Sustentabilidade utilizando a TI Verde, aplicabilidade
da tecnologia Power Cap
Anderson Chaves Cardoso

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aplicando essa tecnologia, além de proporcionar aos
profissionais de TI informações amplas sobre o assunto com
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Segundo Nunes et al [3], as práticas de TI foram divididas
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menor latência. A latência de hardware deve ser baixa o
suficiente para que o sistema operacional não considere o
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1) Cenário II – Consumo de energia de um servidor com
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2) Análise geral dos resultados
Nos benchmarks I, II e III o qual não haviamos limitado o
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[15] OPENMANAGE, Dell Inc. “Dell OpenManage Power Center” guia do
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Este trabalho discorre acerca da sustentabilidade utilizando a
TI Verde e propõem-se a demonstrar como a própria tecnologia
pode minimizar o impacto ao meio ambiente, utilizando recursos
embarcados em servidores de última geração. Também será
abordada a tecnologia Power Cap como uma das alternativas
existentes que visam otimizar o consumo energético.

The present work talks about susteinability using Green IT, and
it tries to demonstrate how technology can minimize its impact to
the environment, utilizing resources boarded into state of the art
servers. And this paper will also talk about how the Power Cap
technology can be used as an available alternative to optimize the
the energy use.

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Sustentabilidade utilizando a TI Verde, aplicabilidade do Power Cap

  1. 1. Sustentabilidade utilizando a TI Verde, aplicabilidade da tecnologia Power Cap Anderson Chaves Cardoso Professora ME. Andrea Collin Krob Centro Universitário La Salle (UNILASALLE) Curso Ciência da Computação Canoas / RS, Brasil Andersonn.Cardoso@gmail.com Centro Universitário La Salle (UNILASALLE) Curso Ciência da Computação Canoas / RS, Brasil Andrea.Krob@unilasalle.edu.br Resumo – A energia elétrica foi uma grande descoberta da humanidade, utilizamos cada vez mais e muitas vezes sem sequer pensarmos em otimizar o seu uso. Essa energia que mantém grande parte das tecnologias disponíveis tem se tornado uma grande vilã para o meio ambiente, ao mesmo passo que sem ela o homem talvez não atingisse o alto nível de desenvolvimento que possui nos dias de hoje. Este trabalho discorre acerca da sustentabilidade utilizando a TI Verde e propõem-se a demonstrar como a própria tecnologia pode minimizar o impacto ao meio ambiente, utilizando recursos embarcados em servidores de última geração. Também será abordada a tecnologia Power Cap como uma das alternativas existentes que visam otimizar o consumo energético. Palavras-chaves — Sustentabilidade; TI Verde; consumo energético; Power Capping; Power Cap. Abstract - Electric energy has been one of mankind's greatest discoveries, we use it more and more every year and most of the time without even acknowledging it. That same energy which maintains available the greatest part of technologies has become a great villain against the environment, and at the same time without it society wouldn't achieve the level of development in which it is today. The present work talks about susteinability using Green IT, and it tries to demonstrate how technology can minimize its impact to the environment, utilizing resources boarded into state of the art servers. And this paper will also talk about how the Power Cap technology can be used as an available alternative to optimize the the energy use. Keywords— Sustentabilit; Green IT; energy consumption; Power Capping; Power Cap. I. INTRODUÇÃO JANNUZZI [11] relata que o setor energético é responsável por grande parte dos gases lançados na atmosfera: por 75% do dióxido de carbono (CO2), 41% do chumbo, 85% das emissões de enxofre e aproximadamente 76% dos óxidos de nitrogênio. A produção de eletricidade em termoelétricas representa cerca de um terço das emissões mundiais de dióxido de carbono, sendo seguida pelos setores de transporte e industrial. A utilização do termo sustentabilidade na TI Verde vem sendo debatido constantemente em seminários e fórum. Com o crescente aumento de equipamentos eletrônicos, torna-se necessário que tenhamos o controle com objetivo de reduzirmos os impactos ao nosso meio ambiente. Trata-se de um assunto de grande importância, tanto no cenário ambiental quanto sócio econômico. É preciso evoluir nas discussões sobre sustentabilidade que a TI (Tecnologia da Informação) pode proporcionar com a utilização ecologicamente correta de hardwares que estão projetados para tal. O principal desafio nesses debates é conscientizar o maior número de pessoas possíveis, para que tenhamos no mundo globalizado uma visão ampla de como cada ser humano pode colaborar para o equilíbrio, mantendo a continuidade dos aspectos econômicos, sociais, culturais e ambientais da sociedade humana. II. PROBLEMA Uma pesquisa feita por AKATU [2] apontou que em 2006 72% das pessoas desligavam os aparelhos eletrônicos quando não estavam utilizando. Já em 2010, essa mesma pesquisa apresentou uma queda de dez pontos percentuais atingindo 62%, ao passo que JANNUZZI [11] apontava que a produção de eletricidade representava em torno de um terço das emissões mundiais de CO2. De que forma podemos utilizar a TI Verde para que possamos garantir a continuidade das gerações futuras e como podemos conscientizar os profissionais de TI aderirem as tecnologias embarcadas com objetivo de reduzir o consumo de energia e consequentemente proporcionar a redução de emissão de toneladas de gases em nossa atmosfera. III. OBJETIVOS Um dos objetivos desta pesquisa é apresentar algumas sugestões que possam contribuir com a sustentabilidade utilizando a TI, porém o principal objetivo é abordar sobre a utilização da tecnologia Power Cap em servidores, onde a meta é o estudo de quanto pode-se reduzir de energia
