Energetic Efficiency in Data Centers and Walhalla

As I mentioned in my previous post, in this Christmas period, when besides I’m just in the middle between of having presented a proposal (the last December th 4^th) to EU FP7-SMARTCITIES-2013 (titled: SMART DC FED “A SmartGrid & DCIM based Approach for a Sustainable DC Federation” addressed to “Objective ICT-2013.6.2 Data Centres in an energy-efficient and environmentally friendly Internet”) and the preparation of a new one whose deadline is January the 15^th, I am not in the mood at all for stealing more time to my family than the just necessary. However, I been mentioned in a new published by “Computer World”. Just mentioned, no more, but for ordinary people as I am that fact is not usual, so I’m proud of it. That new is about an event where I was invited to speech. The meeting (titled “Innovación Abierta en Eficiencia Energética”, i.e. Open Innovation in Energy Efficiency) was organized by enerTIC (an Spanish association for fostering energy efficiency in IT) and the CDTI (the Spanish Public Entity entitled for fostering and funding RD activities). I was asked for speaking about TISSAT’s R&D projects for improving energy efficiency of our “DataCentres Federation”, (Note: a “Federation” is a set of trusted and high speed linked DC, usually owned by the same entity”).

In my speech I outlined our motivation and the different projects we are carrying out (or just finished) ant that they are driven by and converged in the construction of Walhalla, a DC certified as Tier I by The Uptime Institute and that it operates as PUE=1,15 thanks to the combination of multiples techniques, methods, processes and technologies:

• Auto-generation.
• Tri-generation energy production by gas engines in the first phase (and by fuel cell in the second phase).
• Free-cooling.
• Heat confinement.
• Residual and unused energy reuse
• Overhead Distribution of power, data and climate.
• Integration between ITC management systems and energy infrastructure DCIM).
• Designed for Cloud Computing Services

And where new efficiency metrics are been measured

• Of course, PUE (Power Usage Effectiveness)
• WUE (Water Usage Effectiveness)
• CUE (Carbon Usage Effectiveness)
• GEC (Green Energy Coefficient)
• ERF (Energy Reuse Factor)
• Other from the points of view of Life Cycle Sustainability Assessment for Greenhouse Gas (GHG) Emission

Coming back to our R&D related projects that let to the Walhalla improvements, they range:

• From bare innovation processes projects either:
  • Improving energetic efficiency processes: ISO 50.001, EU Code of Conduct for Data Centers , ISO 14.001, and a pilot project with AENOR (Marca CEE CPD), etc.
  • Or improving operational efficiency: ISO 20.000, ISO 27.0001, ITIL best practices, etc.)

To research and development projects:

• Directly addressing energetic efficiency of our DC:”Green DC” and “CDPVerde”,
• Or addressing its operating efficiency: “Predicitve I2TM”, “DCIM”, etc.
• Or the ones that look for both to improve energetic efficiency and to offer new advanced services: “RealCloud”,“CloudSpaces”, “StackSync”.

A complete relation of our R&D project could be found in http://www.tissat.es/en/rdi/projects:

Since copying is easy and comfortable, the remaining of this post (the one related with other speech in the event) is extracted from the new published in “Computer World”, but I’m sorry since because it is in Spanish:

El Encuentro reunió tanto a proveedores de referencia, organismo públicos, universidad y centros de innovación como a usuarios corporativos con el objetivo de ser punto de encuentro y detectar posibles intereses comunes para desarrollar proyectos en colaboración. Como asistentes participaron expertos de compañías innovadoras como Grupo Santander, Correos, Endesa, Telefónica, BBVA, Renfe, Ferrovial y Ono, entre otras muchas.

