Soluzioni per il monitoraggio dei parametri energetici e ambientali nei data center

Come attività di routine, registrano e registrano i dati vitali sull'utilizzo dell'energia e sulle condizioni ambientali, li mettono a disposizione degli specialisti dei data center e delle strutture a scopo di analisi e li avvertono dei valori critici. Da un lato, il rilevamento precoce di valori di temperatura problematici o di un'alimentazione fluttuante può evitare malfunzionamenti o tempi di inattività del sistema. D'altra parte, i sistemi non solo svolgono il ruolo di sistema di allarme precoce per i rischi corrispondenti, ma aiutano anche a rilevare i punti deboli dal punto di vista energetico o termico in un ambiente di data center. In questo modo, le soluzioni di monitoraggio forniscono i parametri decisivi per analizzare e infine ottimizzare l'uso delle risorse delle apparecchiature IT e dell'infrastruttura circostante. In definitiva, oltre a migliorare l'utilizzo della capacità, possono anche contribuire a un significativo risparmio energetico e a una corrispondente riduzione delle emissioni di CO2, con tutti i vantaggi economici ed ecologici che ne derivano. E questi sono tutt'altro che insignificanti, considerando che l'elettricità è uno dei fattori di costo in più rapida crescita nei data center. Nello studio "Consumo energetico e costi energetici di server e data center in Germania: tendenze attuali e potenzialità di risparmio fino al 2015". l'Istituto Borderstep stima l'aumento annuale dei costi dell'elettricità dal 2005 a una media del cinque per cento. A causa degli ulteriori effetti della transizione energetica e del costante aumento dei prezzi dell'elettricità, il tasso di incremento sarà molto più elevato nei prossimi anni.

Alla luce di queste numerose e valide argomentazioni a favore del monitoraggio dell'energia e dell'ambiente, la domanda che si pongono i responsabili dei data center non è di solito se utilizzare un sistema di questo tipo oggi o nel prossimo futuro, ma quale sia il più adatto a soddisfare le singole esigenze attuali e future.

Quali soluzioni esistono? 

Le forme di monitoraggio dell'energia e dell'ambiente e le soluzioni offerte sono diverse. Nella loro struttura di base, sono solitamente costituiti da un sistema di gestione basato su hardware, software o web e da moduli di misura o sensori, che svolgono le loro attività di misura come unità indipendenti o integrate, ad esempio, nelle ciabatte PDU. A seconda dei requisiti e della scelta della soluzione, negli ambienti dei data center è possibile creare una struttura di monitoraggio selettiva, in rete o a maglie strette. Convenzionalmente, i moduli di monitoraggio trasmettono i dati ambientali e di corrente registrati a una piattaforma di gestione proprietaria tramite una connessione seriale o un sistema bus. I dati vengono letti, registrati e convertiti e possono essere integrati in un sistema completo di gestione del centro dati tramite SNMP, Modbus, BACnet o altri protocolli. Una soluzione chiamata Packet Power, che gestisce la comunicazione tra il sensore e i moduli di misura e il trasferimento dei dati a un gateway SNMP o Modbus in modo completamente wireless e via radio, occupa una posizione speciale. Poiché si differenzia dalla maggior parte delle soluzioni presenti sul mercato, le sue modalità di funzionamento e le sue proprietà sono spiegate di seguito e messe a confronto con quelle delle tecnologie di monitoraggio convenzionali.

La tecnologia radio è stata a lungo socialmente accettata 

Prima di addentrarci nell'argomento, vogliamo togliere il vento dalle vele della fazione "la tecnologia wireless non ha nulla a che fare con il data center" che, sebbene piccola, può ancora farsi sentire in casi isolati: Le loro preoccupazioni, per lo più derivanti dal passato, riguardavano in singoli casi la compatibilità con altri dispositivi informatici o erano espresse come preoccupazioni generali sulla sicurezza. A ciò si contrappone il fatto che le attuali tecnologie radio, ad esempio 863-868 MHz, 902-927 MHz, 2,4 GHz o RFID, utilizzano percorsi di comunicazione, frequenze e protocolli specifici per paese e domanda o appositamente ottimizzati per il monitoraggio dei centri dati. Nel caso speciale, secondo il produttore Packet Power, tutte le comunicazioni sono a prova di intercettazione, distribuite su pacchetti e, a seconda dei requisiti, completamente crittografate. La tecnologia può coesistere bene con altri servizi radio presenti nell'edificio, ha un'elevata immunità alle interferenze e utilizza bande di frequenza dinamiche in cui non si verificano interferenze con altre apparecchiature del data center. Ulteriori caratteristiche e protezioni di sicurezza sono discusse più avanti.

Radio e cavo 

Con la soluzione di monitoraggio via radio, il modulo per la misurazione dei parametri di potenza è integrato direttamente nel cavo di alimentazione. Questo sostituisce semplicemente i cavi di rete convenzionali di cui sono dotati i dispositivi e i componenti IT. È possibile convertire di conseguenza i comuni cavi di alimentazione, le PDU e le scatole di derivazione per 110-240 VCA e 16, 32 o 63 ampere. È inoltre supportata l'integrazione dei dispositivi di misura in scatole di alimentazione e distributori per correnti monofase o trifase da 10 a 2000 ampere. La registrazione dei valori di corrente, come volt, ampere, watt, consumo di corrente, frequenza, fattore di potenza, potenza apparente o picchi di consumo, può essere suddivisa dal livello di distribuzione spaziale ai singoli dispositivi. Il monitoraggio dell'alimentazione è quindi più granulare rispetto a quando le apparecchiature vengono monitorate in gruppi tramite strisce plug-in PDU o come unità di distribuzione di grandi dimensioni in un rack, come avviene con altre soluzioni.

