Mejorando la eficiencia energética del Centro de Datos

La visión del centro de datos en los últimos 4 años ha cambiado de forma radical.

Hace años, se consideraban vitales ciertas características,  la eficiencia energética era una mas de aquellas ideas que sería recomendable estudiar en lo posible.

Hoy en día, la eficiencia enegética, es la piedra angular del diseño de un centro de datos.

Conforme la densidad de proceso  aumenta, el consumo por metro cuadrado tambien lo hace en la misma proporción.

Hace unos años en cada rack se disponían, pongamos 15 servidores mientras hoy en día podemos encontrar rakcs con 50 de estos elementos.

Servidores en formato rack de 1 U de espesor, chasis blades, virtualización…son todas ellas, tecnologías que han aumentado el rendimiento de las plataformas del CPD, pero como siempre, todo tiene una contrapartida y en este caso pasa por un consumo eléctrico que crece de forma desproporcionada.

Según algunos estudios casi la mitad de la energía consumida por el data center, se dedica a refrigeración.

El calor generado en cada armario es desproporcionado y exige nuevas medidas para disminuir, en lo posible, dicho efecto.

Una característica muy util y utilizada en el diseño de los últimos centros de datos pasa por construir cámaras de gran altura y conductos que provoquen el llamado “efecto chimenea”, de modo que la extracción del calor, de los “pasillos calientes”, en muchos casos se puede llegar a realizar por medios naturales (aprovechando el efecto de convección y aspiración natural de la “chimenea” creada) y en otros disminuirá la cantidad de energía necesaria para evacuar el aire caliente.

Del mismo modo, conductos  dispuestos de diferentes formas y aprovechand, en la construcción, la dirección natural del viento, permiten aportar “aire fresco”, al centro de datos, disminuyendo así el esfuerzo a desarrollar por los grupos de climatización.

Ya se realizan pruebas para acumular agua de lluvia para ser aprovechada en el control de humedad de las salas, pero dependerá de la climatología del lugar de construcción así como la época del año, para que dicha inversión sea mas o menos efectiva.

Cual será la próxima idea que permita ahorrar un puñado de Kw/hora?

El departamento de gestión de CPD y Sistemas de vSolutions.es, busca de forma contínua, soluciones que permitan optimizar el consumo eléctrico y la huella ecológica de la compañía. Es por ello que nuestras PDUs, tienen capacidad de monitorización de cada toma de corriente individual y disponemos de sistemas de gestión para evitar el consumo residual de dispositivos cuando están apagados. Las salas autocontenidas de clustering (desde las que servimos BKOl, vOffice, Disaster Recovery & SaaS Solutions), balancean y redistribuyen el consumo entre ellas para un menor desperdicio de la energía que consumimos.

Rendimiento,RAID, Redundancia y otras “Rs” del mundo del almacenamiento

Nota: Trataremos el tema sin entrar en ciertas implicaciones técnicas y primando la comprensión del mismo

Cuando se almacena un fichero en un disco, las porciones de dicho archivo se distribuyen por la superficie de los platos.

Llegado el momento de recuperar la información, el disco gira y el cabezal va recuperando la información.

Se puede dar el caso de que se requiera mas espacio, mas rendimiento o ambas cosas y para ello se precisa distribuir la información de diferentes formas y atendiendo a ciertos esquemas.

Siguiendo con el ejemplo del fichero, imaginemos que podemos unir dos discos duros en una entidad lógica de modo que para el sistema operativo no sean vistos como dos discos de 1 TB sino que se comporten como un solo disco de 2TB.

Además de aprovechar mejor el espacio, esta unión permite un aumento de rendimiento. El porqué, reside en que a la hora de escribir en nuestro “disco lógico de 2 TB”, la controladora distribuye la información entre ambos discos físicos con lo cual contamos con el doble de cabezales para escribir y/o leer la información y cada uno de éstos solo tiene que gestionar la mitad de la misma.

