L’IT deve assumersi maggiori responsabilità per la sostenibilità dei data center

L’ultima avanguardia dei chip per server sta facendo parlare di sé per il suo potenziale di aumento delle prestazioni [in inglese], ma i processori di nuova generazione emettono anche più calore di quelli di vecchia concezione e gli operatori dei data center si troveranno a dover capire che cosa fare con le scarse indicazioni dei produttori di chip.

Allo stesso tempo, aumenterà l’attenzione sul ruolo che le apparecchiature IT possono svolgere negli sforzi per migliorare l’efficienza energetica. Queste tendenze correlate sono tra le principali previsioni di quest’anno di Uptime Institute per i data center.

“Gli operatori dovranno fare i conti con i nuovi chip per server più caldi”, ha dichiarato Jacqueline Davis, analista di ricerca di Uptime, durante una conferenza web sulle previsioni dell’istituto per i data center [in inglese] nel 2023. Nel frattempo, “l’attenzione per l’efficienza energetica si espanderà fino a includere le apparecchiature IT stesse, cosa attesa da tempo”.

Il calore dei server è in aumento

I data center che vengono costruiti oggi devono rimanere economicamente competitivi e tecnicamente in grado di funzionare per 10-15 anni, ma le nuove tecnologie dei chip stanno inducendo gli operatori del settore a mettere in discussione le tradizionali linee guida per mettere in piedi i centri dati.

“La progettazione dei data center deve rispondere ai requisiti di potenza e di raffreddamento dei server, che per anni sono stati coerenti. I progettisti potevano pianificare da quattro a sei kilowatt per rack”, ha dichiarato Daniel Bizo, direttore della ricerca di Uptime. “I successivi aggiornamenti IT non richiedevano modifiche all’infrastruttura di alimentazione o di raffreddamento”.

Ora le cose stanno cambiando. La densità di potenza per rack e per chassis di server sta aumentando. I processori Xeon Scalable di quarta generazione di Intel [in inglese], nome in codice Sapphire Rapids, hanno una potenza termica di progetto (TDP) fino a 350 watt, per esempio, e i processori Epyc di quarta generazione di AMD [in inglese], nome in codice Genoa, hanno un TDP fino a 360 watt.

“Le roadmap dei prodotti futuri prevedono processori per server mainstream con TDP di 500-600 watt nei prossimi anni”, ha dichiarato Bizo, “e quindi questa tendenza inizierà presto a destabilizzare le ipotesi di progettazione delle strutture, poiché vedremo i server mainstream avvicinarsi o superare il kilowatt ciascuno”.

I sistemi specializzati nel calcolo ad alte prestazioni [in inglese] (HPC) basati su GPU possono già richiedere centinaia di watt per chip alle massime performance. Oltre all’elevata potenza termica, hanno limiti di temperatura inferiori.

“Di fatto pongono un doppio vincolo ai sistemi di raffreddamento, perché producono più potenza termica e molti di essi richiedono anche temperature di esercizio più basse”, ha detto Bizo. Rimuovere una grande quantità di calore per raggiungere basse temperature è tecnicamente impegnativo, e questo spingerà gli operatori ad approcciare il raffreddamento in modo diverso, ha aggiunto. Per esempio, alcuni gestori di data center prenderanno in considerazione il supporto per il raffreddamento diretto a liquido [in inglese].

Il dilemma progettuale posto dalle applicazioni HPC di nicchia può essere considerato un primo avvertimento delle sfide in termini di consumo energetico e di raffreddamento che i processori ad alto TDP porteranno sul mercato dei server aziendali mainstream. “Questo comporterà alcune riflessioni”, ha proseguito Bizo. “Quale sarà la potenza di un tipico rack IT? Quanto saranno potenti i rack ad alta densità? Quali modalità di raffreddamento dovranno supportare i centri dati entro la fine di questo decennio?”.

