VA para um fator de potência igual a 1,0. Um capacitor com carga capacitiva total usa 2 watts de carga e 193 VA para um fator de potência igual a 0,01. O laptop está usando 22 watts de potência, mas apresenta 48 VA, o que resulta em um fator de potência de 0,47. O baixo fator de potência do laptop se dá por conta de um projeto de alimentação ineficiente e possivelmente é resultante de uma meta em termos de custo de produção.

Figura 1 Consumo de energia de um laptop, uma lâmpada e um capacitor (Clique na imagem para ampliá-la)

Com tanto interesse na eficiência energética, os fornecedores agora estão procurando melhorar o desempenho de fontes de alimentação sob condições esperadas. Caso compare o fator de potência de um equipamento existente com o de um novo equipamento, você talvez descubra ser possível conseguir mais potência simplesmente escolhendo soluções com fontes de alimentação mais eficientes e fatores de potência maiores.

Medindo na produção

O objetivo da medição dos resultados no laboratório de desempenho é prever o desempenho no ambiente de produção. O problema na medição do consumo de energia na produção é o custo obrigatório à medição de todos os dispositivos. No entanto, uma estratégia para reduzir o custo da medição de energia em produção é medir a PDU (unidade de distribuição de energia) e agregar várias leituras de equipamento. A Figura 2 mostra uma leitura de energia de exemplo feita em uma PDU com várias peças do mesmo equipamento em uma só unidade. Como o consumo de energia médio por servidor pode ser calculado, esse meio de medição proporciona números do consumo de energia para produção.

Figura 2 Medindo uma unidade de distribuição de energia (Clique na imagem para ampliá-la)

Assim que cada peça do equipamento é medida, as informações sobre a alimentação devem ser integradas ao banco de dados para gerenciamento da configuração. Caso isso seja muito difícil, é possível criar um banco de dados próprio ou pelo menos uma planilha do Excel® que liste os dispositivos e seu consumo de energia. À medida que começa a acumular mais dispositivos, você poderá preencher estimativas quanto aos demais para criar um cálculo de capacidade geral de energia. Tenha em mente que um novo servidor econômico consumirá menos da metade da carga de energia quando ocioso em comparação com o pico. E se você tiver servidores antigos com soluções obsoletas em execução, eles consumirão uma quantidade significativa de energia, mesmo quando ociosos. Trata-se de um dos objetivos mais fáceis para recuperar capacidade em termos de energia.

Caso queira dar continuidade aos esforços de melhoria, a próxima etapa é calcular a potência por rack usada no data center. Você também deve compreender as capacidades quanto à potência e à refrigeração ao alterar o ambiente. Com o passar do tempo, você começará a ver o equipamento em termos de potência, e não apenas observando o espaço que ele exige. Espaço é um conceito simples: é estático e visual. Profissionais de TI podem prontamente analisar servidores 1U, 2U e 4U, mas basta começar a falar sobre servidores de 200 watts em comparação com servidores de 450 watts, e você verá que os mesmos profissionais de TI não se sentem tão confortáveis em relação ao assunto. Essa é uma nova linguagem para equipamentos de TI, evidente nos data centers atuais. Muitos têm bastante espaço para mais equipamentos, mas já atingiram a capacidade máxima quanto à potência.

O Microsoft Enterprise Engineering Center

O EEC (Microsoft Enterprise Engineering Center) adicionou recentemente recursos para medição de energia a suas instalações. Localizado no campus corporativo da Microsoft em Redmond, Wash., o EEC (microsoft.com/windowsserver/evaluation/eec/default.mspx) é um campo de teste avançado para os ambientes de computação mais complexos.

Com mais de US$ 40 milhões em equipamentos de hardware e sistema de rede (consulte a Figura 3), o EEC é capaz de suportar as mais complexas recriações de ambientes de produção corporativos reais. O grupo tem parcerias com muitos fornecedores líderes de soluções em sistema de rede, armazenamento e cliente/servidor para oferecer uma combinação de tecnologias de ponta e plataformas herdadas. O objetivo é garantir que cada teste seja um reflexo preciso do ambiente atual do cliente. O mais recente serviço em desenvolvimento nas instalações são relatórios sobre o consumo de energia das soluções para fornecer um parâmetro de comparação por watt.