  2. 2. aplicando essa tecnologia, além de proporcionar aos profissionais de TI informações amplas sobre o assunto com objetivo de impactar positivamente no nível de maturidade destes profissionais. o que por um lado pode ser uma ótima notícia, por outro teremos um grande lixo eletrônico a ser descartado, além de um aumento da emissão de CO2 em nossa atmosfera contribuindo para degradação de nosso planeta. O Power Cap é uma tecnologia que propõem o estabelecimento de um política de consumo de energia, baseada em históricos de consumos, é fixada pelo administrador de TI de forma a manter um consumo energético linear. Além da emissão de CO2, é preciso considerar outros tipos de poluição que são extremamente prejudiciais, tais como os resíduos sólidos e outras substâncias químicas que poluem nossos mares, rios e lagos. IV. JUSTIFICATIVA A adoção de tecnologia para o beneficio do ser humano está se tornando uma necessidade constante, a cada ano que passa, com o desenvolvimento de novas tecnologias podemos estar nos dirigindo para um caminho sem volta com relação à degradação do nosso planeta[16].Esta reflexão é importante para entender os benefícios e os malefícios que novas tecnologias podem trazer ao ser humano. A motivação da pesquisa é diretamente proporcional à contribuição que o estudo possa retornar. Apesar do Power Cap ser uma tecnologia lançada em 2007, é pouco abordado no Brasil, trabalhos acadêmicos públicos são raros. Espera-se abordar sobre a questão da sustentabilidade que a TI Verde pode proporcionar, focando em uma tecnologia chamada de Power Cap como parte de um recurso que possa ser adotado para redução de consumo de energia em servidores, visto que hoje no Brasil possuímos um alto custo com energia elétrica. Existe um amplo material sobre sustentabilidade na TI Verde, seja em trabalhos de conclusão como em bibliografias, mas uma quantidade pequena de materiais sobre aplicabilidade da tecnologia Power Cap. O Power Cap é uma tecnologia pouco difundida em nosso país, geralmente utilizado por grandes corporações, mas que pode ser utilizada por qualquer empresa. V. REFERENCIAL TEÓRICO A. TI VERDE NO BRASIL Segundo MANSUR[1], atualmente existem dados que permitem comprovar estatisticamente as evidências e é possível afirmar que um aumento de 10% nos gastos com tecnologia eleva a produtividade total dos fatores em 1.7% nas empresas brasileiras e 1% em empresas Indianas, o investimento de equipamentos no mesmo patamar retornam em aumento de produtividade de 2%. MANSUR[1] afirma que a Índia e China tem proporcionado à renovação da nova Tecnologia da Informação devido a sua agressividade frente à produtividade, fazendo com que as empresas tenham que ser eficazes e eficientes, produzindo mais e reduzindo seus custos de produção. A Fundação Getúlio Vargas publicou um trabalho em 2009 que o Brasil superou a marca de 60 milhões de computadores, tendo uma média de um computador para cada três habitantes, A TI Verde pode proporcionar uma reorganização em termos do descarte correto de equipamentos eletrônicos, além do manuseio adequado com a finalidade de obter economia de energia, são praticas sustentáveis que ajudam principalmente o meio ambiente. Existe um árduo trabalho e um grande desafio no que diz respeito à governança da TI Verde, é preciso otimizar o consumo de energia para que possamos ter o equilíbrio daquilo que retiramos da natureza. O reaproveitamento de componentes eletrônicos já é uma realidade no Brasil, mas precisa de incentivo governamental e empresas que possam abraçar a causa, usando a TI como uma fomentadora desta questão social e tecnológica. Segundo MANSUR[1], em termos de Tecnologia de Informações e Comunicações, deve-se encontrar o ponto de equilíbrio entre a sustentabilidade dinâmica do negócio e a tecnologia. A solução dessa equação passa pela questão do desenvolvimento da GOVERNANÇA DE TI VERDE, que deve endereçar as nossas necessidades de curto prazo sem comprometer a nossa geração e das futuras, a capacidade de atendimento das necessidades de médio e de longo prazo. Outro ponto importante neste contexto é a conscientização das pessoas, que por falta de informação ou talvez até por descaso, contribuem de forma positiva ou negativa para a manutenibilidade do equilíbrio do planeta. A pesquisa feita por AKATU[2], demonstrou que o nível de conscientização das pessoas reduziu-se no período de 2006 a 2010. Nota-se claramente uma regressão por parte da humanidade, é necessário que os povos evoluam neste sentido, as pessoas devem ter a consciência do que podem e devem fazer para reduzir esta cascata de causas e efeitos que degradam o nosso hábitat. Instituições de ensino, órgãos governamentais e não governamentais, a sociedade em geral, podem sim mudar esta realidade. B. Aplicabilidade dos três níveis da TI Verde A aplicação da TI Verde está diretamente relacionada com investimentos e pesquisas para implementações de práticas modernas ou algumas ações de baixa complexidade. Posteriormente serão tratados alguns benefícios desvantagens que o uso da aplicabilidade pode trazer. e
