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    Datacenter Modular: Crescimento e Vantagens

    Autor do Documento:
    Delta Power Solutions

    Assunto:
    Soluções de Infraestrutura para Datacenter

    Datacenter Modular

     

    Motivado pela computação na nuvem, Big Data ou a Internet das Coisas (IoT), a construção de um datacenter traz grandes expectativas para a empresa. Em um mercado tão imenso, um datacenter tradicional é “engessado” e pode oferecer desafios em sua flexibilidade e capacidade de expansão. Com o desenvolvimento dos negócios e o crescimento das aplicações, os inconvenientes em um datacenter tradicional têm aumentado gradualmente. Até então as soluções eram construídas como “uma solução por projeto” e “uma máquina para cada aplicação”. A empregabilidade de recursos era lenta e a densidade baixa. Os servidores dimensionados junto com os módulos auxiliares e sistemas de ventilação, tornando difícil qualquer expansão, pois uma pequena mudança poderia afetar o todo. Por fim, os sistemas num datacenter requerem mais gerenciamento remoto para atender às necessidades de desenvolvimento e ampliação dos negócios e aplicações. Eles se tornaram mais redundantes, e as fontes de alimentação e sistemas de refrigeração mal atendem as necessidades. É neste ponto que se faz necessário repensar toda a solução e trazer novos aprimoramentos.

    O datacenter modular é compartimentado e implantado de acordo com padrões tecnológicos. Todo o datacenter é dividido entre diversas áreas individuais. Cada área é dimensionada separadamente para sua escala, carga, configuração e etc., de acordo com um padrão unificado. Os sistemas de refrigeração, energia e gerenciamento em um datacenter modular são separados em departamentos e modulos de forma a assegurar que não interfiram uns nos outros e possam ser operados separadamente sem compartilhar recursos. Um módulo pode dar ao datacenter uma série de vantagens. “um datacenter colossal e integral é algo obsoleto” diz Michelle Bailey, uma pesquisadora de tendências de datacenter da IDC, uma empresa de pesquisa. Um datacenter modular tem o potencial de se tornar uma “abordagem virtualmente reconhecível” para construções de datacenter nos próximos 5 anos. Em qualquer negócio, independente do tamanho ou da indústria a que pertence, poderá construir um datacenter modular próprio, e expandi-lo de acordo com as demandas de TI.

     

    1. O impulso do mercado para a criação de micro datacenter modulares

    1.1 O anúncio de múltiplas políticas levam ao estabelecimento do conceito de datacenter modular.

    A criação de múltiplas políticas nacionais indica que o governo enfatiza a necessidade de melhor eficiência nos indicadores e aplicações de novos datacenters. Por outro lado, o excelente desempenho dos datacenter modulares no consumo de energia e as vantagens de sua contrução, planejamento de demanda por espaço físico tem estado alinhados com as políticas governamentais. Com isto, os datacenters modulares entraram em fase de rápido crescimento.

    1.2 Os fabricantes promovem o conceito de datacenters modulares

    As políticas nacionais muitas vezes atraem os fabricantes tradicionais de UPS para o mercado de datacenter modulares. Todos os maiores fabricantes tem promovido o conceito de datacenters modulares e lançado produtos relacionados. A Delta Electronics e outros vários fabricantes possuem soluções para datacenters modulares como o InfraSuite, as quais são plenamente esperadas por clientes deste mercado.

    1.3 Produtos com vantagens levam clientes a preferir datacenters modulares

    Com o aumento crescente dos custos de energia, muitos negócios tem o desejo de controlar a eficiência do uso de energia e, ao mesmo tempo, controlar seus custos energéticos, que influenciam diretamente nas operações e negócios. Um datacenter modular é mais vantajoso que um tradicional no aspecto dos custos de construção civil. Ele é montado na forma de módulos pré-fabricados, contratos de construção total (turnkey) e gestão são, em média, 30% menores que os datacenter tradicionais. Graças à pré-fabricação empregam-se apenas poucas semanas para finalizar a construção, muito menos que o tempo usado na construção de um datacenter tradicional, e o início das atividades é garantido.

