Efficienza energetica nei centri di calcolo LNF primo passo: misure Ing. Ruggero Ricci INFN-LNF WS CCR 2009 Roma 18/6/2009

Equivalenze energetiche, economiche ed ambientali 1 kWh costa 15,7 €cent (costo medio, al 4/08 in MT) 1 TeP (tonnellata equivalente di petrolio)= 4545 kWh elettrici 1 kWh = 650 g di CO 2 1 kW x 1 anno ≈ 2 TeP ≈ 12 Barili di petrolio 5,7 ton CO 2 1 W x 1 anno costa 1.37 € 1 kWanno costa 1375 €

Costo di funzionamento del singolo apparecchio CPU 1U dual core Potenza nominale PSU 600 W Coeff utilizzazione 70% ->420 W DC a regime permanente Rendimento nominale 80% (marcato 80 gold) Potenza assorbita dalla rete= 420/0,8= 525 W Costo annuale di funzionamento: 721 € Per la sola EE fornita alla macchina. Ma manca il costo energetico per il raffreddamento, il condizionamento e distribuzione dell’energia e gli ausiliari Proviamo ad applicare il criterio di costo energetico alle apparecchiature più vecchie per capire se “conviene” mantenerle in produzione

Attori del progresso per il risparmio energetico nei DC EU Data Data Center Code of conduct Redatto dal Joint Research Center della Commissione Europea EU Stand-by Initiative

PUE/DCiE: Parametri di valutazione dell’efficienza dei Data Canter Total Facility Power IT Equipment Power DCiE = X 100% What % of facility power is delivered to my IT equipment? Power Transformer Switchgear UPS Battery Backup etc. Cooling Chillers CRACs etc. IT Equipment Servers Storage Telco etc. PUE & DCiE For Efficient Facilities DCP For The Work You Do Total Facility Power IT Equipment Power Total Facility Power IT Equipment Power PUE = How efficient is my facility in delivering power to IT equipment? Power Usage Effectiveness Data Center infrastructure Efficiency

Uso degli indicatori energetici Typical PUE = 2.0 Google Data Center ‘E’ PUE = 1.16 Da un’indagine di LBNL 2007 la quota di cooling varia da 0,4 a 1,2 Da un’indagine di Uptime Institute su 85 DC stima media PUE = 2,5, i migliori 1,6 Il carico IT comprende anche le perdite degli alimentatori *Reference: Silicon Valley Leadership Group, Data Center Energy Forecast, Final Report July, 2008 Google E Data Center energy-weighted average PUE results from Q2-Q1’09 (to 3/15/09)

Esempio: costo per EE di un TIER2 Dimensionamento tradizionale senza Free Cooling Carico informatico:100 kW PUE2.0 Il carico per condizionamento e ausiliari è pari a quello informatico Costo per energia elettrica: 100 kW x 2.0 x 8760 h x 0,157 €/kWh= €/anno Di cui circa €/anno per il condizionamento Largo margine per interventi migliorativi che si ripaghino con ritorno immediato

Quanto vale il PUE dei nostri CED ? Misuriamo e confrontiamo i PUE dei nostri CED Misurare per migliorare PUE= Ptot/Pcalcolo Pcalcolo= Potenza fornita alle apparecchiature informatiche = P in uscita all’UPS P tot= Potenza al punto di consegna, o somma delle potenze fornite in ingresso sui vari punti di consegna MA: La potenza è variabile Soprattutto per il CDZ Calcoliamo il PUE Medio come:

Fornitura EE (Contatore) Chiller Ausiliari CDZ, Fan coils, pompe UPS Carico IT Perdite UPS Situazione semplice Lettura del contatore e Misure dell’UPS per il carico informatico

Fornitura EE Chiller Ausiliari CDZ, Fan coils, pompe UPS Carico IT Normale Carico IT UPS Carico AUX UPS Utenze extra DC Perdite UPS

Difficoltà pratiche 1.Molteplicità di alimentazioni 2.Promiscuità di impianti che alimentano altri servizi 3.Assenza di strumenti di misura Riusciamo a conoscere il vero consumo annuo del nostro DC (kWh) ? E la parte relativa al condizionamento ? Si può valutare ad es. a partire dalle letture dei contaore dei compressori dei chiller

Efficienza del processo informatico Useful Work Total Facility Power DCP = How Much Work Can My IT Equipment Do, In My Facility? Data Center Productivity Secondo UPTIME INSTITUTE il 10% - 30% dei server oggi non produce nulla ! Definizione in fase di regolamentazione internazionale La maggior parte dei server aziendali sono utilizzati al di sotto del 20 % (indagine LBNL 2007)

Active Power Management Soluzioni per la riduzione dei consumi dei server a livello di: Livello processore: AMD propone una regolazione della tensione e della frequenza di clock del processore ottenendo una riduzione dei consumi del 75% in stato Idle Livello sistema operativo: Microsoft Window Server 2008 Livello element manager: HP e IBM Sistemi di terze parti: es. PDU per la gestione remota dell’alimentazione.

PC e Power management L’hardware è progettato per gestire cicli on-off PC DESKTOP Potenze medie Conven zionale ENERGY STAR Qualified "active" mode115 W109 W "idle" mode84 W60 W "sleep" mode6 W4 W "off" mode3 W2 W Fonte: LBNL2007 elaborato da Energy Star * 8 ore al giorno per 210 giorni lavorativi

Quanti PC/MAC lavorano ai LNF ? nodi attivi Dom 21/1/07 Lun 22/1/07 Nodi IP connessi alla rete il 21 e 22 gennaio 2007 (compreso SAC). Fonte Servizio di Calcolo Inventario PC/mac da tavolo (no NB) ai LNF al 31/12/06 Circa 600 postazioni fisse con meno di 6 anni (escluso SAC ) Restano permanentemente attivi 1200 nodi IP (compresi SAC, macchine calcolo, stampanti, strumenti ecc...) Indagine 2007

Attività per il gruppo di lavoro Monitoraggio dei consumi energetici dei DC INFN Elaborazione di criteri di valutazione delle performance energetiche di un sistema di calcolo Scheda di valutazione economica per l’acquisto di apparecchiature informatiche Costo energia elettrica in relazione alla vita attesa Performance energetiche a carico parziale Ottimizzazione dell’efficienza energetica dei sistemi di raffreddamento Promuovere minicorsi di “ottimizzazione energetica” per gli operatori Aderiamo al codice di condotta EC ? Contatti con altri “gruppi” avviati sullo stesso settore

Altri gruppi in azione in Italia Politecnico di Milano -> Green-IT Caspur Costruttori apparati INFN…. > Bando Minambiente

Riferimenti