Si en vez de dos son 8… …queda claro que a mayor número de discos (o de “ejes”, que es la expresión comúnmente utilizada), la velocidad y tamaño aumentan aproximadamente en la misma proporción.

Bien, el esquema descrito es uno de los sistemas mas simples de lo que se conoce como RAID (Conjunto de siglas  cuyo significado es:”Redundant Array of Inexpensive Disks”).

Los tipos de RAID se describen según un número y el descrito anteriormente es el conocido como RAID0 (“RAID CERO”).

A priori este sistema parece perfecto pues permite crecer en rendimiento y velocidad conforme se aumenta el número de discos, si bien tiene sus problemáticas asociadas…

Supongamos que queremos aprender una frase de memoria.

La frase podría ser:  “El patio de mi casa es particular, cuando llueve se moja, como los demás”

Ahora piense que dicha frase se almacena en un conjunto de dos discos dispuestos en RAID0, pero por una eventualidad, uno de los discos se estropea. A partir de dicho momento la frase podría quedar del siguiente modo:

“E ptod m cs e priua, uad luv smj ,cm ls dms”

Queda patente que la información que podemos recuperar a partir del segundo disco es insuficiente para poder interpretarla y por tanto nos lleva a una conclusión:

“En un sistema RAIDo se crea una entidad lógica en la que no hay redundancia de información y por tanto la pérdida de uno de los discos, implica la pérdida del total de la información del conjunto RAID“.

Es por ello, que este tipo de disposición sea utilizado cuando se precisa gran velocidad y capacidad pero no como almacenamiento definitivo de los datos.

Si lo que buscamos es disponer de la información aun cuando un disco se estropee, existen otros tipos de RAID. En este caso veamos el denominado RAID1 (“RAID UNO”).

Sencillamente un RAID1 se compone de dos discos de modo que lo que se escribe en uno se duplica en el otro. Esto implica que la información se duplica. Por tanto precisamos el doble de disco que el tamaño preciso a utilizar. (Disponemos de dos discos de 1 TB lo que hace que la inversión sea de DOS TERABYTES, aunque el sistema operativo solo ve un disco lógico de 1TB).

Con el RAID1, no se aumenta el rendimiento en escritura pero si se ve mejorado en lectura de los datos ya que cada uno de los discos puede leer la mitad de la información.

Una de dos: Si nos decidimos por RAID0 conseguimos espacio y rendimiento pero poca seguridad, mientras que con RAID1 seguridad pero sin aumentar ostensivamente el rendimiento.

Bien, existe la posibilidad de combinar ambos tipos de RAID en los que se conoce como RAID0+1 (no confundir con RAID10, similar pero no igual).

Con dicha configuración precisamos mas capital ya que el conjunto mínimo para poder realizarlo es de 4 discos.

Con los dos primeros creamos un RAID0.

Realizamos la misma operación con los otros dos.

Ahora disponemos de dos discos lógicos de 2 TB cada uno.

Con estos discos lógicos realizamos un RAID1, duplicando lo que haya en uno sobre el otro.

Conclusiones: invertimos en 4 TB de disco, resultando que la capacidad usable por el sistema operativo será de 2 TB, consiguiendo aumentar el rendimiento mediante los RAID0 y mantener la seguridad ante la rotura de un disco mediante el RAID1.

Esta configuración, es ampliamente utilizada en sistemas de CAD/CAM, diseño 3D, edición de vídeo profesional, donde se precisa un alto desempeño del sistema de disco conservando la seguridad de los datos, si bien exige adquirir el doble de capacidad física de disco que la que nos será necesaria y visible desde el sistema operativo.

Es por esto último que existen otros tipos de RAID, ampliamente utilizados como es el caso del RAID5.

En esta configuración, el conjunto mínimo de discos a utilizar es de 3.

La información se escribe por lo que denominamos “bandas”, y se consigue aumentar el rendimiento (aunque no tanto como con el RAID0), y la seguridad ante roturas de un disco.

Esto se consigue mediante a adicion de un elemento de paridad en cada banda, que permita obtener la información perdida aun cuando falta parte de ésta.