Figura 3 Uma das muitas fileiras no laboratório do EEC (Clique na imagem para ampliá-la)

Nos últimos anos, o EEC viu muitos operadores de data center ficarem sem energia e refrigeração para o equipamento. Um equipamento avançado normalmente carrega uma grande demanda de energia, o que coloca as instalações sob mais risco. A equipe do EEC compreendeu inicialmente os custos e o tempo envolvidos na atualização da infra-estrutura de energia e refrigeração. Assim, para operar de maneira mais eficiente e ser mais econômico, o EEC agregou a possibilidade de medir a energia por dispositivo.

Algumas das ferramentas e dos equipamentos usados pelo EEC não estavam à disposição no momento em que este artigo foi escrito. Por se tratar de uma nova solução, o EEC continuará desenvolvendo técnicas melhores, trabalhando com clientes, fornecedores e equipes de desenvolvimento da Microsoft. O EEC compartilha os métodos já desenvolvidos até agora diretamente com os clientes para já conhecer seus comentários, o que permite aos clientes criar parâmetros de comparação próprios.

E não pressuponha a obviedade dos resultados. O EEC compartilhou alguns dos resultados mais interessantes obtidos pelo grupo ao usar recursos para monitoramento da energia nos laboratórios de desempenho do EEC:

1. Desligar um dispositivo não necessariamente reduz tanto o consumo de energia quanto você poderia esperar (consulte a Figura 4). Em um caso envolvendo um hardware de servidor, o EEC descobriu um dispositivo que consumia, de fato, 100 watts quando desligado, mas ainda conectado. Isso surpreendeu muitas pessoas, e o EEC testou a configuração várias vezes. Eles acabaram usando um termômetro infravermelho para medir as temperaturas interna e externa e notaram que o dispositivo, realmente, consumia 100 watts quando desligado.
2. O software pode apresentar um impacto significativo sobre o consumo de energia. Em comutadores de rede idênticos, com hardware e configurações de BIOS idênticos, a execução de softwares de rede diferentes apresentava 21 por cento de diferença no consumo de energia. Soluções de alta tecnologia com mais processos e recursos habilitados como ferramentas de segurança e monitoramento costumam consumir mais do que similares inferiores.
3. Em cenários de virtualização, o EEC mediu o consumo de energia em comparação com o uso de E/S e da CPU para determinar quando uma determinada peça do hardware maximiza o desempenho por watt. O EEC descobriu que menos atenção no uso da CPU poderia acarretar o carregamento de muitas máquinas virtuais em uma máquina física, o que acaba diminuindo o desempenho geral por watt.
4. Dispositivos de maior densidade, como já esperado, têm mais problemas de energia e refrigeração. Durante a implantação de sistemas de maior densidade, a equipe nas instalações de energia e refrigeração deve ser consultada com a maior antecedência possível. Esses dispositivos podem ser bons candidatos a contarem com dispositivos para monitoramento de energia próprios, caso você saiba que o ambiente terá restrições quanto à potência.
5. Fontes de alimentação duplas podem consumir consideravelmente mais energia do que uma fonte de alimentação única.
6. Peças de hardware aparentemente idênticas com configurações idênticas podem apresentar uma diferença significativa no consumo de energia. As diferenças observadas foram significativas o suficiente para a equipe do EEC verificar novamente o hardware e garantir que elas estavam configuradas realmente da mesma forma.
7. As classificações em watts na placa de identificação do produto não são números de consumo reais, e sim a capacidade estimada para fontes de alimentação.
8. Manter um banco de dados de testes e resultados de consumo de energia por dispositivo e subcomponente é essencial para que haja informações e dados comparativos.
9. Configurações diferentes de quantidades equivalentes de RAM consomem volumes de energia distintos. Menos DIMMs normalmente consomem menos energia – por exemplo, 4 DIMMs de 2 GB em comparação com 8 DIMMs de 1 GB. Mas houve casos em que menos DIMMs consumiram menos energia.

