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Reportajes y análisis

Equipos de redes de TI se vuelven verdes

[12/12/2010] Los servidores se llevan la gloria cuando se trata de administración de energía, pero los equipos de redes están a punto de ponerse al día.

Durante el año pasado, los fabricantes de equipos de red han comenzado a destacar las características de eficiencia energética, algo que nunca fue una prioridad antes, señala Dale Cosgro, gerente de producto de los productos para redes ProCurve, pertenecientes a Hewlett-Packard Co.
Estadísticas de energía del centro de datos
¿Cuánta energía consume el motor del centro de datos?
* El switch de la serie Cisco Catalyst 6500, totalmente equipado: 2 kW a 3 kW por rack
* El switch de la serie Cisco Nexus 7000 Series, completamente configurado: 13kW por rack
* Un rack de servidores totalmente cargado, carga promedio: 4kW por rack
Fuentes: Cisco, HP Servicios de instalaciones criticas
La creación de redes de infraestructura no se encuentra en la misma clase que los servidores o almacenamiento en términos de consumo de energía total -hay muchos más servidores que switches-, pero la creación de redes pueden representar hasta el 15% del presupuesto total de energía.
Y a diferencia de los servidores, que tienen sofisticados controles de administración de energía, los equipos de red deben estar siempre encendidos y listos para aceptar el tráfico.
Asimismo, el uso de redes de energía a nivel de rack es significativo. Un switch Cisco de la serie Catalyst 6500 consume entre 2kW y 3kW por rack de 42U de altura. Los switches de clase empresarial más grande de Cisco Systems Inc, la serie Nexus 7000, pueden consumir hasta 13kW por rack, de acuerdo con Rob Aldrich, un arquitecto en el grupo de avanzada de servicios Cisco servicios. Un gabinete de 13kW genera más calor que muchos racks de servidor -lo suficiente para requerir una cuidadosa atención en la refrigeración.
A modo de comparación, la mayoría de centros de datos llegan a entre 8kW y 10kW para los racks de servidores, señala Rakesh Kumar, analista de Gartner Inc. El gabinete promedio consume alrededor de 4kW, indica Peter Gross, vicepresidente y gerente general de Servicios de Instalaciones Críticas de HP.
Los fabricantes ya han adoptado algunas características relacionadas con la energía, tales como fuentes de alimentación de alta eficiencia y ventiladores de refrigeración de velocidad variable. Pero con los switches hay un límite a lo que se puede hacer en el ámbito de la gestión de la energía hoy en día. La mayoría de switches en reposo todavía consumen del 40% a 60% de la potencia máxima de funcionamiento. Cualquier cosa inferior al 40% compromete el rendimiento, indica Aldrich. A menos que los usuarios deseen aceptar la latencia, debes tener la energía, agrega. Sin embargo, vienen grandes mejoras, agrega Cosgro.
Tecnología más eficiente
Los avances tecnológicos que favorecen la eficiencia energética van surgiendo en varias áreas. "A medida que las nuevas generaciones de productos lleguen al mercado, se implementarán más de este tipo de funciones", señala Cosgro.
Algunos ejemplos incluyen más diseños de circuitos integrados modulares de aplicación específica (ASIC) que permiten a los switches apagar componentes que no utilizan, desde las luces LED del panel hasta tablas de memoria.
Además, los avances generales en la tecnología de silicio minimizarán las fugas de corriente, y poco a poco aumentarán la eficiencia de energía con cada nueva generación de chips. Finalmente, señala Cosgro, "deberíamos ser capaces de conseguir que los equipos de red que utilizan 100 vatios hoy, bajen hasta 10 vatios".
Las mejoras en otras áreas también han ayudado. El software, por ejemplo, es ahora más eficiente, pues consume menos ciclos de CPU y menos energía. Y el hardware está diseñado para trabajar a temperaturas de funcionamiento más altas, para reducir los costos de refrigeración.
Por ejemplo, Cosgro indica que los equipos actuales de HP ProCurve se pueden ejecutar de forma segura a temperaturas de hasta 130 grados -más alto que las especificaciones de la mayoría de otros equipos de centro de datos. "Eso es impulsado por las necesidades de los administradores de TI que desean que los centros de datos trabajen a altas temperaturas", agrega.
Puede ser posible pasar a mayores temperaturas de operación en un gabinete  de cableado de un solo proveedor, pero los vendedores de equipos de red tendrán que hacer un mejor trabajo de pruebas en entornos mixtos, antes de que temperaturas cercanas a los 130 grados se puedan sostener -especialmente dentro de racks en el data center. "Nadie sabe cómo los equipos de redes y los de otro tipo reaccionarán cuando se ubiquen junto a servidores que emiten más BTU", señala Drue Reeves, analista de Burton Group. Hoy en día, cada proveedor realiza pruebas solo con su propio equipo.