  3. 3. Segundo Nunes et al [3], as práticas de TI foram divididas em três níveis: 1) TI Verde de Incrementação Tática Não modifica a infraestrutura de TI, nem as políticas internas, apenas incorpora medidas de controle do uso excessivo de energia elétrica. Algumas práticas podem ser tomadas, como por exemplo: • Desligar equipamentos que não estão em utilização; • Aplicar configurações para permitir que os equipamentos fiquem apenas em stand by, ou seja, consumindo o mínimo de energia possível enquanto em desuso; • A substituição de lampadas encandecentes por fluorecente, a substituição de monitores fabricados com tecnologia CRT (Cathodic Ray Tube) por monitores LCD (Liquid Cristal Display), que hoje proporcionam uma economia comprovada de 30% na redução com o consumo de energia, entre outros. 2) TI Verde de Estratégica Exige a convocação de uma auditoria sobre a infraestrutura de TI e seu uso relacionado ao meio ambiente, desenvolvendo e implementando novos meios viáveis de produção de bens ou serviços de forma ecológica. Podemos citar como exemplo a criação de uma nova infraestrutura da rede elétrica, visando uma maior eficiencia em sistemas computacionais proporcionando a redução de consumo de energia. Este modelo propõe a adoção de tecnologias como o Power Cap e ambientes virtualizados, além de propor uma política clara e bem definida com relação aos descartes dos equipamentos. Segundo RENNER [4], um exemplo de caso de sucesso que aplicou esta estratégia em 2007 foi o Banco Real, com o projeto Blade (Lâmina) o resultado final foi a redução estimada de 62% da energia elétrica consumida pelos servidores e 50% da energia consumida pelo ar condicionado utilizado na mesa de operações. A economia estimada deste projeto foi de US$ 355 mil em 4 anos pela redução do número de computadores, pelas manutenções mais baratas, o gerenciamento centralizado e a facilidade de mudança de layout(esboço mostrando a distribuíção física). 3) TI Verde a fundo ou Deep IT Incorpora o projeto e implementação estrutural de um parque tecnológico visando a maximização do desenvolvimento com o mínimo de gasto em energia elétrica, incluindo projetos de sistemas de refrigeração, iluminação e disposição de equipamento no local, com base nas duas primeiras estruturas anteriores, requer maior gastos devido o investimento em tecnologias atuais de ponta, mas espera-se que o retorno do investimento seja a curto ou médio prazo. C. Tecnologias Embarcadas ao hardware Uma tecnologia embarcada consiste em um sistema embutido, ou seja, são sistemas desenvolvidos com um ou mais propósitos específicos, a seguir será abordado algumas das principais tecnologias embarcadas em um processador. 1) Advanced Configuration and Power Interface Segundo a definição contida no documento que implementa a ACPI[5] (Advanced Configuration and Power Interface), trata-se de um método para descrever as interfaces de hardware em termos abstratos o suficiente para permitir implementações mais flexíveis e inovadoras, integrando o hardware e aplicação, proporcionando ao sistema operacional o controle do gerenciamento de energia. Este padrão foi proposto e desenvolvido em dezembro de 1996 pelos fabricantes Intel, HP, Microsoft, Toshiba e Phoenix, é a evolução do sistema APM(Advanced Power Management) que utilizava a BIOS(Built In Operating System) para o gerenciamento de energia. O modelo define também os estados de um sistema, alguns deles foram sintetizados abaixo: a) Estado de Energia Global (Global System State): O G0 Working (trabalhando) – Neste estado o equipamento esta operando normalmente, recebendo demanda de aplicações ou processos, os periféricos de hardware podem estar em diferentes estados de consumo de energia. G1 – Sleeping (dormindo) – o computador está em um estado que poderá ser iniciado rapidamente sem a necessidade de uma nova inicialização do sistema operacional, o consumo de energia é pequeno e não é seguro desmontar o equipamento. G2/S5 Soft Off (desligado pelo sistema) – o equipamento está desligado através da camada de sistema operacional, seu estado de consumo de energia é mínimo, requer uma grande latência ao regressar o sistema operacional. G3 Mechanical Off (desligado mecanicamente) – este estado é apresentado quando o equipamento é desconectado de sua fonte de alimentação, pode usar como exemplo quando o circuito onde o mesmo está conectado é interrompido, neste estado o equipamento não consome energia, exceto o consumo da bateria interna para manter as configurações da CMOS (Complementary Metal-Oxide Semicondutor) [5]. b) Estado de energia do Processador (Processor Power State): Segundo ao fabricante de processadores Intel[7], um "C-state" é um estado ocioso. Os processadores modernos, possuem diferentes estados “C”, representando quantidades cada vez maiores de controles deste estados. ACPI[5], define os estados de energia do processador da seguinte forma: • C0 - Enquanto o processador está neste estado, ele executa as instruções. • C1 - Este estado de energia do processador tem a
