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Performance Indicator (III) – Cómo medir el PUE

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Hoy vamos a hablar de cómo medir el PUE. Como en los últimos años todo el mundo ha hablado hasta la saciedad del PUE puede parecer absurdo escribir un artículo sobre cómo medirlo. Pero no, os aseguro que no es absurdo: he comprobado personalmente que, aunque mucha gente hable del PUE, no sabe en realidad cómo debe medirse.

Esto es así porque mucha gente, en vez de hablar sobre mediciones reales, lo hace sobre estimaciones basadas en potencias nominales teóricas. La inmensa mayoría no es consciente de que el PUE real va a depender mucho de la carga y condiciones de explotación, de la misma forma que el consumo real del coche no se parece en nada al homologado, pues en el consumo del coche influirá la carga, la forma de conducción, tipo de carretera y un montón de factores más.

Medir el PUE no entraña ningún misterio ni dificultad. Lo único es que hay que tener claro es qué hay que medir y cómo hay que medirlo, y disponer de los medios técnicos para hacer las medidas.

Conceptualmente, The Green Grid define el PUE como el ratio entre la energía del DataCenter y la energía consumida por los equipos IT, es decir:

PUE = Total Facility Energy / IT Equipment Energy

Viendo la fórmula el concepto está clarísimo. Ahora, para realizar la medida de forma correcta hay que tener claras las respuestas a las siguientes preguntas:

  1. ¿Qué significa energía del DataCenter? ¿Es potencia activa o energía activa? ¿Y si es energía activa, de qué periodo es?
  2. ¿Dónde hay que tomar la medida consumo Total?
  3. ¿Dónde hay que tomar la medida consumo equipos IT.

Os puedo asegurar que, en función de cómo respondamos a esas preguntas, podemos obtener cifras de PUE muy dispares. Así que, para hacer las cosas bien, vayamos a las definiciones dadas por TGG.

Para entender mejor las cosas, empecemos por lo conceptualmente más fácil, que es el consumo de los equipos IT. El alcance es sencillo de determinar: servidores, sistemas de almacenamiento, componentes de red, etc. Pero ¿dónde realizamos la medida? Hay tres posibilidades:

  1. A la salida de la(s) UPS. Fácil en la mayoría de los casos, basta con que la UPS disponga de algún sistema de monitorización, normalmente SNMP. En este caso el consumo IT sería la suma de los consumos a las salidas de las UPS. Por ejemplo, si hay dos UPS, el denominador de la ecuación del PUE será la suma del consumo a la salida de las dos UPS.
  2. A la salida de las PDU’s. Para esto hace falta disponer de PDU’s monitorizables. Si no las tenemos, es posible instalar pequeños monitorizadores en cada una de las líneas que vayan a las PDU’s (lo podemos conseguir por unos con muy bajo coste por PDU, si queréis preguntadme). El consumo IT será la suma del consumo de todas las PDU’s. Como es obvio, es necesario que todas las PDU’s estén monitorizadas. Si tenemos diez PDU’s pero sólo monitorizamos ocho, estamos dejando de sumar dos en el denominador y el PUE que obtendremos será más alto del real.*
  3. A la entrada de los equipos IT: requiere que cada enchufe de cada equipo IT esté conectado a un enchufe inteligente que monitorice la energía. Puede hacerse también a bajo coste (preguntadme de nuevo).

Bien, ya sabemos dónde hay que medir los consumos de los equipos IT. La siguiente pregunta es qué hay que medir. Parece una pregunta tonta, pero no lo es. Lo que hay que medir es energía activa (kWh) como si fuera un simple contador eléctrico. He visto algunas instalaciones en las que se mide potencia activa y se realizan los cálculos para conseguir la energía activa. Esto sólo es fiable si la frecuencia de muestreo es alta, y por eso la especificación dice que hay que utilizar energía activa.

Si ya sabemos las respuestas a las preguntas ¿dónde hay que medir? Y ¿qué hay que medir?, la siguiente es el cuándo. Es decir, cuándo tenemos que tomar las medidas o, mejor dicho, cada cuánto tiempo tenemos que tomar las medidas. La respuesta básica a esta pregunta es lo más a menudo que sea posible. Lo ideal sería que pudiéramos tomar medidas cada cinco minutos o, en su defecto, cada cuarto de hora como en el sector eléctrico.