    Datacenters modulares podem ser expandidos rapidamente ou instalados em instalados temporariamente em locais remotos para atividades temporárias. Durante a construção, um datacenter totalmente funcional pode entrar em atividade após a entrega da energia, água e redes. Consequentemente, muitos clientes, incluindo empresas de internet, operadoras de telefonia e grandes empresas tem experimentado o emprego de soluções com datacenters modulares. Por exemplo, empresas da internet como IBM, Microsoft e Google tem indicado a montagem de datacenter modulares. Empresas locais de internet como Baidu, Alibaba, Tencent e operadoras relacionadas tem usado datacenters modulares em seus novos datacenters. Eles conseguiram benefícios na redução do tempo construção e nos custos de energia.

     

    2. Definições e características dos centros de dados modulares

    Datacenters modulares são dimensionados para suportar as mudanças dos servidores tais como computação na nuvem, virtualização, centralização e alta densidade, elevar a eficiência operacional do datacenter reduz o uso de energia e proporciona o atendimento de metas de expansão rápida com interferência nula. Datacenter modulares consistem de variados módulos independentes com uma única interface de entrada/saída. Módulos em diferentes compartimentos podem criar duplicidade entre si e um datacenter totalmente funcional se estabelece através da combinação de módulos interativos. Datacenters modulares são integrados, padronizados, otimizados e inteligentes, com infraestrutura altamente adaptável ao ambiente computacional e com alta disponibilidade.

    No futuro os datacenters modulares irão atender à mais urgentes necessidades de TI, tais como padronização, modularidade, design virtual, infraestrutura dinâmica (flexibilidade e elevada taxa de uso de recursos) gestão inteligente 7/24 (automação de processos, datacenter inteligente), suporte à continuidade dos negócios, serviços de TI partilhados (estruturas, informações e aplicações compartilhadas entre negócios), respondendo rapidamente às alterações de necessidades dos negócios (fornecimento de recursos sob demanda), datacenters verde (economizadores de energia e redutores de carbono) e daí por diante.

     

    3. Os datacenters modulares podem resolver problemas que os datacenters tradicionais enfrentam

    3.1 Problemas que os datacenters tradicionais enfrentam

    3.1.1 Longo tempo para entrega da construção

    O tempo de entrega de uma construção inclui o planejamento, projeto, instalação de sistemas e o início das operações do datacenter. Experiências anteriores mostraram que este período normalmente é estimado em anos. A figura 1, abaixo, mostra uma agenda típica para um projeto deste tipo. Inúmeros processos são necessários para um projeto deste tipo, portanto o prazo é bastante extenso. De acordo com a situação atualizada da construção, as decisões são feitas com base na construção da infraestrutura, preparação, implantação e conclusão de fases. Um período de ao menos 400 dias é usualmente necessário parra finalizar uma construção deste tipo.

    Período básico de construção de datacenters

     

    Fig. 1. Período básico de construção de datacenters

     

    • Período decisório: Inclui uma pesquisa preliminar de potencialidades e uma pesquisa definitiva. A estimativa de investimento é confirmada nesta etapa.
    • Período de preparação: inclui o planejamento, projeto e preparação para a construção do datacenter.
    • Período de implantação: Inclui a aquisição de equipamentos, construção, instalação e preparação para a produção. A montagem e a instalação são cruciais para a conversão dos projetos em edificações físicas. Após a preparação e a montagem, um relatório inicial deve ser oferecido ao departamento de construção e a construção não deve ser iniciada sem a aprovação. Preparativos para início das operações são realizados nas fases de preparação e implantação. A maior parte do trabalho será realizada na fase de implantação.
    • Período de conclusão: Inclui os ajustes, testes operacionais, inspeções de aceitação e ajustes finais do trabalho.

    Cerca de 400 dias são necessários para a construção de um datacenter. Se ocorrerem imprevistos pode haver atrasos. Em tempos em que as necessidades dos negócios mudam rapidamente este tipo de programação não se aplica bem nem é aceitável, pois em geral os clientes desejam construir seus datacenters em poucos meses não em poucos anos.