  4. 4. menor latência. A latência de hardware deve ser baixa o suficiente para que o sistema operacional não considere o aspecto latência do estado para decidir usá-lo. • C2 - O estado C2 oferece melhor economia de energia do que o estado C1. A latência hardware é maior neste caso, a ACPI e o sistema operacional pode usar essa informação para determinar quando o estado C1 deve ser usado em vez do estado C2. Além de colocar o processador em um estado de energia de não execução, este estado não tem outros efeitos de software visíveis. • C3 - O estado C3 oferece melhor economia de energia em relação aos anteriores. A latência hardware é maior neste, a ACPI e o sistema operacional pode usar essa informação para determinar quando o estado C2 deve ser usado em vez do estado C3. Enquanto no estado C3, caches do processador mantém o estado e o sistema operacional é responsável por manter a coerência destes caches [6]. c) T-State (Thermal State) O T-State está ligado diretamente à redução do clock de processador para frequências mais baixas, a fim de reduzir os efeitos térmicos. Isto significa que a CPU é obrigada a estar inativa numa percentagem fixa dos seus ciclos por segundo. Os estados de redução variam de T1 para Tn, com o percentual de ciclos ociosos. Nota-se que a otimização não reduz tensão e uma vez que a CPU é forçada a um clock mais lento por alguma parte de tempo, os processos vão demorar mais para a entrega da tarefa. O T-State, só é útil se reduzir os efeitos térmicos no processador, o que é o seu principal objetivo. desempenho, mantendo o provisionamento de energia do rack. De um modo semelhante, o NM poderia ser usado estrategicamente para reduzir as necessidades de arrefecimento em um evento térmico ou para manter um servidor dentro dos seus limites de potência. Por exemplo, para proteger contra pico de carga de trabalho, o gerente do Data Center pode enviar comandos via console para definir um limite de potência. O console comunica as novas políticas de provisionamento de energia através do controlador de gerenciamento da placa base , ou BMC (Baseboard Management Controller), para que o Intel Intelligent Power Node Manager, que monitora continuamente em tempo real o consumo de energia do servidor. O nível de energia atual é então comparado com a política aplicada, o ND utiliza um algoritmo para determinar o desempenho ideal do processador e responde gerenciando consumo de energia para atender o nível de potência configurado. Este ciclo de feedback, garante que o consumo de energia do servidor permaneça continuamente controlado e previsível, permitindo que o servidor execute o trabalho tanto quanto for possível com a política que está em vigor. Se a política não pode ser aplicada, finalmente, através do ajustes conhecidos, o Intel Intelligent Power Node Manager relata um erro. A Fig. 1. demonstra o fluxo da comunicação entre o console de comunicação e os itens da arquitetura de hardware que proveem o Power Capping (ato de fixar o consumo) em servidores. 2) Intel Intelligent Power Node Manager (NM) Uma solução de Power Cap, passa pela utilização do recurso integrado ao processador chamado Intel Intelligent Power Node Manager que trabalha em conjunto com ACPI [5] e softwares de gerenciamento. Uma vez que esta tecnologia é integrada com um console de gerenciamento, neste caso será abordado o console Dell OpenManage Power Center, o NM pode ser utilizado por um gerente de TI com os seguinte propósitos : • Monitorar, o software ajudará a monitorar constantemente em tempo real a carga de trabalho do equipamento. • Configurar a política de consumo, após a avaliação do consumo do equipamento, os gerentes de TI podem definir uma política compatível com a utilização em watts apresentada, restringindo que o equipamento atinja o consumo máximo que o hardware pode proporcionar. A executar esta ação, o gerente de TI terá reduzido alguns watts, a redução em vários servidores em um rack o Data Center (Centro de Dados) seria capaz de implantar mais servidores por rack, adicionando uma maior computação e Fig. 1. Fluxo de comunicação do Intel Intelligent Power Node Manager , autoria própria [12] A Intel informa apenas como o fluxo de comunicação funciona, as tecnologias envolvidas para a comunicação e
  5. 5. troca de mensagens como IPMI(Intelligent Platform Management Interface), mas não disponibiliza ao publico o seu algoritmo pelo fato de ser uma tecnologia proprietária. Se for necessário, aplica-se a redução na frequência do processador ou até mesmo é desligado um ou mais afetando diretamente no consumo de energia[12]. Conforme a Intel [6], o IPMI é a interface que gerencia o hardware implementado pela BMC (Baseboard Management Controller), os fabricantes que utilizam-se da interface são a Dell, IBM, HP e Nec. No caso do Dell OpenManage Power Center (OMPC) a política pode ser aplicada definindo-se a hora de início da vigência da política e hora de término, além de definir se a política será diária ou semanal. Segundo a Dell Inc., a BMC [12] é um micro-controlador chipado na placa mãe de servidores, a qual provê parte da funcionalidade de monitorar o hardware em conjunto com o IPMI. Caso a política aplicada seja um política inferior a linha base do servidor que é armazenada na base de dados do OMPC, o software informa que não é possível aplicar tal política. A BMC é o coração da arquitetura e fornece a inteligência para o monitoramento autômato e características de recuperação implementados diretamente no hardware, bem como o gerenciamento da plataforma e firmware. Por segurança, o NM não permitirá que o administrador aplique uma política que impeça o funcionamento do equipamento ou provoque o seu desligamento por falta de energia, o Power Cap é dinâmico e realoca a energia necessária para operação do hardware. Outra abordagem para aplicabilidade do Power Cap seria em caso de interrupções temporárias do serviço de energia, onde a prática mais comum seria iniciar o desligamento gradual dos servidores para evitar danos e privilegiar alguns serviços[12]. Com o Power Cap, é possível ativar uma política emergencial para todos os servidores