Sistemas de monitoreo de energía más sofisticados también ayudarán a ahorrar energía, al igual que herramientas de gestión con más control granular. El monitoreo de la energía y la temperatura en tiempo real es clave para cualquier centro de datos, y es esencial para la gestión del crecimiento. "Si algo no anda bien, querrá saberlo antes de que ocurra una catástrofe", sentencia Rockwell Bonecutter, líder global de prácticas ecológicas de Accenture Ltd.
El software de gestión puede ser configurado para identificar equipo específico de red, como teléfonos de voz sobre IP, utilizando el protocolo de descubrimiento de capa de enlace (Link Layer Discovery Protocol). El software podría entonces automáticamente apagar la corriente de Power-over-Ethernet para los teléfonos VoIP en un momento específico del día, o cuando la computadora asociada es apagada al final de la jornada.
Otro ejemplo: los switches de borde son típicamente conectados a dos routers para redundancia durante el día, pero una red puede ser configurada para tener un router en modo dormido, con bajo consumo, durante la noche. El router durmiente se despertaría solo si fuera necesario.
Estos tipos de aplicaciones representan "una gran oportunidad de ahorro", afirma Cosgro.
Elevar el nivel
Los estándares emergentes pronto podrían ayudar a ahorrar energía durante los períodos en que las redes están sin uso, y ayudarán a TI a comparar la eficiencia relativa de productos competidores.
El nuevo estándar IEEE P802.3az Energy Efficient Ethernet (AEE), aprobado el 30 de septiembre, puede ofrecer un mayor retorno de inversión mediante la reducción de consumo de energía para equipos de red cuando la utilización es baja.
Hoy en día, los dispositivos Ethernet continuamente transmiten energía entre equipos, aun cuando el tráfico de red está quieto. Los equipos que soporten el estándar de la IEEE enviarían un pulso periódicamente, pero permanecerían quietos el resto del tiempo, disminuyendo el uso de energía en más del 90% durante períodos de inactividad.
En una red grande, eso es "un montón de energía" que podría ahorrarse, propone Cosgro.
El estándar permitirá disminuciones en otros modos de operación. En un switch de 10 Gbit, por ejemplo, puertos individuales que están soportando solo una carga de 1Gbit serán capaces de reducir la energía desde 10Gbit/seg.
Productos diseñados para soportar el estándar AEE comenzarán a aparecer en el 2011, señala Aldrich.
Otra tecnología emergente, la especificación de virtualización PCI-SIG's Multi-Root I/O, da a los servidores que están dentro de un rack, acceso a un conjunto de tarjetas de interfase de red. Esto ocurre vía un bus PCI Exprexx de alta velocidad, extendiendo esencialmente el bus PCIe fuera del servidor. En lugar de una tarjeta de interfase de red (network interface card, NIC) en cada servidor, tendrá acceso a un banco de NIC en un rack, y puede asignar particiones del ancho de banda de uno de esos NIC a un servidor, probablemente usando herramientas provistas por el fabricante del servidor, afirma Reeves.
El ahorro de energía provendrá de una mayor utilización de la red - conseguida al dividir el ancho de banda en cada "tarjeta de red virtual"- y por la necesidad de un menor número de tarjetas de red y puertos de switch, agrega. Considera que para ver productos compatibles con los estándares habrá que esperar hasta inicios del 2012.
Ratings de eficiencia energética
Por último, las mediciones estandarizadas de la eficiencia energética han comenzado a aparecer en algunos equipos de red. Juniper Networks Inc., por ejemplo, incluye el rating de consumo de energía en las hojas de datos de algunos de sus productos. La ECR es una especificación de proyecto, creada por el consorcio de la Iniciativa ECR. Lawrence Livermore National Laboratory, Ixia y Juniper han desarrollado las especificaciones, las cuales miden el rendimiento por unidad de energía para los equipos de red y telecomunicaciones.
Cisco y Juniper están apoyando la especificación Energy Eficiency Rating (rating de eficiencia de energía), perteneciente a la Alianza para las Soluciones de la Industria de Telecomunicaciones (Alliance for Telecommunications Industry Solution-ATIS). La especificación fue presentada este año por ATIS.
Sin embargo, ninguna especificación ha sido universalmente aceptada. Juniper apoya la ECR, pero no incluye el ratin en las hojas de información de todos sus productos. Cosgro dice que HP no ha incluido ninguna de esas normas de eficiencia energética en sus hojas de datos porque los usuarios no entienden las métricas.
"Lo que importa es el número de vatios usados", señala.
Otro ataque contra el pliego de especificaciones, afirma Cosgro, es que carecen de una metodología de medición detallada. Eso significa que los proveedores pueden elegir las empresas de medición que utilicen las metodologías que mejor se adapten a sus necesidades.