Pongamos un ejemplo sencillo:

Imagine que la paridad es una suma (suele ser una operación binaria denominada XOR, pero para una mejor compresión usaremos una simple suma) y deseamos escribir en nuestro sistema de disco la siguiente secuencia de números: 1, 25, 30, 42, 14, 12

Recordemos que como mínimo el RAID5 tendrá 3 discos.

En el primer disco escribimos el primer dato 1
En el segundo disco escribimos el segundo dato 25
En el tercer disco ESCRIBIMOS LA PARIDAD DE LOS ANTERIORES 1 + 25 = 26 (el dato que escribimos en el tercer disco es el 26)

Hemos completado una banda de escritura.
Seguimos y fijémonos ahora además en que discos escribiremos los datos:

En el primer disco escribimos el dato 30
En el tercer disco escribimos el dato 42
En el segundo disco escribimos la paridad de los datos anteriores: 30+42= 72 (La paridad de esta banda se graba en el segundo disco)

Hemos completado otra banda, y seguimos escribiendo

En el segundo disco escribimos el dato 14
En el tercer disco escribimos el dato 12
En el primer disco escribimos la paridad de los datos anteriores: 14+12= 26 (La paridad de esta banda se graba en el primer  disco)

De este modo la configuración queda del siguiente modo:

Disco1    Disco2    Disco3

D_______D______P

D_______P______ D

P______ D_______D

La información referente a la paridad de distribuye entre los discos.

En caso de rotura de un disco, podemos seguir operando ya que con la información y paridad restantes en los otros dos discos, la controladora puede calcular el dato que falta.

Disco1    Disco2    Disco3

1_______25_____26              BANDA1

30______72____ 42           BANDA2

26 ______14_____12           BANDA3

Supongamos que se estropea el disco 1.

Disponemos del segundo dato de la secuencia que es el 25 pero nos falta el primero. La controladora realiza esta operación:

Paridad menos dato del disco 2, dan como resultado el dato que residía en el disco que falta “1″.

En la segunda banda Disponemos de la paridad en el disco 2 y uno de los datos en el disco3. La controladora realiza la operación: paridad menos dato de disco 3 resultan en el dato perdido del disco1 (72-42=30).

En la tercera banda, al perder el disco 1, lo que hemos perdido es la paridad de la banda pero conservamos ambos datos de la banda con lo que no es necesario realizar ninguna operación para disponer de la secuencia completa.

Con este sencillo ejemplo, queda demostrado como un conjunto RAID5 puede seguir operando aun después de la rotura de un disco.

En este tipo de RAID, el rendimiento, disponibilidad y fiabilidad es de los mas altos, si bien aumenta hasta ser óptimo en configuraciones de entre 7 y 9 discos (de este modo el porcentaje de espacio pedido por la paridad es únicamente una séptima o novena parte de la inversión realizada, disponiendo de un gran número de ejes para que el rendimiento sea especialmente eficaz).

Existen un RAID3 y 4, similares en concepción al RAID 5 si bien reservan un disco en concreto para la paridad y difieren entre ellos en detalles significativos. Se utilizan menos por ser mas específicos y destinados a soluciones mas concretas y menos polivalentes que el RAID5.

En sistemas de alta disponibilidad, se precisan niveles de RAID que permitan seguir trabajando aun cuando se produce el fallo simultáneo de dos discos (contra esto, ninguno de los sistemas descritos anteriormente puede salvar la información y se pierde todo el conjunto que funciona como un disco lógico).

Para este tipo de entornos, se ha dispuesto el RAID6 en el que se utiliza un doble sistema de paridad, y que hace que el conjunto mínimo de discos para la construcción de un grupo de este tipo sea de 4 (dos de datos y dos de paridad), si bien el rendimiento óptimo se produce cuando el grupo se compone de entre 8 y 12 discos (en función de la controladora y otros elementos), siendo de este modo (en el caso de ser 12) que el espacio dedicado a paridad es de un sexto con respecto al de datos y por tanto mucho mas rentable que un RAID1 , por ejemplo.

