Solutions de surveillance des paramètres électriques et environnementaux dans les centres de données

l s'agit d'un travail de routine qui consiste à collecter et à enregistrer des données vitales sur l'utilisation de l'électricité et les conditions ambiantes, à les mettre à la disposition des spécialistes des centres de calcul et des installations à des fins d'analyse et à les avertir en cas de valeurs critiques. D'une part, la détection précoce de valeurs de température problématiques ou d'une alimentation électrique fluctuante permet de prévenir les pannes de système ou les temps d'arrêt. D'autre part, les systèmes ne remplissent pas seulement le rôle d'un système d'alerte précoce en cas de risques correspondants, mais aident également à détecter les points faibles énergétiques ou thermiques dans l'environnement d'un centre de données. Les solutions de surveillance fournissent ainsi les paramètres décisifs permettant d'analyser et d'optimiser l'utilisation des ressources des appareils informatiques et de l'infrastructure qui les entoure. En fin de compte, elles peuvent contribuer à une meilleure utilisation des capacités, à des économies d'énergie significatives, à une réduction des émissions de CO2 et à tous les avantages économiques et écologiques qui en découlent. Et ces derniers sont loin d'être négligeables si l'on considère que l'électricité est l'un des facteurs de coûts qui augmentent le plus rapidement dans les centres de données. Dans l'étude "Consommation et coûts énergétiques des serveurs et des centres de données en Allemagne : tendances actuelles et économies potentielles d'ici 2015". l'institut Borderstep chiffre l'augmentation annuelle des coûts de l'électricité à 5 % en moyenne depuis 2005. En raison des autres effets du tournant énergétique et de l'augmentation constante des prix de l'électricité, le taux d'augmentation sera encore bien plus élevé dans les années à venir.

Au vu de ces nombreux et solides arguments en faveur de la surveillance de l'alimentation et de l'environnement, les décideurs des centres de calcul ne se demandent généralement pas s'ils doivent utiliser un tel système aujourd'hui ou dans un avenir proche, mais plutôt lequel est le mieux à même de répondre aux exigences individuelles actuelles et même futures.

Quelles sont les solutions ? 

Les formes de surveillance de l'électricité et de l'environnement et les solutions proposées à cet effet sont très variées. La structure de base se compose généralement d'un système de gestion matériel, logiciel ou basé sur le web et de modules de mesure ou de capteurs qui effectuent leurs activités de mesure soit en tant qu'unités autonomes soit, par exemple, intégrés dans des barres d'alimentation PDU. Selon les exigences et le choix de la solution, il est ainsi possible de mettre en place une structure de surveillance ponctuelle, en réseau ou à mailles serrées dans les environnements de centres de données. De manière conventionnelle, les modules de surveillance transmettent les données électriques et environnementales collectées à une plateforme de gestion propriétaire via une connexion sérielle ou un système de bus. Les données y sont lues, consignées et converties, et peuvent ensuite être intégrées dans un système de gestion global du centre de données via SNMP, Modbus, BACnet ou d'autres protocoles. Une solution particulière, appelée Packet Power, assure la communication des modules de capteurs et de mesure entre eux ainsi que le transfert de données vers une passerelle SNMP ou Modbus, entièrement sans fil et par radio. Comme elle se distingue de la plupart des solutions disponibles sur le marché, son fonctionnement et ses caractéristiques sont expliqués dans la suite de l'article et comparés à ceux des technologies de surveillance conventionnelles.

La technologie sans fil est depuis longtemps acceptée 

Avant d'entrer véritablement dans le vif du sujet, il convient de couper un peu l'herbe sous le pied de la "fraction de la technologie sans fil qui n'a rien à faire dans un centre de données", certes peu nombreuse mais encore audible dans certains cas : Leurs inquiétudes, pour la plupart nourries par le passé, portaient dans certains cas sur la compatibilité avec d'autres appareils informatiques ou s'exprimaient en termes de sécurité. Il faut savoir que les technologies radio actuelles, par exemple 863 à 868 MHz, 902 à 927 MHz, 2,4 GHz ou RFID, utilisent des voies de communication, des fréquences et des protocoles spécifiques à chaque pays et à chaque besoin ou optimisés spécialement pour la surveillance des centres de données. Dans le cas particulier, selon le fabricant Packet Power, l'ensemble de la communication est protégée contre les interceptions, répartie sur des paquets et, selon les exigences, entièrement cryptée. La technologie peut bien coexister avec d'autres services radio dans le bâtiment, dispose d'une grande résistance aux interférences et utilise des bandes de fréquences dynamiques qui ne provoquent pas d'interférences avec d'autres appareils dans le centre de données. Les caractéristiques de sécurité et les fonctions de protection supplémentaires sont décrites plus en détail ci-dessous.

Radio vs câble 

Dans la solution de surveillance par radio, le module de mesure des paramètres électriques est directement intégré dans le câble d'alimentation. Celui-ci remplace simplement les câbles d'alimentation conventionnels dont les appareils et composants informatiques sont équipés d'origine. Les câbles d'alimentation, les PDU et les boîtiers de sortie courants pour 110 à 240 VAC et 16, 32 ou 63 ampères peuvent être modifiés en conséquence. L'intégration des dispositifs de mesure dans les boîtiers d'alimentation et les répartiteurs pour le courant monophasé ou triphasé de 10 à 2000 ampères est également prise en charge. La saisie des valeurs de courant, comme les volts, les ampères, les watts, la consommation de courant, la fréquence, le facteur de puissance, la puissance apparente ou les pics de consommation, peut être décomposée depuis le niveau spatial de distribution jusqu'aux appareils individuels. La surveillance de l'alimentation est ainsi plus granulaire que lorsque l'équipement est surveillé de manière groupée via des barrettes PDU ou regroupé en rack en tant que grande unité de distribution, comme c'est le cas avec d'autres solutions.