reduzindo o impacto no nível de serviço mantendo-os o maior tempo possível em funcionamento[12]. VI. Fig. 2. [12] Fluxo de comunicação dos dispositivos integrados Este chip integrado obtém informações relacionadas a eventos, comunicando-se através de sensores que entregam informações tais como, temperatura, consumo de energia das fontes de alimentação, rotação de fan, tensão da placa mãe entre outros. A Fig. 2. demonstra o processo de aplicação do Power Capping após uma política de provisionamento de energia ser aplicada utilizando um console centralizado tal qual o Dell OpenManage Power Center(OMPC), este console é instalado em um servidor que possa comunicar-se com todos os equipamentos em sua rede, de preferência seja alocado em uma rede de gerencia. A comunicação é processada enviando uma política definida, o NM entra em ação considerando que está constantemente monitoramento os estados do hardware, tais como C-State e T-State abordados anteriormente. O NM aplica seu algoritmo de Power Cap, ou seja, inicia o processo de redução de consumo energia de forma automatizada desligando alguns componentes de hardware que estão ociosos ou não sejam necessários no momento, tais como barramentos de memórias, barramentos PCI e ou PCIe, controlando o sistema de ventilação e resfriamento do equipamento pela BMC. ESTUDO DE CASO - UOLDIVEO O UOL é hoje a maior empresa brasileira de conteúdo e serviços de internet. Seu portal tem quase 30 milhões de visitantes e mais de 4,2 bilhões de páginas vistas por mês, e cerca de 2,5 milhões de assinantes de serviços de acesso, conteúdo e produtos. Numa ponta menos visível, a companhia possui uma das mais completas plataformas de produtos e serviços da Internet, com ofertas nas áreas de publicidade online, comunicação, comércio eletrônico, hospedagem e segurança[8]. O suporte às operações do portal UOL está em um dos Data Centers do UOLDIVEO, que possui mais de 26 mil metros de área construída e que tinha três claros desafios: gerenciar o consumo de energia, administrar o espaço físico e a conectividade. Os dois primeiros foram solucionados com a adoção da tecnologia Intel Node Manager que, já durante a realização da prova de conceito, provou ser capaz de aumentar em 40% a densidade dos racks. Em março de 2012 foi iniciada uma prova de conceito pela UOLDIVEO, os servidores foram atualizados recebendo a tecnologia embarcada Intel Node Manager utilizando equipamentos da linha 12G da Dell Inc. O CEO ,TORQUATRO[8], ressalta que esta
  6. 6. tecnologia permite, através de uma console de gerenciamento, coletar informações em tempo real sobre o consumo de energia dos servidores e, a partir daí, tomar decisões estratégicas como monitoração e histórico do consumo de energia e temperatura dos Data Centers, ainda complementa que, neste caso podem tomar decisões como aumentar a densidade de servidores, reduzir o consumo do ar-condicionado ou padronizar políticas de consumo para servidores. Tudo isso utilizando como referência as informações disponibilizadas pelo Node Manager. A coleta de informações em tempo real e o gerenciamento centralizado dos servidores, possibilitou um gerenciamento com uma ótica de gerenciamento de consumo, refletindo diretamente no aumento dos servidores para suportar mais clientes, ampliando a eficiência no consumo de energia. A prova de conceito seguiu uma linha de maturidade, o objetivo inicial foi o monitoramento de três ambientes: serviços hospedados, infraestrutura como serviço oferecido aos clientes e o monitoramento do portal. Como os serviços hospedados, os servidores pertencem aos clientes, o ND será aplicado somente quando possível e disponível. TORQUATRO[8], afirmou que ficou comprovado que, com a adoção da tecnologia, foi possível aumentar a densidade dos racks em até 40%, e atingirá um nível de eficiência ainda maior quando migrar o restante do seu parque para novos equipamentos que detenham a tecnologia. No portal, a tecnologia Intel Node Manager em conjunto com o recurso Power Cap, demonstrou ter um o maior impacto. Com a sua incorporação a UOLDIVEO estima uma redução de até 2/3 do atual consumo de energia, o CEO tem como plano utilizar outras funcionalidades disponíveis, entre elas, o nivelamento de energia para otimizar o consumo e consequentemente a emissão de carbono. Concluindo, TORQUATRO[8] ainda destaca que em caso de incidentes ainda poderá programar os servidores para operarem para o mínimo, possibilitando que os serviços ainda estejam disponíveis obtendo as melhores práticas para redução da emissão de CO2. sistema de virtualização utilizando servidores blades do fabricante Dell Inc., a empresa a qual o projeto aborda, vem tendo um alto consumo de energia e falta de espaço físico para alocação dos equipamentos. Como tecnologia, foi adotado equipamentos blades pelo fato de ser um hardware de alta densidade com capacidade de atingir a mesma performance de servidores tradicionais, mas com vantagens de possuir escalabilidade mantendo o espaço físico reduzido e controle de consumo de energia elétrica. Uma pesquisa feita pelo instituto Gartner em 2011, a solução X86 Vmware continua sendo a mais utilizada, a solução pertence à empresa do Grupo EMC líder em equipamentos Storages (solução de armazenamento de dados) que é pioneira em virtualização. Foi feito uma entrevista com o gerente de TI, onde foram levantadas as necessidades da instituição contemplando o levantamento de estrutura física e lógica. A empresa não tinha o controle de consumo exato ou o gasto atual com o energia dos servidores, desta forma foi utilizado como exemplo