El rendimiento es similar al del RAID5 pero aumentando la seguridad (recordemos que aun con la rotura de dos de los discos, sigue operando normalmente).

No son estos los únicos sistemas para garantizar la seguridad de la información (hot spare disk, backups…), pero si algunos de los mas básicos que toda empresa debería de disponer en función de su carga de trabajo, volumen de datos, criticidad de los mismos, capacidad económica dedicable a este menester y otras consideraciones.

Particularmente nuestros sistemas  se configuran sobre RAID6 para disponer del grado mas alto de confiabilidad pero cada empresa tiene que estimar el valor de los datos que residen en sus sistemas para realziar la inversión correcta en los sistemas de almacenamiento. Concretamente nuestro servicio BKOL, debe garantizar el máximo en cuanto a disponibilidad, seguridad y confiabilidad por lo que combinamos RAID6 y RAID60 junto al replicado de los sistemas y respaldo de los mismos a medios de segundo y tercer nivel.

Disaster Recovery y los planes de contingencia corporativos

Fuentes redundantes, antivirus, sistemas de alimentación ininterumpida…

La lista de elementos, procedimientos, enfoques y formas de actuar para preservar  la información de la empresa es casi interminable y un trabajo diario que requiere de inversión, tiempo y esfuerzo contínuos.

Gracias a un sólido plan de copias de seguridad híbrido (con tecnologías de copias locales y sistemas de backup on line), sabemos que el activo mas importante de la empresa está a salvo de cualquier contingencia.

El problema es mayor en otros casos dado que en función del modelo de negocio, tipología de la empresa y muchísimos otros factores, ni siquiera esto es suficiente.

Pongamos un ejemplo:

Usted confía sus ahorros al “Banco del Sagrado €uro“. Esta entidad dispone de todas las medidas mencionadas aqui y otras adicionales pero un día usted acude a su oficina y le dice al amable empleado:

- Buenos días, hace dos horas me han hecho una transferencia de 50.000 € y vengo a retirar el efectivo.

El empleado se torna en un color bermellón y suelta con un finísimo hilo de voz…

- Ejem…resulta que se ha estropeado el servidor (si, este banco solo tiene uno…;-) ) y estan recuperando la copia de seguridad porque los datos originales se han perdido… pero no se preocupe porque nuestro sistema hace copia de seguridad cada 3 horas…

Usted piensa… si la transferencia me la han hecho hace dos horas y la restauración va a vocar el saldo de mi cuenta hace tres horas…LA TRANSFERENCIA NO EXISTE? ¿NO TE GO EL DINERO?¿Y QUE PASA CON LAS OPERACIONES INTERBANCARIAS DURANTE ESE PERIODO DE VACIO DE DATOS?

Efectivamente esto es un cuento chino y seguro que SU banco tiene todo bajo control (mas vale…!!!)

Pero deja claro que ni con copias de seguridad es factible la contnuación de ciertos negocios ante un desastre total.

Es indiferente, incluso que usted pueda contar con todos los datos, si para poder utilizarlos debe construir desde cero sus instalaciones principales . Por tanto no podrá utilizar dichos datos hasta dentro de digamos dos meses, momento en que su nuevas instalaciones están listas para operar (el mundo no para y los clientes cancelarán los pedidos por demora, los proveedores pedirán el coste de los productos aportados…)

Y espere a ver cuanto y cuando cobra de su seguro…

Hay negocios que NO PUEDEN PARAR.

Si, se puede decir que no pueden fallar NUNCA, y dado que la perfección no existe la posibilidad de un fallo siempre existe.

Es por ello que en instalaciones de alta criticidad se tiende a replicar no solo la información, sino los sistemas e incluso la totalidad del centro de datos a otra localización desde la que retomar las operaciones ante un colapso total del sistema principal.

