La métrica de eficacia de uso de energía (PUE) es predominante gracias a su aplicabilidad universal y su simplicidad: energía utilizada por todo el centro de datos, dividida por la energía utilizada por los equipos de TI. Sin embargo, su simplicidad podría limitar su relevancia futura, ya que técnicas como la refrigeración líquida directa (DLC) cambian profundamente el perfil del consumo de energía del centro de datos.
PUE se ha utilizado durante mucho tiempo más allá de su intención original, incluso como una única métrica de eficiencia definitoria y como un punto de referencia comparativo entre diferentes centros de datos, desde que fue desarrollado por The Green Grid en 2007. La PUE anualizada se ha convertido en el estándar mundial de facto para la eficiencia energética de los centros de datos, en parte porque puede ocultar muchos pecados: la PUE no tiene en cuenta las compensaciones importantes en, por ejemplo, la resistencia, el consumo de agua y, quizás lo más importante, la eficiencia de TI.
El enfriamiento líquido llega a la corriente principal
Sin embargo, los cambios técnicos que se avecinan en la infraestructura de las instalaciones podrían, si se implementan ampliamente, hacer que PUE no sea adecuado para la evaluación comparativa histórica o contemporánea. Uno de esos cambios es la posibilidad de que los DLC entren en la adopción generalizada. Si bien la tecnología DLC ha sido una tecnología establecida pero de nicho durante décadas, algunos en el sector de los centros de datos piensan que está a punto de ser más utilizada.
Entre los impulsores de DLC se encuentra la escalada continua de la potencia del procesador del servidor, lo que podría significar que se ofrecerán cada vez más servidores en configuraciones tradicionales y DLC.
Según una encuesta reciente de Uptime, solo uno de cada cuatro encuestados cree que la refrigeración por aire seguirá siendo dominante más allá de la próxima década en los centros de datos de más de 1 MW.
Independientemente de la forma, inmersión total o parcial o directo al chip (placas frías), el DLC modifica la composición del consumo de energía de la instalación y la infraestructura de TI más allá de simplemente reducir el PUE calculado hasta cerca del límite absoluto. La mayoría de las implementaciones de DLC logran un PUE parcial de 1.02 a 1.03, superando a los sistemas de enfriamiento de aire más eficientes por porcentajes bajos de un solo dígito. Pero PUE no captura la mayor parte de las ganancias de energía de DLC. También reduce el consumo de energía real de la TI, lo que genera dudas sobre cómo contabilizar la eficiencia de la infraestructura.
En otras palabras, DLC cambia suficientes variables fuera del alcance de PUE que su aplicación como una métrica de eficiencia energética se vuelve inadecuada.
Hay dos razones principales por las que los DLC PUE son cualitativamente diferentes de los PUE de la infraestructura refrigerada por aire.
Los ventiladores del chasis
Una es que los sistemas DLC no requieren la mayoría de los ventiladores del sistema de TI que mueven el aire a través del chasis (los sistemas de placa fría todavía necesitan algunos ventiladores en las fuentes de alimentación y para la electrónica de baja potencia). Debido a que los ventiladores del servidor funcionan con la fuente de alimentación del servidor, su consumo cuenta como energía de TI. Los proveedores han modelado ampliamente el consumo de energía de los ventiladores, y no es una cantidad trivial. Las estimaciones suelen oscilar entre el 5 y el 10 por ciento de la potencia total de TI, según la eficiencia, el tamaño y las velocidades del ventilador (la temperatura del aire de suministro también puede ser un factor).
Los chips fríos desperdician menos energía
El otro componente menos explorado de la energía de TI son las pérdidas de potencia de los semiconductores debido a la temperatura. Los procesadores modernos de alto rendimiento son propensos a corrientes de fuga relativamente altas que fluyen incluso cuando el chip no está ciclando (circuitos inactivos sin señal de reloj). Esto se conoce como potencia estática, a diferencia de la potencia dinámica (activa) consumida cuando una puerta de conmutación cambia de estado para realizar un trabajo. A medida que crece la escala de integración con tecnologías de fabricación de chips más avanzadas, también lo hace el desafío de las fugas. En contra de los esfuerzos de los fabricantes de chips por contenerlo sin perder demasiado rendimiento o densidad de transistores, la potencia estática sigue siendo significativa en la ecuación de potencia total para chips informáticos grandes ajustados para el rendimiento, como los procesadores de servidor.
La potencia estática, a diferencia de la potencia dinámica, se correlaciona fuertemente con la temperatura. Debido a que los sistemas DLC pueden mantener las temperaturas de funcionamiento de los chips muy por debajo de las de los refrigerados por aire (digamos, a 48 o C / 118 o F), a diferencia de los 72 o C / 162 o F para los sistemas refrigerados por aire), pueden reducir drásticamente la energía estática. En un estudio de 2010 sobre una supercomputadora en Japón, Fujitsu estimó que la refrigeración líquida reducía la potencia del procesador en un poco más del 10 por ciento cuando se enfriaba de 85 o C / 185 o F a 30 o C / 86 oF. Es probable que la energía estática se haya convertido en un problema mayor desde que se realizó este estudio, lo que sugiere que el funcionamiento de un chip más frío tiene el potencial de reducir la energía total de TI en varios puntos porcentuales.
Sin la orientación de los fabricantes de chips sobre el perfil de potencia estática de sus procesadores, la única forma de cuantificar este beneficio energético es mediante la experimentación. Peor aún, el impacto en la potencia total variará entre servidores que usan diferentes chips, por múltiples razones (por ejemplo, utilización del procesador, intensidad de la carga de trabajo y tecnología de semiconductores y variaciones de fabricación entre diferentes fabricantes de chips o generaciones de chips). Todo esto complica el caso de incluir energía estática en una nueva métrica de eficiencia, o en el caso comercial de DLC. En otras palabras, es un factor conocido, pero se desconoce en qué medida.
Hay otros desarrollos en el diseño de infraestructura que pueden socavar la relevancia de PUE. Por ejemplo, las fuentes de alimentación ininterrumpida distribuidas e integradas en bastidor con pequeños paquetes de baterías pueden convertirse en parte de la infraestructura de TI, en lugar del ámbito de la gestión de las instalaciones.
Si se materializa la promesa de una adopción generalizada de DLC, PUE, en su forma actual, puede estar dirigiéndose hacia el final de su utilidad. La posible ausencia de una métrica PUE útil representaría una discontinuidad de la tendencia histórica. Además, ahondaría la evaluación comparativa competitiva: todos los centros de datos DLC serán muy eficientes, con diferencias energéticas inmateriales. Si los servidores refrigerados por líquido ganan más terreno (como esperan muchos, pero no todos, en el sector de centros de datos), los operadores probablemente necesitarán una nueva métrica para la eficiencia energética, si no como un reemplazo de PUE, como un suplemento. El seguimiento de la utilización de TI y un enfoque general más granular para monitorear el consumo de energía de las cargas de trabajo podrían cuantificar las ganancias de eficiencia mucho mejor que cualquier versión futura de PUE.