Un approccio conservativo potrebbe essere quello di continuare a progettare rack a bassa densità, ma ciò comporta il rischio che un data center diventi troppo limitato o addirittura obsoleto prima del tempo. Tuttavia, un approccio progettuale più aggressivo, che richiede rack ad alta densità, può generare una spesa eccessiva per capacità e funzionalità sottoutilizzate, ha avvertito Bizo.

“Gli operatori si troveranno di fronte a diverse scelte nella gestione delle tecnologie IT di nuova generazione. Possono limitare le temperature dell’aria e accettare una penalizzazione in termini di efficienza. Oppure, come raccomanda [l’ente industriale statunitense] ASHRAE con la sua Classe H1 [standard termico], possono creare ambienti dedicati a questi sistemi IT a temperatura limitata per ridurre al minimo l’impatto sull’efficienza della struttura. Oppure possono facilitare la conversione al raffreddamento diretto a liquido”, ha detto Bizo. “Sebbene la fisica dei semiconduttori sia il fattore di base, l’economia dell’infrastruttura determinerà il risultato della progettazione e delle operazioni dei data center. E con poche indicazioni da parte dei produttori di chip, la chiave sarà l’adattabilità”.

L’efficienza energetica si sposta verso l’IT

Secondo le previsioni di Uptime, le imprese e gli operatori dei data center continueranno a essere sotto pressione per ottenere una maggiore efficienza IT.

In passato, l’onere è stato attribuito alle strutture. I gestori di data center che hanno sopportato il peso delle richieste di sostenibilità ed efficienza hanno ottenuto enormi guadagni in termini di utilizzo effettivo dell’energia (PUE) negli ultimi 15 anni circa, ha dichiarato Bizo. (Il PUE misura il rapporto tra l’energia utilizzata dalle apparecchiature IT e l’energia utilizzata dall’intero data center). Grazie a iniziative come la separazione dell’aria, una maggiore flessibilità delle temperature [in inglese], un controllo più rigoroso del raffreddamento, delle ventole e della distribuzione dell’energia, e l’uso di fonti di energia rinnovabili, le strutture sono molto più efficienti nell’impiego delle risorse.

“Gli operatori dei data center hanno fatto molto per la sostenibilità. Allo stesso tempo, l’IT, in generale, è stato assente da queste discussioni”, ha affermato Bizo. “Questa situazione sta diventando sempre più insostenibile. Perché? Semplicemente, perché ciò che rimane in termini di guadagni di efficienza è nascosto nelle prestazioni energetiche dell’IT”.

Secondo Uptime, la pressione sta crescendo in quattro aree chiave:

1. Resistenza degli enti territoriali a nuovi grandi centri dati: dal 2019, le preoccupazioni sulla disponibilità di energia e di terreni hanno portato a maggiori restrizioni sulla costruzione di nuovi data center, ed è probabile che la situazione si intensifichi. A Francoforte, in Germania, per esempio, le nuove costruzioni di cloud e colocation sono state limitate a zone specifiche per timore di un’espansione dell’uso del suolo e di modifiche allo skyline della città.
2. Disponibilità limitata di energia di rete per supportare la crescente capacità dei data center: Uptime ha citato due aree – Dublino, in Irlanda, e il Northern Virginia – dove le reti dell’elettricità sono sotto pressione e le aziende elettriche hanno sospeso o limitato le nuove connessioni a causa di carenze nella capacità di generazione o di trasmissione energetica.
3. L’aumento delle normative che regolano la sostenibilità e la riduzione delle emissioni di carbonio e i requisiti di rendicontazione più severi: nell’Unione Europea, i data center devono far fronte a nuovi e più dettagliati requisiti di rendicontazione dei consumi di energia e dovranno, tra le altre cose, rendere pubbliche le metriche delle loro prestazioni energetiche. Secondo Uptime, iniziative simili sono in corso negli Stati Uniti.
4. Costi energetici elevati: i prezzi dell’energia e, di conseguenza, quelli dell’elettricità erano su una linea ascendente prima dell’invasione dell’Ucraina da parte della Russia. I prezzi all’ingrosso dell’elettricità erano già in aumento sia nel mercato europeo che in quello statunitense nel 2021. La traiettoria rimane indirizzata verso un aumento dei costi dell’energia elettrica, creando un ambiente favorevole alla volatilità.