dez racks com quinze servidores físicos, consumindo aproximadamente 9000 Watts por rack devido à similaridade dos equipamentos, 80% dos equipamentos foram descartados pelo fato de terem uma alta carga horária de uso e não terem mais garantia de hardware pelo fabricante. O consumo de energia também pode ser reduzido pelo espaço físico ocupado que chegou em 90% de redução e pela baixa dissipação de calor gerada pela solução, foi necessário utilizar apenas 30% da capacidade dos equipamentos de refrigeração já existentes, a Tabela 1 demonstra o consumo antes e após a implementação da solução. A Fig. 4. demonstra os gastos mensais antes e após a implementação do projeto, os dados foram obtidos da média dos últimos quatro meses de consumo de energia. VII. TRABALHO RELACIONADO O trabalho de conclusão realizado por Damian Rovira, trata da redução de custos e espaço físico utilizando virtualização e servidores de alta densidade utilizando os equipamentos da linha 12G da Dell Inc., também abordados neste artigo. Segundo ROVIRA[10], o fato do consumo de energia elétrica em Data Centers ter crescimento nas últimas décadas, acaba sendo um fato importante para as gerências de TI que precisam ser competitivas. O projeto em questão propõem a implementação de um Fig. 4. Gastos com energia antes e após a implementação
  7. 7. O retorno do investimento, ROI (Return Over Investiment) é o resultado do valor atual total do projeto dividindo a diferença do custo fixo mensal gasto antes do projeto e após, foi mantido a média dos últimos quatro meses, foi concluído que seriam necessários aproximadamente dez meses para atingir o valor total investido. ROVIRA[10], concluí que além de reduzir significativamente os custos com energia e espaço físico, deve-se considerar que muitas melhorias puderam ser verificadas, entre elas a melhoria de desempenho e alta disponibilidade, permitindo que o cliente mantivesse a estrutura de Data Center local, sem a necessidade de uma futura migração para um espaço terceirizado. VIII. APLICABILIDADE DO POWER CAP UTILIZANDO OPENMANAGE POWER CENTER Fig. 5. Tela principal do OpenManage Power Center[15] Segundo SALGADO[13], relata que as plataformas computacionais disponíveis atualmente, não apresentam um desempenho energético satisfatório, devido à quantidade de potência dissipada por um processador. Foi demonstrado em seu trabalho de conclusão que, a potência consumida por um processador ocioso é equivalente a cerca de 50% da potência dissipada quando ele está completamente ocupado. Conclui que para uma utilização mais adequada da energia de computadores, deve-se evitar que processadores permaneçam muito tempo em estado ocioso ou de pouca carga, ou quando em funcionamento permaneçam com alta taxa de utilização, propõem a virtualização como uma ferramenta para melhorar a eficiência energética[13]. Fig. 6. Consumo médio de energia e temperatura em real time – autoria própria Neste trabalho é proposto o Power Cap como uma forma otimização de energia e para entendermos melhor a aplicabilidade da tecnologia, foi realizado diversos benchmarks em um equipamento que comporta tal tecnologia, os dados sobre o consumo de energia e desempenho serão apresentados a seguir. O console de gerenciamento utilizado foi Dell OpenManage Power Center conforme Fig. 5. o software é capaz de aplicar as políticas de consumo, proporcionar o monitoramento em tempo real conforme a Fig. 6. e o gerenciamento do ambiente de TI. Trata-se de uma ferramenta que apoia os profissionais de TI na tomada de decisão quanto ao consumo de energia, sendo disponibilizada sem custos para os clientes e pode ser encontrada no site do fabricante sendo suportada por uma gama de sistemas operacionais conforme a Tabela 2. Tabela 2. Sistemas Suportados pelo OpenManage Power Center – autoria própria A. Metodologia A metodologia deste artigo utiliza referências bibliográficas para fundamentar o termo sustentabilidade, TI Verde e a tecnologia Power Cap, pretende-se aplicar testes comparativos usando o recurso de CAP. Os benchmarks(processos de comparações) foram realizados em dois cenários distintos, conforme explicado a seguir: No cenário I, foi executado três benchmarks, com objetivo de avaliar as variações dos consumos. Foi
  8. 8. mensurando o tempo que o processador levou para entregar os resultados das instruções, demonstrando o consumo de energia obtido sem a aplicação de uma política de Power Cap que fixasse o consumo energia. No Cenário II, foi aplicado praticamente o mesmo benchmark do cenário I, a diferença aplicação de uma política de Power Cap para fixar o consumo de energia. A ferramenta utilizada para os testes foi o INTELCPUBURNTEST [14], o programa foi desenvolvido com objetivo de estressar o processador produzindo calor e dissipação de energia, a versão utilizada foi a 2.54. 1) Cenário I – Consumo de energia de um servidor Nos três benchmarks realizados, pode-se perceber um tempo de execução médio de 900,00 segundos o que equivale a aproximadamente 15 minutos de execução de estresse no processador, os parâmetros configurados na ferramenta estão descritos abaixo, para os demais itens utilizou-se os valores padrões da ferramenta. • Stress Level = Very High • Times to run = 7 • Output results to results log = selecionado O hardware utilizado faz parte da linha de produtos 12G da Dell Inc., e possui as configurações conforme a Tabela 3: Fig. 7. Benchmark I – Consumo de energia – autoria própria Tabela 3 - Configurações do recurso utilizado – autoria própria B. Resultados Obtidos Nos gráficos da Fig. 7., 8 e 9 dos benchmarks respectivamente identificados, podemos observar o pico máximo de consumo de energia no intervalo de monitoramento de 15 minutos, além do consumo total que foi de 0,13 kWh, como a variação entre os testes foi de milésimos de segundos, o consumo total do hardware nos três testes se manteve constante. Fig. 8. Benchmark II – Consumo de energia – autoria própria