El evento lo inauguró con su intervención, D. Javier García Serrano, jefe del Departamento de Energía, Química, Medio Ambiente, Producción y Servicios del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial), se refirió al compromiso de su entidad con “los proyectos de I+D, individuales o en consorcio, como instrumento fundamental para fomentar la competitividad de las empresas, así como a las nuevas empresas de base tecnológica a través del programa NEOTEC y de la iniciativa público-privada INVIERTE ECONOMÍA SOSTENIBLE, puesta en marcha recientemente”. Sobre la eficiencia energética en concreto, destacó la relevancia del futuro programa Horizonte 2020 de la UE, que “contempla un presupuesto provisional de alrededor de 14.000 millones de euros para los retos sociales de energía segura, limpia y eficiente, y transporte inteligente, limpio e integrado”. Finalizó su intervención recordando que aún permanecen abiertas varias convocatorias relacionadas con la eficiencia energética, con un presupuesto de 26 millones de euros para la aplicación de las TIC a la movilidad cooperativa y 18 millones para Smart Grids. Asimismo, destacó la alta participación española en la convocatoria SMARTCITIES, cerrada recientemente.

A continuación, D. Borja Izquierdo, representante del CDTI en el Comité de Programa de Energía del Departamento del Programa Marco, se refirió al European Innovation Partnership (EIP) sobre Smart Cities & Communities, que contribuirá al despliegue de soluciones innovadoras conjuntas en las áreas de TIC, transporte y energía para aumentar la eficiencia energética.

La sesión plenaria finalizó con las intervenciones de D. Gabriel Cuervo, Innovation Project Manager en Ferrovial, y de D. Carlos Cebrián, Director de I+D+i en Tissat (un servidor). Ambos detallaron el compromiso de sus compañías con la eficiencia energética y la sostenibilidad en sus distintos ámbitos de actuación, así como su modelo de innovación abierta a la colaboración con organismos públicos, la industria y las universidades.

Tras al sesión plenaria se sucedieron unas Mesas de trabajo, que tenían por objetivo fomentar la colaboración entre los asistentes en los distintos ámbitos de aplicación de las TIC en la eficiencia energética, como edificios inteligentes, centros de datos, infraestructuras TI, colaboración, utilities, eGovernment, cloud computing, vehículo eléctrico, movilidad y ciudades inteligentes. Cada mesa contó con la participación de un representante del CDTI para ayudar a resolver las dudas surgidas durante los debates y dar apoyo al moderador de enerTIC.

Durante la jornada, enerTIC presentó una guía para la mejora de la eficiencia energética, que ofrece las principales tendencias y soluciones en la aplicación de las TIC para la eficiencia energética desde la perspectiva de expertos de la Administración española y europea, consultoras, analistas, representantes de la industria y usuarios corporativos. Incluye además referencias a los 100 principales proveedores de este tipo de soluciones TIC: uno de los cuales, por supuesto, es TISSAT.

Cloud Computing, la CMDB y los procesos de Gestión de la Configuración y de Gestión de Cambios

Cuando el miércoles pasado, 28 de marzo, releía lo que había escrito en mi blog, me arrepentía de algunas de las afirmaciones: ¿cómo se puede decir que un eslabón es el más importante en una cadena? Es más bien lo contrario: todos sabemos que una cadena es tan débil como el más débil de sus eslabones … Aun así, decidí mantener los comentarios porque así me daba pie a este nuevo comentario.

Los que tenemos ya cierta edad y hemos conocido las cadenas de música HiFi (no los altamente integrados equipos actuales, que en su mayoría son compactos, pese a tener unas prestaciones envidiables, pues las cadenas se reservan para usos profesionales o usuarios muy selectos) sino los que estaba integrados por varias componentes separados (y , en general, de distintas marcas), cuando éramos más jóvenes discutíamos en ocasiones con nuestros amigos sobre qué elemento era el más importante de la cadena musical: unos afirmaban que  el amplificador , otros que los altavoces, mientras que otros el “pick-up” o “tocadiscos” (que era como llamábamos por aquel entonces en España al lector de discos analógicos de vinilo) pues si la señal de origen ya salía con menor calidad de nada servía un buen amplificador o unos buenos altavoces. Siguiendo esta idea, otras personas se remontaban por la cadena hacia el origen de la señal, y justificaban que lo más importante era el disco en sí mismo (en aquellos tiempos de vinilo) pues si el disco estaba rayado o había sido grabado con mala calidad en el estudio de grabación de nada servía una cadena excelente. De esta forma se llegaba al proceso de grabación y salían los pocos equipos que por aquellos tiempos conocíamos de los estudios de grabación … Volviendo a los elementos de la propia cadena de música, yo personalmente solía argumentar que el elemento más importante era el equalizador, pues con un manejo hábil de los filtros era capaz de oír sólo la guitarra, o sólo la batería, etc., y de alguna forma sentía que podía actuar sobre las fuentes de sonido que integraban la canción… en cualquier caso, como se ve, argumentos tan discutibles como cualquier otro, cuando se habla de una cadena de procesos “secuenciales”, pero que guarda cierta relación con lo que voy a exponer.