Installation et configuration

La différence la plus marquante par rapport aux solutions traditionnelles est la mise en œuvre du système radio : une fois que les unités de surveillance de l'environnement ont été placées et activées et que les câbles d'alimentation avec les modules de mesure intégrés ont été connectés, celles-ci se configurent automatiquement, commencent à mesurer et échangent leurs données sur le réseau radio. Le travail de câblage et de configuration habituel des autres solutions de surveillance est ainsi supprimé.

Les données de mesure de la solution sans fil sont centralisées au niveau d'une passerelle et transmises via SNMP ou Modbus à une interface utilisateur dédiée sous forme de logiciel, d'application web ou cloud, ou à des applications existantes de gestion de centres de données ou de bâtiments. L'outil de gestion natif transforme les données de mesure en rapports réels et en tendances sur l'utilisation de l'électricité au niveau du bâtiment, de la pièce, de la distribution, du rack ou de l'appareil, ainsi que sur les paramètres environnementaux pour chaque pièce, par rangée de racks, par rack ou pour les différents niveaux et hauteurs dans une seule armoire, et les présente sous forme de graphiques. Grâce à des affichages de tableaux de bord ou sous forme de tableaux, il est ainsi possible de lire par exemple les valeurs de consommation pour chaque appareil informatique, l'utilisation des distributions et des différents départs ainsi que les valeurs de température, de pression et d'humidité au niveau des racks, les coûts d'électricité et les émissions de CO2. Comme les plateformes de gestion d'autres systèmes de surveillance, il permet de prédéfinir des seuils pour les valeurs critiques de courant et d'environnement, de sorte que leur dépassement déclenche des alertes automatiques par SNMP ou par e-mail.

Extensions et capacités

Si des extensions sont prévues, le nouveau module de mesure de l'environnement ou de l'électricité est simplement placé à l'endroit souhaité ou intégré dans le câble d'alimentation ou le boîtier de sortie et raccordé à une distribution. Les autres étapes se déroulent, comme nous l'avons vu, de manière autoconfigurée et presque entièrement automatique. Une version PME de la passerelle convertit et transfère les données de jusqu'à 250 modules de surveillance. La version Enterprise gère jusqu'à 2000 unités et plus via plusieurs passerelles. La mise en place d'instances de passerelle supplémentaires permet théoriquement d'augmenter sans limite le nombre de modules de capteurs et de mesure. Les modules de surveillance existants de fournisseurs tiers peuvent être intégrés dans le système de gestion, à condition qu'ils communiquent via TXT, HTML, CSV, XML, SNMP ou Modbus via TCP.

Redondance et sécurité

Comme pour les systèmes de surveillance par câble, les données de mesure transmises sont horodatées et enregistrées via un outil de gestion, de sorte qu'elles restent disponibles à tout moment. Le transfert des données de mesure peut être crypté dans le système radio, tout comme dans les solutions câblées ou basées sur IP. En cas de perturbation du réseau ou de panne de courant, une fonction "Keep-alive" intégrée dans les modules de surveillance de la solution Packet-Power empêche la perte des données collectées. L'option d'installer une, deux ou plusieurs passerelles de secours supplémentaires en plus d'une passerelle primaire dans un environnement permet de créer n fois plus de redondance. Comme les passerelles synchronisent leurs bases de données à des cycles temporels très courts, les données sont entièrement préservées, même en cas de panne prolongée ou de défaillance d'une chaîne d'approvisionnement.

Afin de s'assurer que seules les personnes autorisées ont accès aux données de mesure et à leurs protocoles et rapports, il est possible de mettre en place des niveaux hiérarchiques d'utilisation et d'accès via le système de gestion de la solution sans fil et, plus généralement, via l'application d'administration des systèmes de surveillance conventionnels. Outre la sécurité accrue, cela représente un autre avantage très concret pour les fournisseurs de colocation, d'hébergement ou de logement, par exemple : Ils ont ainsi la possibilité de mettre à la disposition de leurs clients des rapports dédiés sur l'utilisation de l'énergie et les performances ou encore des décomptes.

Conclusion

Les solutions de surveillance des paramètres électriques et environnementaux offrent aux responsables des centres de calcul un tableau de bord leur permettant d'actionner tous les leviers afin d'utiliser les ressources informatiques et l'énergie de manière plus efficace et durable et d'économiser de l'électricité et des émissions de CO2. En tant qu'outil de mesure et de contrôle, ils surveillent la puissance absorbée et l'utilisation des distributions et des départs ainsi que les valeurs environnementales. Ils avertissent en cas d'irrégularités ou de surcharges dans l'alimentation et en cas de compression de puissance.
Les données sont ensuite analysées et analysées dans le cadre de l'évaluation des performances. Ils font également office d'outil d'optimisation qui montre les limites ou les réserves de puissance et peut préparer une meilleure répartition de la charge dans le centre de calcul. Enfin et surtout, ces systèmes sont également des outils d'évaluation qui permettent de chiffrer et de vérifier le succès des mesures prises pour une utilisation plus efficace de l'électricité. Dans ce domaine, ils fournissent les valeurs de mesure pour une détermination solide et continue du PUE (Power Usage Effectiveness) ou pour des KPI (Key Performance Indicators) individuels ou des indicateurs de performance pour évaluer l'efficacité du rapport entre l'utilisation de l'énergie et la performance dans son propre environnement de centre de calcul.