  9. 9. 1) Cenário II – Consumo de energia de um servidor com aplicação de política de Power Cap. O cenário II propõem um mesmo ambiente com o diferencial de aplicarmos duas políticas para forçar uma entrega de energia menor ao equipamento. De acordo com a Fig. 11. foi aplicada um política de CAP de 130W de consumo médio, ou seja, o esperado é que o servidor não ultrapassasse este consumo médio, e tal operação ocorreu com sucesso, no período de 15 minutos o consumo total de energia atingiu 0,09 kWh, o tempo total do estresse ocorreu em 19 minutos, o consumo acumulado deste benchmark atingiu 0,11 kwh para entrega dos resultados. Fig. 9. Benchmark I – Consumo de energia – autoria própria A Fig. 10. evidencia a temperatura que foi apresentada no benchmark II, a temperatura nos benchmarks I e III foram as mesmas e não havendo variação, ou seja, manteve constante nos três testes. Fig. 11. Benchmark IV – Política de Power Cap 130W Conforme a Fig. 12. foi aplicado uma política de CAP de 205W de consumo médio, este valor foi baseado na observação de um teste feito sem a política de Power Cap, que apresentou uma média de consumo de energia de 216W conforme a Fig. 13. O resultado do Benchmark V demonstrado pela Fig. 12. apresentou o consumo de 0,13 kWh no tempo de 15 minutos, sendo que a entrega do resultado atingiu praticamente o mesmo tempo, apenas com uma variação de 30 segundos para mais. Fig. 10. Benchmark II – Temperatura – autoria própria
  10. 10. 2) Análise geral dos resultados Nos benchmarks I, II e III o qual não haviamos limitado o consumo, a entrega do resultado de estresse ocorreu em média de 15 minutos consumindo 0,13 kWh. No benchmark IV apresentando na Fig. 11. a proposta de manter um consumo linear ocorreu conforme a linha azul apresentada por Power Policy. Pode-se perceber que o consumo registrado no intervalo de 15 minutos foi de 0,09 kWh, entretanto o teste de estresse finalizou no tempo de 19 minutos, e o consumo acumulado atingiu 0,11 kWh. Se comparamos o intervalo de 15 minutos em ambos os testes, iremos identificar uma eficiência energética de 30.77% com relação ao consumo, em contra partida, se for comparado o tempo que o teste levou para ser finalizado, será identificado um acréscimo de 26,67% no tempo para a entrega do mesmo resultado. No benchmark V aplicamos uma política de CAP um pouco menos agressiva, 205W representa 94,90% em relação ao consumo médio observado conforme a Fig. 6, que é de 216W. Fig. 12. Benchmark V – Política de Power Cap 205W ativada – autoria própria A Fig. 13 ilustra o consumo do equipamento quando em estado ocioso, ou seja, não se tem demanda de processamento além da requisitada pelo sistema operacional e seus serviços básicos em operação. Esta política manteve o consumo de 0,13 kWh que foi o mesmo apresentado nos benchmarks I, II, III, porem a política aplicada manteve os picos máximos e mínimos de energia menores, além de não permitir que o servidor consuma mais que 205W, o que pode ser interessante em situações em que o serviço de energia encontra-se interrompido temporariamente. Ainda usando os resultados o benchmark V, podemos compará-lo com a Fig. 13. que demonstrou um consumo de 0,07 kWh sem estresse de processamento, contra os 0,09 kWh da Fig. 13. podemos aplicar desta forma uma política a qual o processador possa sofrer uma sobrecarga de processamento, aumentando em torno de 28.57% o seu consumo de energia com relação ao estado ocioso e economizando energia. Tabela 4. Dados estatísticos – autoria própria A Tabela 4., demonstra os dados obtidos nos testes utilizando o OpenManage Power Center[15] em conjunto com o INTELCPUBURNTEST[14]. Através dos experimentos realizados foi possível observar que quanto maior a limitação do consumo, mais tempo levará para que os núcleos do processador entreguem a tarefa solicitada. Fig. 13 . Consumo de energia em estado ocioso. Devido ao Power Cap reduzir a frequência do processador, este fato proporciona também uma redução no consumo de energia se considerarmos que o tempo de entrega dos resultados pode ser desconsiderado.
  11. 11. O Power Cap se bem aplicado, poderá contribuir com a redução da degradação do planeta, pois a cada Watt reduzido poderá ser multiplicado por horas de operação, gerando uma redução significativa a curto e médio prazo, tudo dependerá do ambiente que será utilizado. IX. CONCLUSÃO Através deste estudo pode-se concluir que a TI Verde no Brasil ainda esta em um processo de amadurecimento e existe um longo caminho para evolução, são importantes ações conjuntas de instituições não governamentais, governo, profissionais de TI e a população em geral para a evolução no processo de conscientização energética. Em países como os Estados Unidos, a eficiência energética é um assunto que é tratado de forma muito séria já há algumas décadas. Nas pesquisas realizadas, não foi possível localizar um trabalho de conclusão ou um artigo cientifico em nosso idioma que abordasse especificamente a tecnologia Power Cap, apesar de existirem alguns casos de sucesso no país, o que demonstra que necessitamos fomentar ainda mais esta tecnologia. O fato dos processadores atuais serem projetados para em sua maior parte do tempo estarem em constante utilização, torna-se