Lo que es muy importante es tener en cuenta que el PUE es un año de medidas. Es decir, si quiero dar una medida sencilla pero real del PUE, lo que tengo que hacer es poner un contador eléctrico para que mida el consumo total, otro para que mida el consumo IT, esperar un año, ver los kWh consumidos y hacer la división.

¿Por qué un año? Para que la medida sea real. Si realizamos un muestreo frecuente, podremos ver momentos en el que la medida del PUE es muy buena y otros en las que es muy mala. Es decir, si en vez de tomar un año completo tomo sólo una hora, por ejemplo entre las seis y las siete de la mañana de un día de invierno en el que todo el datacenter esté refrigerado mediante freecoling y además por casualidad tengo todos los equipos IT al 100% de carga… me saldrá un PUE buenísimo, pero no es un PUE válido. Pero son necesarias: estas medidas parciales del PUE nos serán muy útiles para aprender las diferentes condiciones de explotación que tiene nuestro DataCenter y cómo tomar medidas para mejorarlas, y así conseguir que la medida global sea mejor.

Hasta aquí lo referente al consumo IT. Pero ¿y el consumo total? (Total Facility Energy) ¿Dónde se mide? Mucha gente lo está midiendo en el cuadro principal del DataCenter, es decir, además del consumo IT miden consumo de refrigeración, UPS, switches de transferencia, etc. ¡Pero esta medida es incorrecta! Si miramos la definición en inglés que hace TGG, el numerador es Total Facility Energy. Y el significado de Facility, en este caso, no es sólo la sala de ordenadores. El significado es El Centro de Proceso de Datos y todo lo necesario para que funcione. Es decir, que hay que añadir el consumo de los humanos que hacen que el tinglado funcione. Quizá la expresión no sea la adecuada, porque hay técnicos de sistemas que aunque tengan DNI no parecen humanos y probablemente no hayan nacido en este planeta, pero el consumo eléctrico que genera su trabajo hay que tenerlo en cuenta.

Así, si una organización tiene un edificio en el que se alberga el CPD y la gente del departamento de sistemas, Total Facility Energy significa Consumo del Edificio, que obviamente incluye la calefacción de los despachos de los informáticos, su iluminación, PC’s, etc. Esto tiene consecuencias:

  1. Es fácil de calcular si existe un edificio dedicado al CPD y su personal, pero en los casos mixtos (edificios que sólo son parcialmente dedicados al Centro de Proceso de Datos) hay que determinar qué parte corresponde a Total Facility Energy y es fácil cometer errores.
  2. Evidentemente, el consumo del numerador será mayor si se tiene en cuenta el verdadero significado de Total Facility Energy y, por tanto, el PUE será peor que si se calcula únicamente con la energía de la sala de ordenadores. Por eso podemos afirmar sin dudar que muchas de las cifras de PUE oídas en conversaciones de café son inventadas o simplemente están mal medidas.
  3. Un CPD mediano puede necesitar x técnicos de sistemas y un CPD grande puede necesitar el mismo número de técnicos de sistemas, así que incrementa más todavía las economías de escala entre CPD’s pequeños y grandes.

Recapitulando, hemos visto que TGG propone diversos puntos de medida, así como frecuencias diferentes para tomarlas. Eso es porque podemos hablar de tres categorías de PUE (Básico o L1, Intermedio o L2 y Avanzado o L3). Así que no vale con decir mi PUE es X. Deberíamos decir Mi PUE LY es X, donde Y es la categoría del PUE que hemos medido. A continuación tenemos el cuadro resumen:

Medida PUE Básico (L1) PUE Intermedio (L2) PUE Avanzado (L3)
Consumo IT Salida de las UPS Salida de las PDU’s Entrada equipos IT
Consumo Total Entrada del CPD1 Entrada del CPD1 Entrada del CPD1
Frecuencia de lectura Mínimo: mensual

Ideal: semanal

Mínimo: diario

Ideal: cada hora

Mínimo: 15 minutos

Ideal: 5 minutos

Este artículo ha salido el doble de largo de lo habitual en el blog, y aun así podría extenderse mucho más. Así que ya sabéis, quienes tengáis dudas después de leer el artículo, queráis ayuda para montar un sistema de medición en tiempo real, saber qué dispositivos son los más adecuados para montar un sistema de medición sin romper el presupuesto, etc, contactad conmigo.