En próximos post, hablaré sobre la replicación sincrona vs asíncrona, diferentes sistemas y formas de enfocar un proyecto de esta índole que puede resultar vital para la vida de una empresa.

HITACHI, lanza nuevos dispositivos NAS

Dos dispositivos de gama media  (HNAS 3080 y HNAS3890) con una potencia de entreda /salida de hasta 100K IOPS y capacidades de hasta 1 y 2 Petabytes. Dispone de migración automática de datos entre diferentes tecnologías de disco en función al uso que se realiza e integración con Hitachi Data Discovery Suite.

Así la gama del fabricante en lo referente a N¡dispositivos NAS queda del siguiente modo:

	3080	3090	3100	3200
# Nodes / Cluster	Up to 2 Nodes	Up to 4 Nodes	Up to 8 Nodes	Up to 8 Nodes
IOPS (1-node/2-node)	60,000 120,000	100,000 200,000	97,000 194,000	193,000 386,000
Throughput	Up to 700* MB/Sec	Up to 1100* MB/Sec	Up to 850 MB/Sec	Up to 1600 MB/Sec
Max Capacity	1PB	2PB	2PB	4PB
File System Size	128TB	256TB	128TB	256TB
File System Objects / Directory	16 Million	16 Million	16 Million	16 Million
Intelligent File Tiering	Yes	Yes	Yes	Yes
Cluster Namespace	Yes	Yes	Yes	Yes
IDC Price Band	High 4 & 5	5	5 and 6	>6

De la temperatura y…el grado de humedad relativa en el centro de datos (NO, a la electricidad estática)

Las leyes de la física y mas concretamente las de la conservación de la energía nos dicen que ésta ni se crea ni se destruye, sino que simplemente se transforma…

Así las cantidades de energía eléctrica que consume nuestro centro de datos, se transforman, pero..en que?

Todos lo tenemos muy claro: Principalmente en calor.

Por ello cualquier sala de servidores, y no digamos un centro de datos, cuenta con sistemas de control de la temperatura para evitar
un aumento de la misma.

El problema (o uno de ellos, mejor dicho) que presentan los sistemas tradicionales de control de la temperatura, reside en que evacúan así mismo la humedad ambiental y con ello se produce la desecación o disminución del grado de humedad relativa del aire.

Está claro que los circuitos electrónicos no tienen preferencias considerables sobre el grado de humedad del aire que les rodea, PERO…

UN GRADO DE HUMEDAD DEMASIADO BAJO FACILITA LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD ESTÁTICA y por tanto una forma de energía que puede dañar los valiosos circuitos y la información que contienen (mas valiosa aun).

Electricidad estática

He leido documentos en los que se habla de un mínimo de un 35% otros de un 40%, pero todos coinciden en que un grado que ronde el 50 % de humedad relativa es óptimo para evitar problemas relacionados con la electricidad estática (o minimizar al máximo ete aspecto).

Como siempre hay quien piensa en extremos, y alguno se estará preguntando porque no elevar el grado de humedad al 90% por ejemplo para evitar del todo el riesgo de generar electricidad estática. A parte de indicarle que la humedad relativa no es el único factor en la generación de electricidad estática, expondré otras razones por las que no se debe aumentar al extremo la humedad relativa:

(el humor es muy subjetivo, se lo recuerdo al sufrido lector...):

- Porque no queremos niebla en el CPD…

- Porque el personal saldría todo mojado….

-etc…

Pero hay una razón,  nada graciosa, y que tambien se debe tener en cuenta: Mucha humedad produce condensación y por tanto AGUA LIQUIDA (y eso si que se lleva mal con la electricidad que usan nuestros componentes electrónicos).

Nota: Nunca ha leido el papel de cuidados que acompaña a un televisor, radio, iPod o microhondas?

Es algo así como: Rangos de funcionamiento de humedad relativa: 10%-90%

Por tanto, si cada vez que se encuentra en el centro de datos y toca un elemento metálico salta una chispa…debería de empezar a pensar en instalar sistemas de control de humedad…