Una especificación verdaderamente abierta no es probable que aparezca, al menos, hasta el próximo año, cuando la Agencia de Protección Ambiental comience a trabajar en una calificación de Energy Star para equipos de red de gran tamaño.
La agencia anunció una especificación Energy Star para centros de datos en junio y tiene previsto desarrollar con el tiempo especificaciones para UPS y sistemas de refrigeración del centro de datos, según un portavoz. Estas nuevas especificaciones, que abarcarán todo, desde las fuentes de alimentación y los chips internos hasta Energy Efficient Ethernet, serán "el estándar clave de eficiencia energética" en el futuro, afirma Cosgro.
La forma más sencilla de aumentar la eficiencia energética es comprar un equipo nuevo, pero eso no es necesariamente una opción práctica, ya que los administradores de red que toman decisiones de compra deben tener en cuenta otros factores además del potencial de ahorro energético -tales como la vida útil restante de su equipo actual. Se puede añadir un recorte de hasta 15% en costos de energía cuando se extiende a través de miles de servidores, pero el ahorro total sería mucho menor en unos cuantos racks o switches.
Incluso para un solo rack, el costo por kilovatio por lo general no justifica una actualización. "La mayoría de gente no ahorra suficiente energía en el corto plazo para justificar la sustitución de sus equipos", advierte Reeves del Burton Group. "Quédese con su ciclo de vida normal", propone.
Consejos verdes: Cinco maneras de volver verde su red
1. Actualizar su equipo. Cisco estima que la eficiencia energética de sus productos mejora del 15% al 20%, cada dos o tres años. Los ahorros de energía por sí solos no son suficientes para justificar la compra de nuevos equipos, pero la mejora de la eficiencia es una de varias razones para mantener sus actualizaciones al día.
2. Hacer uso de las características de eficiencia energética. Estas características pueden variar según el proveedor -o incluso según el modelo- a fin de comprobar antes de comprar. Por ejemplo, el switch Cisco Nexus 7000 puede reducir el consumo de energía en la línea de ranuras para tarjetas vacías, pero esa característica no está actualmente disponible en la serie más popular del fabricante, la Catalyst 6500. Otros fabricantes, como Hewlett-Packard, permiten apagar las ranuras vacías, pero el proceso es manual. Juniper Networks permite a los administradores cortar la energía en los puertos sin uso, pero tienen que escribir un sript que disminuye la energía una vez que se alcanza cierto umbral de actividad.
3. Virtualizar. La virtualización de servidores aumenta el uso de la red y reduce las necesidades de equipos de red, al permitir que múltiples servidores virtuales compartan uno o más adaptadores de red dentro de los confines de un único servidor físico. Por el lado del switch, las funciones como el sistema de switching virtual de Cisco permiten a un switch funcionar como si fueran muchos, lo que quiere decir que muchos más que un solo servidor se puede conectar al mismo puerto. Esto funciona porque la mayoría de las organizaciones provisionan excesiva capacidad de switching basándose en los picos de carga.
La reducción del número total de puertos físicos requiere menos consumo de energía total. Del mismo modo, la tecnología HP Virtual Connect abstrae los servidores de blade de las redes Ethernet y Fibre Channel. Se requiere menos tarjetas de red, se reduce los requisitos de cableado y aumenta la utilización de la red.
4. Hay que tener cuidado con los gabinetes. Asegúrese de que los equipos de red que van en una columna pasillo caliente/pasillo frío, tengan un flujo de aire desde la parte frontal hacia la parte trasera, no una ventilación de lado a lado. Los fabricantes prefieren una ventilación de lado a lado, lo cual les permite poner más equipo en el rack, pero las unidades con un diseño de lado a lado pueden expulsar el aire caliente de nuevo en el pasillo frío -o directamente dentro de un rack adyacente, sobrecalentándolo. Si el proveedor no ofrece el equipo de switching que soporte flujos de aire de adelante hacia atrás, tendrá que adaptar la caja con un kit de conversión, disponible a través de proveedores, tales como Panduit Corp. y Chatsworth Products Inc., el cual vuelve a dirigir el flujo para usarlo en una configuración de pasillo caliente/pasillo frío.
5. Utilice un diseño de red estructurada. Su mejor apuesta para la mayor eficiencia energética es seguir el estándar de infraestructura de telecomunicaciones TIA-942, para centros de datos, perteneciente a la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones, señala Rockwell Bonecutter, líder global de prácticas de Green IT de Accenture. La especificación ubica los equipos de red en un área principal de distribución, la cual finalmente se conecta a los servidores, unidades de almacenamiento y otros equipos de TI en racks individuales.
Robert L. Mitchell, Computerworld (US)