 

1 Ver las consideraciones sobre lo que significa Entrada del Edificio.

Performance Indicator (II) – El PUEr

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El primero de los tres indicadores que forman el PI es el PUEr, que no es otra cosa que el PUE ratio. Pero ¿qué es el PUE ratio?

En el post en el que introdujimos la serie de artículos sobre nuevas métricas dijimos que el PUE ha tenido la gran virtud de poner el problema de la Eficiencia Energética sobre la mesa y conseguir concienciar sobre el problema pero que, como métrica, no es muy útil. Ahora toca explicar por qué y, como siempre, habrá que recurrir a coches y camiones.

¿Qué os parece un consumo de 12 litros a los cien kilómetros? ¿alto? ¿bajo? Seguro que más de uno estáis pensando ¿doce a los cien? Dónde vaaaas! Pero la respuesta correcta es depende: si esa medida es de un utilitario es, desde luego, malísima. Pero si la medida se corresponde a un camión de 5 ejes cargado con 40 toneladas… la medida sería estratosféricamente buena, porque su consumo suele rondar los 30 litros a los cien…

Todo esto es para ilustrar algo tan básico que es de Perogrullo: al lado de una medida hay que indicar qué se está midiendo, y el problema del PUE es que no dice qué se está midiendo. Algunos listillos me diréis… sí lo dice, es el ratio entre el total de la energía consumida por el DataCenter y la energía consumida por los equipos IT. Pues entonces yo os contesto ¿qué os parece una estatura de 2,17? Porque es una medida que para humano es muy alto (ahí tenéis a Pau Gasol), pero para jirafa es enano. Así que no vale con decir estatura. Hay que decir estatura de …

Desde que el PUE se ha puesto de moda, en cualquier evento sale alguien contando que en su nuevo datacenter, o que después de modificar el datacenter han conseguido un PUE de X, donde la X tiende a ser una cifra tan cercana a 1 como irreal. Es decir, cuentan que su datacenter tiene una estatura de 2,17, pero sin decir si es humano o jirafa.

¿Qué os parece un PUE de 1,5? Pues depende de si es humano o jirafa. Si es un datacenter nuevo hecho en Noruega para albergar un superordenador al 100% de carga permanentemente y sin UPS pues es francamente malo. Pero si se trata de un datacenter legacy en Almería, en un edificio antiguo y protegido en el que las actuaciones son prácticamente imposibles y prestando servicios que requieren redundancia N+N… pues yo diría que se trata de un PUE entre bueno y muy bueno.

Es decir, que para que el PUE sea una medida útil, hay que especificar la raza del datacenter. Por eso, quienes habéis aguantado mis charlas de los últimos años, me habéis oído insistir en que hay que establecer métricas que relacionen Eficiencia Energética con desempeño IT.

Si tenemos claros estos conceptos, entonces entenderemos que la mejor comparativa posible del PUE es la que hacemos con nosotros mismos, pues es evidente que yo soy de mi raza. Lo que hay que hacer es dos cosas: la primera es medir el PUE, y al PUE medido le llamamos PUEactual, y la segunda es definir un objetivo de PUE que queremos alcanzar: PUEref. Entonces, el PUEr es el ratio entre ambos, es decir, del grado de consecución de nuestro objetivo:

PUEr = PUEref / PUEactual

Por terminar de entenderlo, supongamos que nuestro objetivo es conseguir un 1,5 de PUE. Entonces, PUEref = 1,5. Si el PUE medido es 2, PUEr = 1,5 / 2 = 0,75. Es decir, estamos al 75% de conseguir nuestro objetivo.

Para obtener el PUEactual hay que medir el PUE, y desgraciadamente no todo el mundo sabe hacerlo. En el próximo artículo hablaremos de las Categorías del PUE y cómo se miden, y también hablaremos de los rangos de PUE definidos por TGG. Como sabéis, el objetivo de estos artículos es hacer difusión de los conceptos básicos. Si queréis ampliar conocimientos o resolver dudas, contactad conmigo.

