Caso de sucesso de uso de cloud computing para aplicações intensivas em computação, requerendo a utilização de clusters de servidores.

1. 1
Transformando a nuvem em
energia no ONS
Sérgio Mafra
Líder Inovação TI

2. 2

3. Quem é o ONS ?

4. 4
Escopo de atuação do ONS
O Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) é o órgão
responsável pela coordenação e controle da operação das
instalações de geração e transmissão de energia elétrica no
Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e
regulação da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).
Para o exercício de suas atribuições legais e o cumprimento
de sua missão institucional, o ONS desenvolve uma série
de estudos e ações a serem exercidas sobre o sistema e
seus agentes para manejar o estoque de energia de forma a
garantir a segurança do suprimento contínuo em todo o país.

5. 5
O SIN atende 98% do
consumo de eletricidade
do Brasil.
SIN - Sistema Elétrico Brasileiro
Sistemas
Isolados
Amazônia Legal
2% do Mercado
Predominantemente
Térmico
+ 300 localidades
isoladas-
Modelo predominantemente
hidroelétrico com grandes
reservatórios e
grandes interligações.

6. 6
Capacidade Instalada (MW) do SIN em 31/12/2014

7. 7
Área de atuação do ONS

8. 8
Gestão dos
reservatórios e
despacho de
térmicas
Operação da Geração
e Transmissão de alta
tensão
Despacho de
térmicas para
atender segurança
do SIN
Evitar ocorrência
e efeitos de
déficits
(blackouts)
Segurança da
Operação a custo
mínimo
SegurançaCusto
Desafio do ONS

9. 9
Ciclo de planejamento do ONS
Usar Água
Hidrelétrica
Usar térmicas
complementar
geração hídrica
OK
Déficit de Energia
(corte de carga)
Vertimento
(desperdício)
OK
Decisão?
custo imediato custo futurocusto total

10. 10
médio
prazo
horizonte: 5 anos
etapas: mensais
curto
prazo
horizonte: 2-6 meses
etapas: semanais
programação diária
horizonte: 1 semana
etapas: ½ hora
Objetivo:
Minimizar o custo total, do
presente ao futuro, por
meio de decisões de:
• Geração térmica;
• Geração hidráulica;
• Intercâmbio entre
regiões;
• Corte de carga (déficit).
Modelos Matemáticos
Ciclo de planejamento do ONS

11. Newave in the Cloud

12. 12
Gerenciador
Processamento
Paralelo
10 servidores
(2 CPUs de 4 cores)
Fonte de
Alimentação
Situação atual ONS:
• Ambiente Newave e Decomp
rodando em Linux com distribuição
de tarefas por cada CPU.
Rede Local: 1 Gbps
Escopo do Newave:
• Execução mensal de 4 cenários
para atendimento ao PMO;
• Duração média de 2,5 horas por
cenário.
Dimensionamento AWS:
• 1 Elastic Compute Unit (ECU) = 1,2 Ghz
• 80 cores de 3 Ghz Zeon X5365
80 x 2,5 = 200 ECU (base)
Newave: Cluster “Ground” (2012)

13. 13
Setor Elétrico = Conservadorismo
1860
1879
Thomas Edson
Graham Bell
Antonio Meucci

14. 14
Decomp
“We need more power”
Newave
Weather
Forecast
Processamento Paralelo
Como os modelos rodam hoje?

15. 15
“Meu trabalho é muito
importante… prioridade!!!”
Como os modelos rodam hoje?
Capacidade ESGOTADA!!!

16. 16
Sistema Elétrico e Cloud Computing
Internet
Data Centers
Consumidores

17. 17
Tipos de Aplicação - Elasticidade

18. 18
Tipos de Aplicação - Elasticidade

19. 19
HPC = Fit perfeito para Cloud...
1. Ambiente Elástico
• Capacidade Ilimitada de Power.
• Ideal para demandas inesperadas
2. Pouca Transferência de Dados
• Arquivos pequenos de entrada e
saída
3. Custo Variável e Equilibrado
• Paga-se só o que usar
4. Sem Investimento de Capex
• “Aluguel” do Cluster, dando acesso
a pequenas empresas.

20. 20
Provedor: Amazon Web Services (AWS)
Presença no Brasil
Infraestrutura Global
Serviços Base

21. 21
Acelerador: MIT StarCluster
Elastic Compute Cloud

22. 22
Cluster 1 Cluster 2
Clusters: MIT StarCluster
Cluster 3
Config

23. 23
E como mudamos a cultura?

24. 24
SHOW me the results..
E como mudamos a cultura?

25. 25
Mas precisávamos sair do circuito...
1. Self Service
3. Contabilização2. Controle de Uso

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Com o Portal HPC... 1. Self-Service
Nome
Cluster
IP
Master
Tempo
“Up”
Num.
de Nós
“Onofre”

27. 27
2.Controle

28. 28
3.Contabilização...

29. 29
Virtual Private Cloud
Work
Private Subnet Public Subnet
HPC Cluster Controller
Internet/
AWS
VPN site-site
Internet
Gateway
Segurança

30. 30
Trabalho
(EBS)
Elastic Computer Cloud (EC2)
Elastic Block System (EBS)
MIT StarCluster
500 Gb
Cluster Newave
1 Gbps
10 Gbps
Controlador
Master
Node1
Node3
Node N
Esquema do Cluster Newave/Decomp
Provisiona o
ambiente em
Cluster
Computing
Nodes
3, 5, 7, 9, 11
c3.8xlarge
Master
Node
c3.8xlarge
Node2
Chrome

31. 31
Infrastructure as code
HPC agora é pessoal
Mudança de Cultura

32. 32
• Capacidade não é mais limite.
• Os estudos não precisam se adequar ao hardware
disponível. A imaginação dos engenheiros é livre
agora.
• As rodadas ficaram 30% mais rápidas e 20% mais
baratas.
• O “refresh” tecnológico anual na nuvem permite
sempre ter capacidade computacional atualizada, sem
ter que ficar preso 5-7 anos no cluster terrestre.
• A experiência com uso de Clusters nos permitiu iniciar
a Prova de Conceito em Big Data para sensores.
Resultados

33. 33
Obrigado...
smafra@ons.org.br
@smafra