necessário redimensionar o hardware alocando o máximo possível de recursos para a sua otimização, desta forma o consumo de energia poderá ser otimizado, pois processadores possuem um nível de eficiência energética já comprovado neste artigo. A aplicabilidade do Power Cap mostrou-se eficaz e eficiente com o objetivo de limitar o consumo energético. Demonstrou ser uma tecnologia que em conjunto com o console de gerenciamento, pode proporcionar as empresas não só a limitar os potentes servidores, mas controlar os gastos com energia e resfriamento, reduzindo o consumo energético e contribuindo para a redução da degradação de nosso meio ambiente. Porém a desvantagem pode ocorrer quando existir a necessidade de alto desempenho do hardware e entrega dos resultados no menor tempo possível, por este motivo o administrador de TI tem total liberdade para fazer análise da linha base do comportamento de consumo, tomando desta forma a melhor decisão focando no negócio sem prejudicar o nível de serviço. Novos estudos podem ser propostos nesta área energética que é ampla e promissora, um dos estudos poderia ser a fusão do ambiente virtualizado e aplicação da tecnologia Power Cap com objetivo de alcançar um nível de eficiência energética ainda maior. REFERÊNCIAS [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] MANSUR, Ricardo. “Governança de TI Verde: o ouro verde da nova TI”. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2011. xviii, pp. p-XI,6 ISBN 9788539900459 AKATU, INSTITUTO , Pelo consumo consciente, “O Consumidor Brasileiro e a Sustentabilidade: Atitudes e Comportamentos frente ao Consumo Consciente, Percepções e Expectativas sobre a RSE” . Artigo eletrônico [em linha], 2011, pp. 12-15. Disponível em: http://www.akatu.org.br/Content/Akatu/Arquivos/file/10_12_13_RSEpe squisa2010_pdf.pdf Acesso em: 01 mai. 2013. NUNES, A. C. P.; CHAGAS, A. C.; CAMILO, A.; SANTOS, N. M.. “A TI Verde na sociedade atual” In: Encontro Unificado de Computação em Parnaíba, 2011. Anais... Parnaíba: ENUCOMP, 2011, Artigo eletrônico [em linha], pp.2 Disponível em: http://www.enucomp.com.br/2012/conteudos/artigos/tiverde.pdf , Acesso em: 01 jun. 2013. RENNER, Mauricio, Baguete Notícias, “TI Verde do Banco Real é premiada”, Jornal Eletrônico (maio/2008) . Disponível em: http://www.baguete.com.br/noticias/geral/27/05/2008/ti-verde-do-bancoreal-e-premiada Acesso em: 01 jun. 2013. ACPI, Hewlett-Packard Corporation, Intel Corporation, Microsoft Corporation, Phoenix Technologies Ltd., Toshiba Corporation, “Advanced Configuration and Power Interface Specification”, revisão 5, Dezembro 2006, pp. 24-25,28-29, Disponível em: http://www.acpi.info/DOWNLOADS/ACPIspec50pdf.zip Acesso em 02 jun. 2013. Intel Corporation, “Intelligent Platform Management Interface (IPMI)”,material técnico (set 1998), pp. 3 Disponível em: http://www.intel.com/content/www/us/en/servers/ipmi/ipmioverview.html Acesso em 02 jun. 2013. Intel Corporation, “Estados Ociosos” ID CS CS-03150 ,material técnico (mar 2010), pp. 3 Disponível em: http://www.intel.com/support/pt/processors/sb/cs-031505.htm Acesso em 02 jun. 2013. TORQUATRO. Gil, Intel Corporation, “Data Center com energia, temperatura e densidade sob controle” estudo de caso UOLDIVEO, 1301/AT/UBQ/PDF 328498-001BR, pp. 3 Disponível em: https://www.nextgenerationcenter.com/Libraries/2013__Documentos/UOL_Diveo_-_Intel_Xeon_-_Portuguese.sflb.ashx Acesso em 25 out. 2013. JANNUZZI. Gilberto de Martino, Com Ciência Revista Eletrônica de Jornalismo Cientifico,“Energia e Meio Ambiente”, (julho/2001), reportagem, Disponível em: http://www.comciencia.br/reportagens/energiaeletrica/energia12.htm Acesso em 31 out. 2013. ROVIRA. Damian (Junho, 2012). “Redução de custos e espaço físico utilizando virtualização e servidores de alta densidade.”, Trabalho de conclusão (graduação em Rede de Computadores) – Universidade Luterana do Brasil (Ulbra)., [em linha] pp 2-3,8-11,16-17. BMC , “Remote Management with the Baseboard Management Controller in Eighth-Generation Dell PowerEdge Servers”, material técnico (out 2004), pp 1 Disponível em: http://www.dell.com/downloads/global/power/ps4q04-20040110Zhuo.pdf Acesso em 31 out. 2013. Intel Corporation, “Intelligent Power Node, Data Center Management”, material técnico(fev 2008), 0909/DEJ/HBD/PDF,322705-001US, material [em linha ] pp. 4,6 Disponível em: https://communities.intel.com/servlet/JiveServlet/downloadBody/4766102-1-7554/Node%20Manager%20%20A%20Dynamic%20Approach%20To%20Managing%20Power%20I n%20The%20Data%20Center.PDF Acesso em 02 jun. 2013. SALGADO, Gustavo Trein, (Julho, 2011) “Estudo sobre o Impacto Energético de Máquinas Virtuais em um Sistema Computacional Físico” Trabalho de conclusão (Curso de Engenharia de Computação) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Informática. Porto Alegre, pp. 41 [em linha]. Disponível em: http://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/31051 Acesso em 10 nov. 2013. INTELCPUBURNTEST,“Ferramenta de Stress em hardware” versão 2.54 by AGENTGOD Disponível em: http://www.xgamingstudio.com/files/IntelBurnTest.zip Acesso em 01 jun. 2013.
  12. 12. [15] OPENMANAGE, Dell Inc. “Dell OpenManage Power Center” guia do usuário V.1.2 Disponível em: http://www.dell.com/support/Manuals/br/pt/19/Product/dell-opnmangpower-center-v1.2 Acesso em 01 jun. 2013. [16] Earth System Science Data, “Global carbon emissions set to reach record 36 billion tonnes in 2013” Disponível em: http://www.earthsystem-science-data.net/essd_news_global_carbon_budget_2013.pdf Acesso em 23 nov. 2013.

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