Lo cierto es que es que los procesos de la ISO 20.000 (o ITIL) sin ser una cadena lineal, sí son un conjunto armónico de forma que el no ejecutar bien uno de ellos, repercute en el resto. Ahora bien, de nuevo a riesgo de arrepentirme, o de que los auténticos expertos en la ISO 20.000 me acribillen, diré que probablemente (con las salvedades ya expuestas) el proceso más importante sea el de la Gestión de la Configuración por el hecho de que es el “dueño” de la CMDB (siglas de Configuration Management Data Base).

Nota. En mi afirmación del día anterior lo que pretendía resaltar era que un proceso (el de la Gestión de la Capacidad) que hasta hace poco solía ser relativamente fácil de gestionar (de hecho, en muchos DataCenter su gestión se articulaba entorno a una hoja de cálculo más o menos compleja) con el tema de la Cloud ha alcanzado una complejidad alta y su importancia sobre la economía de la empresa es elevada.

Retomando la línea argumental sobre la importancia de la CMDB, lo resumiré con la afirmación que oí en uno de los cursos a los que asistí: La CMDB es la “piedra angular” para los procesos y la “biblia” para los técnicos que operan en un DataCenter, deben creer lo que en ella se muestra a “pies juntillas”, si en algún momento llegan a dudar de la información que en ella se contiene, el castillo de naipes se desmorona por completo. Esto es así porque (a modo de resumen simplista para los “profanos”, es decir, para permitir la comprensión por los que no estén familiarizados con el concepto) la CMDB es la Base de Datos donde se guarda, por una parte  (el aspecto más clásico) el inventario de todos los componentes de la infraestructura IT (incluyendo, además del inventario puro con sus características físicas, otros aspecto como su proveedor, contrato de mantenimiento, garantías, etc.), y por otra parte (en su aspecto más innovador) todas las “relaciones y dependencias” que existen entre dichos elementos. Estas “relaciones” es una información vital para el buen funcionamiento de las IT: piénsese, por citar un ejemplo, que si se debe realizar alguna intervención sobre un servidor hay que estar totalmente seguro de todos los servicios que directa o indirectamente se van a ver afectados en mayor o menor medida  por dicha actuación para poder avisar y negociar con los usuarios de dichos servicios el momento para realizar dichos trabajos; o , por citar, otro aspecto muy importante, dicha relaciones de la CMDB son una fuente muy importante para poder correlacionar eventos entre sí, y buscar la causa origen de problemas.

Ahora bien, por otra parte, el proceso de Gestión de Cambios gira en torno gestionar los cambios que se producen en el entorno operativo y vía el proceso de Gestión de la Configuración actualizar la CMDB de forma coherente: desde su inicio (poblar de contenidos la CMDB) hasta cualquier cambio ulterior que debe ser analizado y autorizado por este proceso. Es decir, se puede decir que la Gestión de la Configuración y la Gestión de Cambios son el núcleo entorno al que pivota el resto de los procesos ISO 20.000, tal como pretende reflejar la siguiente figura:

Por otra parte, volviendo al tema de las relaciones entre elementos de la CMDB, algunas de ellas son evidentes y relativamente estáticas, es decir, se producen muy pocos cambios (en contadas ocasiones) y mediante procedimientos muy llamativos que no pueden pasar desapercibidos: por ejemplo el nº y tipo de procesadores que tiene un servidor físico, o el segmento de red de seguridad en el que está dispuesto un servidor físico. Algunas son algo más dinámicas, por ejemplo el switch del que está colgado un servidor. Y otras pueden ser bastante dinámicas: por ejemplo la relación entre una aplicación y los servidores donde se ejecuta (hoy en día este aspecto es mucho muy dinámico debido a la reciente pero rápida incorporación de las tecnologías de virtualización, de grid, cloud computing, etc.).