Installazione e configurazione

La differenza più evidente rispetto alle soluzioni convenzionali viene probabilmente percepita dagli specialisti dei centri dati o delle strutture durante l'implementazione del sistema radio: dopo che le unità per il monitoraggio ambientale sono state posizionate e attivate e i cavi di alimentazione con i moduli di misura integrati sono stati collegati, esse iniziano automaticamente a configurarsi, ad avviare le loro attività di misura e a scambiare i loro dati nella rete radio. In questo modo si eliminano i cablaggi e le operazioni di configurazione che normalmente si effettuano con altre soluzioni di monitoraggio.

I dati di misura della soluzione wireless vengono raccolti centralmente da un gateway, che li trasmette via SNMP o Modbus a un'interfaccia utente dedicata come software, applicazione web o cloud, oppure ad applicazioni di gestione di data center o edifici esistenti. Lo strumento di gestione del sistema elabora i dati di misurazione in rapporti effettivi e di tendenza sull'utilizzo dell'energia a livello di edificio, locale, distribuzione, rack o dispositivo e sui parametri ambientali per ogni locale, per fila di rack, rack o anche per i diversi livelli e altezze di un singolo armadio, e li visualizza graficamente. Attraverso la visualizzazione di cruscotti o in forma tabellare si possono leggere, ad esempio, i valori di consumo per ogni dispositivo IT, l'utilizzo delle distribuzioni e delle singole prese, nonché i valori di temperatura, pressione e umidità nei rack, i costi dell'elettricità e le emissioni di CO2. Come le piattaforme di gestione di altri sistemi di monitoraggio, consente di predefinire i valori di soglia per i valori critici di potenza e ambientali, in modo che, in caso di superamento, vengano attivati avvisi automatici tramite SNMP o e-mail.

Estensioni e capacità

Se sono previste estensioni, il nuovo modulo di misura ambientale o di corrente viene semplicemente collocato nella posizione desiderata o collegato a una distribuzione integrata nel cavo di rete o nella scatola di alimentazione in uscita. Le altre fasi, come già descritto, sono autoconfiguranti e quasi completamente automatiche. Una versione PMI del gateway converte e trasferisce i dati di un massimo di 250 moduli di monitoraggio. La versione enterprise gestisce fino a 2000 unità e oltre tramite più gateway. Impostando istanze aggiuntive del gateway, il numero di moduli di sensori e misure può teoricamente essere aumentato senza limiti. I moduli di monitoraggio esistenti di terze parti possono essere integrati nel sistema di gestione, a condizione che comunichino tramite TXT, HTML, CSV, XML, SNMP o Modbus over TCP.

Ridondanza e sicurezza

Come per i sistemi di monitoraggio via cavo, i dati di misura trasmessi vengono registrati e memorizzati con una marca temporale tramite uno strumento di gestione, in modo da essere sempre disponibili. Il trasferimento dei dati di misura può essere criptato come nelle soluzioni basate su cavo o IP. In caso di guasto alla rete o di interruzione dell'alimentazione, una funzione di keep-alive integrata nei moduli di monitoraggio della soluzione Packet Power protegge dalla perdita dei dati registrati. L'opzione di configurare una, due o più istanze di gateway di backup in aggiunta a un'istanza di gateway primario in un ambiente consente una ridondanza n volte superiore. Poiché i gateway sincronizzano i loro database tra loro in cicli di tempo molto brevi, i dati vengono conservati completamente anche in caso di interruzioni operative prolungate o di guasti a una linea di alimentazione.

Per garantire che solo le persone autorizzate abbiano accesso ai dati di misura e ai relativi registri e rapporti, è possibile impostare livelli di utilizzo e accesso gerarchicamente graduati tramite il sistema di amministrazione della soluzione wireless e, in genere, anche tramite la rispettiva applicazione di amministrazione dei sistemi di monitoraggio convenzionali. Oltre a una maggiore sicurezza, questo rappresenta anche un ulteriore vantaggio molto tangibile per i fornitori di colocation, hosting o housing, ad esempio: Hanno la possibilità di fornire ai propri clienti report dedicati sull'utilizzo e sulle prestazioni dell'energia o anche sulla fatturazione.

Conclusione

Le soluzioni per il monitoraggio dell'energia e dei parametri ambientali offrono ai responsabili dei data center una cabina di pilotaggio, per così dire, attraverso la quale possono fare tutto il possibile per utilizzare le risorse IT e l'energia in modo più efficiente e sostenibile e per risparmiare energia ed emissioni di CO2. Come strumento di misura e controllo, monitorano il consumo di energia e l'utilizzo dei distributori e degli alimentatori in uscita, nonché i valori ambientali. Avvisano in caso di irregolarità o sovraccarichi nell'alimentazione e in caso di interruzione dell'alimentazione.
I data center sono anche in grado di monitorare le prestazioni del data center e dell'alimentazione elettrica, nonché gli sviluppi sfavorevoli della temperatura e altre condizioni ambientali critiche. Inoltre, funzionano come uno strumento di ottimizzazione che mostra i limiti o le riserve di prestazioni e può preparare una migliore distribuzione del carico nel data center. Infine, ma non meno importante, tali sistemi sono ovviamente anche strumenti di valutazione con cui è possibile quantificare e verificare il successo delle misure per un uso più efficiente dell'elettricità. In questo campo, forniscono i valori misurati per una determinazione solida e continua del PUE (Power Usage Effectiveness) o per singoli KPI (Key Performance Indicators) o indicatori di prestazione per valutare l'efficienza del rapporto tra uso di energia e prestazioni nel proprio ambiente di data center.