Figura 4 Comparação de energia entre ligado e desligado (Clique na imagem para ampliá-la)

Conclusão

Adicionando a possibilidade de medir o consumo de energia nos laboratórios de desempenho, é possível começar a acumular um banco de dados próprio do consumo de energia por dispositivo com números precisos referentes a cargas reais. Ao implantar essas soluções, você deve auditar os resultados usando comentários fechados a fim de determinar a precisão dos testes em laboratório de desempenho. Como o EEC aprendeu executando testes de medição próprios, existem alguns detalhes realmente interessantes que podem ser observados para ajudar você a filtrar o greenwashing e descobrir a verdade.

Esse método de medição em laboratórios de desempenho influenciará o mercado como um todo a começar a identificar o que é verdadeiramente mais econômico. E, com o passar do tempo, os fabricantes acharão necessário fornecer dados mais precisos quanto ao que se considera econômico de energia. Da mesma forma, com o tempo, os profissionais de TI falarão normalmente sobre watts por dispositivo como critério de aquisição. Isso precisa ser uma prática comum, especialmente para empresas que compram grandes quantidades de servidores. No entanto, é possível dar o primeiro passo, começando a pensar hoje mesmo na energia como um dos recursos de TI mais importantes.

Mantendo a refrigeração no data center

A refrigeração do data center oferece um enorme potencial para reduzir o consumo de energia. É impressionante o calor que pode ser gerado em um data center e quanta energia se usa para manter o hardware refrigerado. Mas se quiser gerenciar a refrigeração com êxito, corrigir problemas e desenvolver soluções em refrigeração mais eficientes, você precisará de uma solução em monitoramento de temperatura. Considere a solução usada nos data centers da Microsoft.

A Divisão de Pesquisa da Microsoft criou uma rede de sensores de temperatura destinada aos data centers que proporciona um melhor controle de temperatura e também permite a avaliação de vários aperfeiçoamentos de refrigeração. Por exemplo, um data center da Microsoft estava avaliando as cortinas de ar ao final do corredor para melhorar a divisão entre ar quente e ar frio. Depois que as cortinas foram instaladas, alguns servidores começaram a enviar alarmes de superaquecimento. Naturalmente, os engenheiros de operação aumentaram o fluxo de ar saído do sistema de refrigeração para proporcionar mais ar frio. Para sua surpresa, porém, mais servidores enviaram alarmes de superaquecimento. E todos esses servidores estavam na parte inferior do rack – a parte de baixo, claro, costuma ser a área mais refrigerada em um sistema de refrigeração acima do chão.

Usando a rede de sensores, os engenheiros confirmaram que os racks estavam mais refrigerados na parte de cima, com a parte inferior do rack permanecendo mais quente. E logo imaginaram que o ar quente estava saindo do corredor quente entre a parte inferior do rack e o chão – resultado do princípio de Bernoulli. Eles corrigiram facilmente o superaquecimento vedando a parte inferior do rack e diminuindo a velocidade do fluxo de ar.

É exatamente esse tipo de dados que o Microsoft Enterprise Engineering Center coleta e analisa ao fazer o teste de desempenho. Assim, o EEC notificou recentemente a Divisão de Pesquisa da Microsoft de que estavam prontos para um teste de implantação. Em um dia, o sistema foi implantado em 10 racks, e a instalação demorou apenas uma hora para ser concluída. Agora o EEC pode estudar e compreender melhor os problemas de refrigeração e sua relação com o desempenho do software.

Obviamente, o simples monitoramento não é uma solução em si. O ganho real está na possibilidade de encontrar áreas com problemas que possam ser corrigidas, fazer alterações e avaliar várias soluções para ver se elas apresentam os resultados esperados. Afinal, você não desejará ser surpreendido quando a nova solução em refrigeração causar superaquecimento nos racks inesperadamente.

Dave Ohara tem 26 anos de experiência em tecnologia. Atualmente ele trabalha com várias empresas na implementação de iniciativas ecológicas.

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