Mientras que existen herramientas automáticas que permiten descubrir los cambios físicos (más memoria, más CPU) y de software de base (sistema operativo, etc.) o software estándar, y poblar y gestionar los cambios en la parte de inventario de la CMDB, sin embargo, no existen herramientas avanzadas (solo existe soluciones parciales como, por ejemplo, las que descubre al árbol de router y equipos colgados de un segmento de red) para descubrir automáticamente relaciones entre los elementos de la CMDB: las mismas deben ser introducidas manualmente, y por lo tanto precisan de mucho tiempo no solo para su descubrimiento, sino para su “regulación”, y certificación. El problema se agrava cuando el dinamismo de los cambios es grande, lo que resta tiempo a los técnicos para tenerlos al día, y por otra parte, como efecto secundario, suele conllevar que no se dedica suficiente a descubrir todas las relaciones, pudiendo quedar ocultas las que no son evidentes.

Este dinamismo en los cambios se ha acentuado con la irrupción de la virtualización y mucho más con el Cloud Computing: a modo de ejemplo, y aunque reconocemos que es un caso muy poco habitual, podemos mencionar que un entorno relativamente pequeño (formado por 8 servidores físicos) de un cliente que aloja sus máquinas en uno de los DataCenter de Tissat, se producen unos 4000 cambios al mes que implican el movimiento  de una máquina virtual de un servidor físico a otro, con el consiguiente cambio en las relaciones que existen entre ellos. En consecuencia, es muy difícil que está actualizada en tales entornos, en cuyo caso perdería toda su utilidad.

Por lo tanto podemos concluir que  el disponer de herramientas adecuadas para la gestión y operación de un entorno tan altamente cambiante y dinámico como es el mundo Cloud se ha convertido en algo indispensable para que la CMDB disponga de información fiable, y los procesos de la ISO 20.000 pueden operar de forma correcta.

Por todo ello Tissat, mediante un proyecto de I+D+i al que ya se ha aludido anteriormente (el “Predictive I2TM”, y al que le dedicaremos un comentario exprofeso en próximos días), recurrió a técnicas de reconocimiento de patrones de conducta  y de modelado predictivo para intentar descubrir las relaciones existentes entre los elementos de nuestras infraestructura TIC, así como los cambios que sufra la misma, de forma que se actualice la CMDB bien de forma automática, o bien, tras la validación (aprobación) por parte de un técnico una vez generada la correspondiente recomendación de cambio. Los resultados de dichos trabajos de I+D+i se han plasmado en una avanzada funcionalidad para nuestro producto I2TM (con el damos soporte a los procesos ISO 20.000 en la operación de los DataCenter de Tissat) que descubre nuevas relaciones entre elementos de la CMDB: algunas de ellas (las previamente autorizadas) las incluye automáticamente en la CMDB (indicando, en un campo ad-hoc, que han sido descubiertas automáticamente, para que en caso de necesidad se pueda depurar mejor un problema) y para otras relaciones (más dudosas) propone su incorporación (mediante un ticket, con todo el workflow y registros pertinente) al Responsable del Proceso de la Configuración para que la revise y le de su visto bueno, o no, tras analizarlo con el Responsable del Proceso de Gestión de Cambios (inicialmente en la propia CMDB  ya anuncia la “posibilidad” de dicha relación, por si surgiera un incidente durante el proceso de su aprobación, para aportar dicho posiblemente conocimiento a los técnicos que tratan el incidente).

El Cloud Computing y la ISO-20.000 (ITIL): conteniendo el sobre-aprovisionamiento (Capacity Management)

La atractiva combinación de agilidad, escalabilidad y ahorro económico ha cimentado una gran esperanza sobre el potencial del Cloud Computing para mejorar las finanzas de una empresa.