La gestione dei prezzi elevati dell’energia, della rendicontazione delle emissioni di anidride carbonica e delle carenze di capacità della rete è sempre stata di competenza dei gestori degli impianti. Ma i rendimenti sono in diminuzione per quanto riguarda le strutture: secondo Uptime, i maggiori interventi stanno producendo sempre meno benefici. Al contrario, l’IT è maturo per migliorare le prestazioni energetiche dei data center, in particolare nell’area dell’hardware dei server.

Quando è sottoutilizzato e inefficiente, quest’ultimo rappresenta un’area chiave in cui l’IT può migliorare le prestazioni energetiche. Per esempio, con un numero inferiore di server dalle prestazioni più elevate potrebbe garantire un guadagno energetico. L’Information Technology può fare scelte migliori anche in termini di configurazione hardware e utilizzare il consolidamento dinamico dei carichi di lavoro, osserva Bizo. Anche le funzioni di gestione, come gli stati di risparmio energetico e le funzioni di limitazione dell’energia, potrebbero garantire importanti guadagni in termini di efficienza.

L’esigenza di progettare meglio l’infrastruttura IT per far sì che quest’ultima aumenti le sue performance è destinata a crescere. Ogni watt risparmiato dall’IT riduce le pressioni altrove e i requisiti di reporting riveleranno presto il potenziale di una maggiore efficienza energetica nascosto nell’infrastruttura IT, argomenta Uptime.

“I team operativi e dedicati alla gestione dell’infrastruttura IT dovranno presto dimostrare che stanno facendo tutto il possibile per migliorare l’utilizzo tipico dell’infrastruttura server”, ha dichiarato Bizo.

Geopolitica, cloud e costi dei data center

Ricapitolando, due delle previsioni di Uptime per il 2023 vedranno l’IT prestare maggiore attenzione all’hardware dei server: le richieste di energia aumentano con l’arrivo sul mercato di processori per macchine più potenti, e le aspettative di efficienza energetica si riverseranno sui team IT, non solo su quelli delle strutture.

Le cinque previsioni di Uptime sui data center per il 2023 [in inglese] sono completate da:

La geopolitica continuerà ad aggravare le preoccupazioni della catena di approvvigionamento: Uptime cita le tensioni politiche tra l’alleanza occidentale guidata dagli Stati Uniti, la Cina e la Russia, le quali stanno aumentando il rischio di interruzioni della supply chain. L’azienda prevede che queste ultime, relative ai semiconduttori, così come i sistemi di cavi sottomarini saranno particolarmente vulnerabili a potenziali scontri economici e militari.

Le migrazioni in cloud saranno sottoposte a un maggiore controllo: in un periodo di tensione e di incertezza economica, il costo della migrazione e la minaccia di un aumento vertiginoso dei costi del cloud rallenteranno o scoraggeranno alcune migrazioni mission-critical, secondo le previsioni di Uptime.

I costi dei data center sono destinati ad aumentare: negli ultimi anni, quelli delle strutture IT e dei data center hanno registrato una tendenza al ribasso. Questa tendenza è ora terminata, e i prezzi sono destinati a crescere, secondo le previsioni di Uptime. I problemi della catena di approvvigionamento, l’aumento dei prezzi dell’energia e il maggior costo della manodopera hanno contribuito all’aumento dei costi. Questo non significa che la salita dei prezzi farà diminuire la domanda di data center, ma è probabile che spinga a rinnovare gli sforzi per migliorare l’efficienza.