EL AUGE DE LOS CENTROS DE DATOS Y EL INCREMENTO DE TEMPERATURA

El aumento de la temperatura de funcionamiento afecta a la fiabilidad de la fibra óptica en el Centro de Datos

Por Bernard Lee

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Las palabras de moda en la TIC (Tecnologías de Información y Comunicación) de la industria son: Análisis de Grandes Datos, La Nube e Internet de las Cosas. Todas ellas alimentan el mercado floreciente de los Centros de Datos a un ritmo alarmante en todo el mundo. El informe de Cisco pronosticó que, para el año 2018, serán procesadas en la nube de los centros de datos más de las tres cuartas partes (78%) de las cargas de trabajo y el 22% en los centros de datos tradicionales. Aunque, en líneas generales, el volumen de trabajo en los Centros de Cómputo casi se duplicará (1,9 veces) del 2013 al 2018, y las cargas de trabajo en la nube prácticamente se triplicarán (2,9 veces) en el mismo período. La densidad de carga de trabajo (es decir, el volumen de trabajo por servidor físico) en la nube de los centros de datos fue de 5,2 en 2013 y se espera un crecimiento de 7,5 para 2018.

Los grandes desafíos generan grandes oportunidades. Cuando se le pregunta a un operador de un Centro de Datos “¿cuál es el mayor desafío en la gestión del Centro de Datos?”, la respuesta, sin lugar a dudas, será “el costo asociado al sistema de climatización (HVAC, ventilación, calefacción y aire acondicionado)”. El costo anual asociado a la climatización ascenderá a varios millones de dólares y, en consecuencia, el elemento más importante será el aumento del costo energético, el cual muchos operadores de estos centros desean ver reducido. Pero ¿por qué es tan costosa la climatización en los centros de datos? Históricamente, basados en prácticas que se remontan a la década de los 50, los centros de datos han utilizado sistemas de refrigeración de precisión para controlar rigurosamente el ambiente del interior, dentro de límites estrictos y las 24 horas del día. Sin embargo, el aumento del costo energético, junto con el inminente gravamen a las emisiones de carbono, es el motivo por el cual muchas organizaciones vuelven a examinar la eficiencia energética y los razonamientos existentes que conducen las prácticas en los centros de datos. Por lo tanto, se plantea la siguiente pregunta: "¿Es preciso que el ambiente en los centros de datos esté muy frío todo el tiempo?"

Con el paso del tiempo, la industria de la TI ha trabajado en nuevas innovaciones para ampliar los rangos de temperatura y humedad permitidos. Generalmente, se acepta que operar a temperaturas de trabajo más altas que las típicas puede tener un impacto negativo en la fiabilidad de los sistemas eléctricos y en la electrónica. Sin embargo, el efecto de las condiciones del entorno operativo sobre la fiabilidad y la vida útil de los sistemas informáticos ha sido mal entendido por los operadores y por los usuarios de la TI. El uso de una dotación medioambiental más laxa dará lugar a una reducción potencial de algunos costos operativos asociados a los sistemas de climatización de un centro de datos. En particular, aquellos que no requieren de una planta de refrigeración mecánica basada en enfriadores y que dependen de economizadores que resultan significativamente menos costosos tanto para construir como para operar. Uno de los sistemas de refrigeración adoptados es la tecnología de refrigeración libre conocida como “Air-side Economization”. ¿Es considerable el impacto en el ahorro? El vicepresidente de Gartner, David Cappuccio, estima que al elevar la temperatura en 1 ° F se puede ahorrar alrededor del 3% mensual en los costos de energía. ¿Cuál sería la temperatura ideal sin comprometer la fiabilidad? ¿Cuán caliente podemos operar con los dispositivos, sin aumentar las posibilidades de fracaso? Con el objeto de establecer pautas térmicas en la industria de las instalaciones de centros de datos y TI, en 2004, la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) presentó un documento orientativo con las primeras recomendaciones sobre los niveles de humedad y temperatura, documento que luego fue actualizado en 2008, con el fin de reflejar los nuevos rangos permitidos, según se muestra en la Tabla 1