Sin embargo, las “matemáticas de la economía” del Cloud Computing aún precisan de una mejor comprensión y de un cierto refinamiento ya que, por una parte, el despliegue de recursos en una Cloud (consecuencia de la demanda de servicios) no se puede caracterizar fácilmente ni se pueden saber los recursos asignados mediante el uso de modelos simples, y por otra parte sucede que la complejidad de los precios de los Servicios de Cloud Computing es un aspecto que se “mueve” rápidamente (tanto en tarifas, como en modelos de tarificación) por lo que su conocimiento en todo momento queda, en general, más allá de la capacidad humana y resulta difícil actuar y tomar las mejores decisiones en cada momento (de hecho este aspecto es la fuente del negocio de los “Cloud Services Brokers” que empiezan a surgir).

De alguna forma estos aspectos quedan resumido en la frase de James Staten (vice-presidente de Forrester Rearch Inc) que decía: “todos creemos que el Cloud Computing ayuda a ahorrar en costes económicos, pero nadie está seguro de cómo maximizar ese ahorros”.

En consecuencia, para garantizar un buen rendimiento operativo (SLAs de rendimiento o prestaciones) en muchas ocasiones se realiza un sobre-aprovisionamiento (asignación de más recursos de los necesarios) con un “margen de seguridad” suficiente para garantizar que los requisitos de rendimiento siempre se cumplen. Curiosamente, esta asignación de más recursos de los necesarios, era uno de los aspectos que se supone se pretende resolver el tema con el Cloud Computing. Por lo tanto la “gestión de la capacidad” (tal como se define en la ISO 20.000 en ITIL) se convierte en uno de los procesos claves que no se puede gestionar con hojas de cálculo al estilo como se hacía, por citar un ejemplo, en los DataCentres antes de la irrupción del Cloud Computing.

En general, es muy difícil, por no decir imposible, saber exactamente cuánto “margen de seguridad” se requiere en cualquier momento, y mucho menos cuando la demanda de recursos cambia de forma tan dinámica como lo hace en el CloudComputing. Una opción común, por lo tanto, ha sido el exceso de aprovisionamiento de recursos (en algunos casos en cantidades excesivas) con el fin de tener la certeza absoluta de que las demandas de rendimiento serán satisfechas.

En las Cloud Públicas este sobre-dimensionamiento se da principalmente en el lado del Proveedor de Servicios Cloud (sobre todo cuando da servicios del tipo SaaS con unos SLAs estrictos, o para poder asegurar el atender una demanda muy variable de servicios IaaS), pero también en el lado del Usuario (especialmente cuando contrata servicios Iaas, o SaaS con SLAs muy relajados) pues en general, hoy en día, muchos Proveedores de Servicios Cloud ofrecen sus servicios con SLAs muy poco comprometidos por lo que transfieren el problema al usuario que normalmente se sobre-aprovisiona de servicios Cloud para poder garantizar poder hacer frente a picos de demanda.

En las Cloud Privadas, el problema del sobre-dimensionamiento se acentúa ya que proveedor y cliente son integrantes de la misma empresa; por lo que en estas nubes cobra especial relevancia el proceso de gestión de la capacidad. Por otra parte, este aspecto puede ser una de las razones por las que una empresa pueda interesarle desplegar una Cloud Híbrida: con su propia cloud resuelve sus necesidades conocidas y las predecibles, y traslada los problemas de su necesidades aleatorias o puramente puntuales a la parte que externaliza, por lo que el proceso de gestión de la capacidad puede ser resuelto con un menor impacto en “CAPEX ocioso” (si se me permite la expresión).

En cualquier caso, el sobre-aprovisionamiento de recursos Cloud, en ausencia de otras opciones, se está convirtiendo en una práctica generalizada. El resultado es que muchas organizaciones están invirtiendo en recursos Cloud que simplemente no utilizan. Los recursos no utilizados producen, por supuesto, un impacto negativo sobre la recuperación de la inversión realizada (ROI).

Para hacer frente a este problema Tissat ha potenciado su producto I2TM (software que da soporte a los procesos ISO 20.000 desarrollado en Java) con elementos para poder realizar una “gestión dinámica de la capacidad” (merced al proyecto de I+D+i “Predictive I2TM”, cofinanciado por el subprograma “Avanza I+D+i” del Ministerio de Industria, Comercio y Turismo), y en la que seguimos investigando para mejorarla e incorporarle nuevas funcionalidades, prestaciones y servicios.