    3.1.2 Expansibilidade reduzida

    A capacidade de expansão é crucial para a adaptabilidade dos negócios. A capacidade do sistema deve ser projetada considerando o pior cenário futuro permissível nos negócios. Entretanto, uma construção desproporcional pode acabar sendo feita devido a inabilidade de prever necessidades 3 ou 4 anos a frente. Outra solução que é ainda pior e preocupante seria uma construção muito conservadora considerando apenas as necessidades atuais onde expansões seriam feitas à custa dos negócios com incremento dos custos operacionais. Pesquisas mostram que atualmente a taxa de uso da capacidade da infraestrutura dos datacenter é menor que 50%, de fato, cerca de um terço da capacidade é utilizada. Pense sobre isto: se supõe que o ROI de um projeto será de três vezes o investimento e que dois terços do investimento possam ser usados para outros projetos da empresa a fim de criar outros retornos.

    3.1.3 Elevado consumo de energia

    Uma imensa quantidade de energia é necessária para a operação de um datacenter. Na construção de um datacenter tradicional problemas com o fornecimento de energia elétrica, refrigeração, fluxo de ar e gerenciamento raramente são levados em consideração. O índice PUE(Eficiência do Uso de Energia)de muitos datacenters é muito elevado, e eles usualmente usam equipamentos simples de gestão ambiental, de boa confiabilidade. Entretanto, a eficiência destes equipamentos usualmente é baixa, e o PUE de tais instalações é usualmente maior que 2,0 ou mais alto, isto significa que metade da energia usada no datacenter é usada pela carga de TI e a outra metade usada pela infraestrutura física e crítica como internet, energia, refrigeração e iluminação.

    3.1.4 Dificuldades na operação e manutenção do datacenter

    As operações de TI e manutenção enfrentam diversos problemas. Há históricos de baixa qualidade de serviços. A extensão destes leva a um custo irracional de manutenção e serviços. Pessoas encarregadas pela operação e manutenção nem sempre entendem bem a abrangência dos negócios e recursos, sem contar a administração. Sem um especialista para gerenciar serviços o caos pode se instalar tanto no sistema de relatórios como na solução de falhas. O pessoal de TI necessita lidar com volumes enormes de dados e relatórios estatísticos são importantes para encontrar alternativas para a otimização das operações e a manutenção dos sistemas, mas as rotinas gerais de TI, suas operações, manutenção e gestão nem sempre são efetivas para coletar estes dados estatísticos.

    3.2 Vantagens de um datacenter modular

    3.2.1 Rápida implantação e curto período de montagem

    Datacenters modulares tornam possíveis períodos curtos de projeto e implantação. A estrutura do sistema pode ser racionalmente desenhada através dos objetivos. Por exemplo, o arranjo físico dos módulos das unidades pode ser feito através da seleção do tipo e número dos equipamentos necessários para a TI. Produzir módulos em larga escala levaria a manter produtos ociosos, mas a um tempo de entrega rápido. Métodos de conexão padronizados reduzem a mão de obra no campo e reduzem o tempo de conexão e configuração durante a instalação. Os módulos podem ser conectados e testados em fábrica da mesma forma que seriam em campo. O tempo exigido para ajustes do sistema se torna menor do que nunca. O datacenter é projetado para atender as necessidades atuais de TI, e apenas umas poucas estruturas de menor porte do tipo tradicional são necessárias, reduzindo o tempo de implantação futura. O período de construção de um datacenter modular é substancialmente reduzido. Então, levaria entre 7 e 8 meses para construir um datacenter tradicional mas apenas 2 ou 3 meses para construir um datacenter modular.

    3.2.2 Elevado investimento e múltiplas fases de implantação

    Uma vez que mais datacenters podem ser adicionados a uma estrutura modular, entre um e dez módulos podem ser construídos, dependendo das necessidades de otimização de TI na configuração do datacenter. A solução com datacenters modulres tem mostrado evidentes reduções de custo e serviços no ambiente de datacenter. Como referência, uma empresa de “colocation” com um centro de internet de grande escala (IDC - Internet Datacenter) tem preocupações com a quantidade de racks e o nível de proteção energética exigidos pelos clientes, ou com pedidos urgentes por recursos adicionais, o datacenter modular é a melhor solução nestas circunstâncias.