table-1Table 1 – ASHRAE Guideline

En sus directrices generales, ASHRAE define dos rangos de funcionamiento: "Admisible" y "Recomendado". Si se opera dentro del rango Recomendado, puede ofrecerse máxima fiabilidad y vida útil en la medida en que las condiciones de temperatura y humedad ambiente afecten a estos factores, además de reducir al mínimo el consumo energético del dispositivo. El rango Admisible permite operar el equipo de cómputo con mayor tolerancia, al mismo tiempo que acepta algunos "riesgos potenciales de fiabilidad”, debido a la descarga electrostática (ESD), corrosión o fallos causados por la temperatura y, al mismo tiempo y como consecuencia, existe la posibilidad de un aumento del consumo energético. Sin embargo, en la industria, muchos servidores soportan rangos de temperatura y humedad mayores a los establecidos en el Rango Admisible de la pauta ASHRAE 2008. Es importante destacar que las directrices de ASHRAE 2008 representan solo el consenso entre el cruce de servidores, lo que permite que equipos de diferentes proveedores funcionen eficazmente bajo un único régimen operacional en el mismo centro de datos. En 2011 ASHRAE actualizó nuevamente su guía para definir dos clases adicionales de operaciones en los centros de datos, brindando, tanto a proveedores como a usuarios, pautas de funcionamiento con límites admisibles de temperatura superiores a 40 ° C y 45 ° C, respectivamente.

Google es una de las empresas que centró su atención en las temperaturas de operación elevadas. Erik Teetzel, uno de los directores del Programa de Energía en Google, dijo: "La directriz que le damos a los operadores de los centros de cómputo es la de subir el termostato. El centro de datos de Google en Bélgica ha operado, desde 2008, pasando los límites de temperatura de trabajo permitidos, sin ningún tipo de refrigerador, utilizando solo economizadores de aire en ciertos períodos del año en los que la temperatura podría elevarse hasta 95 °F o 35 °C. Demasiado caliente para las personas, pero no para las máquinas que siguen trabajando muy bien. Los estudios realizados por Intel y Microsoft han demostrado que la mayoría de los servidores funcionan bien con temperaturas elevadas y con el aire exterior, disipando así los temores sobre mayores tasas de fallos de hardware. De hecho, Dell dijo recientemente que le garantiza a sus servidores el funcionamiento en ambientes con temperaturas cálidas que alcancen los 45 °C (115 ° F), temperatura de operación que supera en 20 °C la recomendada por ASHRAE. Por lo tanto, la adopción global de temperaturas de funcionamiento elevadas es inevitable en los centros de datos.

figure-3 Figura 3 – Material de mala calidad, incapaz de soportar las pruebas ambientales ¿Qué clase de infraestructura pasiva será aceptable en un Centro de Datos? ¿El uso de temperaturas de funcionamiento elevadas será una amenaza para la fiabilidad? Por fortuna, en las infraestructuras pasivas no es extraño que se opere a una temperatura de 45°. Los proveedores de componentes acreditados siempre los prueban a altas temperaturas de funcionamiento, cumpliendo por igual las normas internacionales CEI 61753-1 y Telcordia GR-326-CORE. La fiabilidad del producto está siendo llevada al extremo en algunos sistemas de pruebas cuando las muestras se someten a un envejecimiento térmico acelerado, para así emular en aproximadamente 20 años la vida útil del mismo, este tiempo de vida es considerado razonable para una infraestructura pasiva, a diferencia de los equipos activos, cuyo tiempo de vida útil es de aproximadamente 5 años. Algunos tienen un tiempo de vida más corto antes de ser reemplazados por una versión más actualizada. Los componentes pasivos, tales como cables de conexión, cables troncales, conectores, adaptadores, bandejas y tubos, no se sustituyen con tanta frecuencia. En algunos casos, la infraestructura pasiva que se encuentra en el Centro de Cómputo desde el comienzo de sus operaciones no será reemplazada debido a fallos en los componentes, sino cuando esta no cumpla con las especificaciones de rendimiento requeridas, Figura 3. En esencia, la adopción de temperaturas de funcionamiento elevadas en los Centros de Datos es inevitable, solo tenemos que garantizar que todo lo que hoy diseñamos e instalamos esté en condiciones de afrontar estos nuevos desafíos.