Performance Indicator (I) – Generalidades

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Hoy comenzamos la serie de artículos sobre nuevas métricas de DataCenter, y vamos a comenzar por la propuesta del Green Grid como métrica fundamental: el Performance Indicator (PI). Es un indicador muy potente, y para obtener todos los beneficios que nos puede dar es necesario comprender su filosofía y principios.

El PI se basa en tres indicadores. Pero lo que hay que comprender es que el verdadero indicador es la relación entre los tres que lo componen, y por eso el PI es un indicador gráfico. Es decir, no es que tengamos tres numeritos y a partir de ellos y una fórmula mágica obtengamos el número mágico. No, el verdadero indicador es un gráfico, un dibujo que cambia en función de nuestras condiciones de explotación, y simplemente viendo el dibujo obtendremos mucha información… si sabemos verlo.

En la explotación de un DataCenter influyen muchísimas variables. Si pensamos únicamente en el consumo energético son muchas las variables que incidirán, algunas continuas y otras discretas: tipo de sistema de refrigeración, temperatura de consigna, temperatura exterior, carga de procesadores, densidad eléctrica, etc. Obviamente no todas tienen el mismo grado de influencia, pero son muchas las que están correlacionadas. Hace años, en el contexto del proyecto MONICA, calculamos el modelo matemático de un DataCenter concreto, para lo cual determinamos el polinomio para estimar el consumo en función de unas pocas variables.

Vivimos en la era del Big Data, y uno de sus objetivos es analizar gran cantidad de variables con gran cantidad de datos y poder establecer sus correlaciones. Matemáticamente es sencillo, el gran problema es poder recopilar y organizar los datos para que puedan ser tratados. Bien, en la explotación de un DataCenter influyen muchísimas variables (centenares o miles), y podemos utilizar Big Data para su análisis y mejora. En nuestro grupo llevamos años haciéndolo.

Por eso debemos de entender que haya indicadores que a pesar de que midan cosas radicalmente diferentes están correlacionados, es decir, que si nos varía el indicador A nos variará también el indicador B. Seguramente A no es lo único que influye en B, pero influye. Por ejemplo, supongamos que somos los responsables de explotación de una empresa de transportes, en la que tenemos 20 camiones. Un dato que nos gustará saber es el consumo en litros por cada 100 kilómetros recorridos. Con este dato podemos tener una idea de la eficiencia de nuestra flota y si nos merecería la pena cambiar los camiones por otro modelo.

Pero para saber si estamos optimizando bien nuestras rutas, también deberíamos saber los kg de carga por kilómetro: seguro que ganamos más dinero cuanto más cargados vayan los camiones. Un camión vacío es un drama: traga gasoil, desgasta embragues y neumáticos, requiere horas de conductor y no genera ingresos.

Pero si no queremos tomar decisiones equivocadas, tendremos que tener en cuenta que ambos indicadores están relacionados: si los camiones van más descargados, consumirán menos litros de gasoil a los 100 kms que si van cargados. Es decir, en el primer indicador influirá tanto la eficiencia intrínseca del camión como el uso que hagamos de él.

En este ejemplo hemos relacionado carga y consumo, y es de sentido común pensar que mayor carga implica mayor consumo. Pero en nuestro DataCenter, si queremos tomar las decisiones correctas, tenemos que contemplar simultáneamente todos los aspectos: eficiencia, redundancia, seguridad, etc. De eso va el PI, de conseguir un indicador muy sencillo que, de un vistazo y de forma gráfica, nos permita obtener una visión global sobre el estado de estos aspectos globales y su relación. Como hemos dicho, el PI está compuesto por tres indicadores, y cada uno de ellos es muy potente y aporta mucha información de un aspecto concreto. Pero luego está el indicador global, el que relaciona a los tres.

Por eso vamos a dedicar al PI varios artículos: además de este, tendremos tres analizando cada uno de los tres indicadores que lo componen y finalmente aprenderemos a leer el indicador global. El próximo artículo se lo dedicaremos al primero de los tres indicadores del PI: el PUEr (con r pequeñita).