    3.2.3 Módulos padronizados, estáveis e confiáveis

    Datacenters modulares adotam design padronizado e altamente integrado para tornar o sistema mais estável. Adicionalmente, datacenter modulares podem permitir configurações como N, N+1 e 2N a fim de dar suporte redundante se o cliente assim desejar para atingir os níveis mais elevados do nível TIA-942 Tier 4.

    3.2.4 Proteção ambiental e conservação de energia

    O custo de energia durante o tempo de vida de um datacenter é uma alta porcentagem do seu custo de propriedade, ou TCO (Total Cost of Ownership). Ao planejar uma infraestrutura com base apenas nas necessidades atuais de TI e adicionando módulos novos módulos de acordo com o crescimento torna os usuários aptos a fornecer módulos apenas para os equipamentos necessários e a energia poupada durante o serviço é bastante alta. Um datacenter modular permite uma melhor relação entre capacidade, demanda de energia e sistemas de refrigeração, melhorando a eficiência e reduzindo o sobre-dimensionamento. A taxa de conversão de energia de um módulo é da ordem de 95.4%*. Adotando uma interface padrão e uma arquitetura modular se economiza energia significativamente e atingem-se metas de conservação de energia no sistema. Unidades de refrigeração em corredor, ou “In-row” são usadas para suprir o ar diretamente nos pontos mais quentes. Isto reduz a distância do fluxo de ar e melhora e eficiência, resolvendo problemas com os pontos quentes. A contenção do ar no corredor frio previne a interferência dos distúrbios devidos ao contato do ar quente com o ar frio e das perdas do poder de refrigeração. Comparados aos datacenters tradicionais, a eficiência de refrigeração de um datacenter modular é até 12%(*) mais alta. O PUE apresenta uma queda para menos de 1,5 graças à combinação entre sistemas de água gelada e sistemas livres de refrigeração.

    3.2.5 Gerenciamento inteligente e operação altamente eficiente

    Um sistema inteligente de gerenciamento é capaz de proporcionar economia de energia e redução de consumo para os clientes. Ele concretiza uma gestão apurada do consumo da energia em diversos níveis do datacenter e sinaliza com precisão pontos de consumo que exigem atenção através de múltiplos relatórios. Plantas otimizadas na economia de energia são apontados pelas análises “Big Data” como prédios e datacenters verdes. Uma excelente gestão de ativos é implantada dentro do ciclo de vida dos ativos de rede “full-network” a fim de casar informações em tempo real com o gerenciamento de dados. É útil aos clientes estabelecer planos de manutenção dos ativos a fim de obter alertas antecipados sobre a situação dos ativos. Os planos podem ser ajustados dinamicamente e planos otimizados que refletem o cenário atual podem gerar dados para o melhor gerenciamento dos ativos.

     

    4. Definição dos produtos modulares e componentes de sistema

    Os módulos são aplicáveis aos datacenters nas duas seguintes categorias:

    (1) Datacenter parcialmente pré-fabricado:

    O datacenter parcialmente pré-fabricado é uma mistura de módulos pré-fabricados (racks, refrigeração, cabeamento e gerenciamento) e partes construídas e forma “tradicional”.

    (2) Datacenter totalmente pré-fabricado:

    Um datacenter totalmente pré-fabricado é constituído de módulos (fontes de energia, racks, refrigeração, cabeamento e ggerenciamento) totalmente preparados antecipadamente e fornecidos como um único bloco isolado. Os módulos são divididos em partes e transportados para o local, onde são então, unidos. Este datacenter requer suporte de alguma infraestrutura externa como geradores, “chillers” e sistemas como as linhas de distribuição de energia.

    *Nota: Os dados foram avaliados pela Delta GreenTech.

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