Supported by: Project consortium: Módulo 4 Instalações de equipamento de dados Versão 1.0 22 de Septembro de 2011.

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1 Supported by: Project consortium: Módulo 4 Instalações de equipamento de dados Versão 1.0 22 de Septembro de 2011

2 Supported by: 2 www.efficient-datacenter.eu Introdução

3 Supported by: 3 www.efficient-datacenter.eu Introdução –A informação está no cerne de qualquer negócio, e as necessidades de armazenamento das organizações devem crescer até 60% por ano até 2020; –Enquanto que o armazenamento de dados deverá ser responsável por uma grande parte da energia consumida pelos “data centers” nos próximos anos, é crucial para tornar os sistemas de armazenamento energeticamente mais eficientes; –Este módulo adopta a terminologia utilizada pela Associação da Indústria de Armazenamento de Rede (SNIA, Storage Networking Industry Association ) em que é proposto um elemento de armazenamento para englobar os sistemas de agregação tais como os subsistemas RAID e os servidores de ficheiros, enquanto que o dispositivo de armazenamento é utilizado para representar componentes individuais tais como o disco rígido e drives de estado sólido.

4 Supported by: 4 www.efficient-datacenter.eu Taxonomia de armazenamento

5 Supported by: 5 www.efficient-datacenter.eu Taxonomia de armazenamento   A SNIA propôs uma taxonomia de soluções de armazenamento para facilitar a evolução da eficiência energética de diferentews equipamentos de armazenamento. Esta taxonomia, que, de alguma maneira, é seguida pela ENERGY STAR, tem as seguintes categorias principais: –Online; –Próximo-Online; –Biblioteca de multimédia- amovível; –Biblioteca de multimédia virtual; –Produto complemento; –Elemento de interconexão.

6 Supported by: 6 www.efficient-datacenter.eu Taxonomia de armazenamento   As classificações referidas estão ainda divididos em pequenas categorias que levam em conta diversos fatores como a conetividade, sem nenhuma avaria e capacidade-serviço.   Esta taxonomia também reflete os diferentes níveis de armazenamento encontrados em grandes instalações tais como os “data centers”. A classificação comum de níveis de armazenamento inclui as seguintes categorias: –Online; –Próximo-Online; –Offline.

7 Supported by: 7 www.efficient-datacenter.eu Taxonomia de armazenamento   É comum encontrar implementações em “data centeres” e grandes empresas com várias camadas horizontais de armazenamento geralmente denominadas de Online 1, Online 2, backup disco para disco e arquivos em disco e disk archives e meios removiveis.   Cada uma destas camadas pode utilizar abordagens para soluções de armazenamento em camadas verticais. Exemplo de uma implementação de armazenamento em camadas horizontais utilizando soluções de EMCs. Cada camada pode ainda conter produtos de armzenamento em camadas verticais.[EMC 2008]

8 Supported by: 8 www.efficient-datacenter.eu Taxonomia de armazenamento   Soluções de armazenamento tais como vetores de disco são compostas por “drives” que fornecem capacidade de armazenamento bruto e componentes adicionais que permitem um “interface” para o armazenamento bruto e melhoram a confiança no armazenamento.  dispositivos de armazenamento  A terminologia SNIA refere-se aos componentes individuais que compõem as soluções de capacidade de armazenamento de matérias-primas como dispositivos de armazenamento. –Carregadores de fita; –“Drives” de disco rígido; –Drives de estado sólido.  elemento de armazenamento  A solução de armazenamento de compostos como um produto anexado à rede é denominado como elemento de armazenamento

9 Supported by: 9 www.efficient-datacenter.eu Dispositivos de armazenamento Sistemas baseados em fita, Drives de Disco Rígido, Drives de Estado Sólido, Discos Rígidos Híbridos

10 Supported by: 10 www.efficient-datacenter.eu Sistemas baseados em fita   As cassetes têm sido apontadas como um dos tipos economicamente eficientes para armazenamento de dados a longo prazo. –Em determinados cenários de armazenamento a longo-prazo, tais como o “backup” e arquivo em “data centers” de média dimensão, os discos rígidos podem ser, em média, 23 vezes mais caros do que as soluções em fita e podem custar 290 vezes mais do que as fitas para alimentar e para refrigerar. – A consolidação de dados que utilizam sistemas de arquivo baseados em fita podem diminuir consideravelmente o custo do funcionamento de centros de armazenamento.   Com uma vida de arquivo de 30 anos e com grande capacidade de armazenamento, as cassetes são sempre uma solução atrativa dos “data centers” com um “backup” com longa duração e com requisitos de arquivo.

11 Supported by: 11 www.efficient-datacenter.eu Drives de Discos Rígidos   As “drives” de disco rígidotêm sido os meios preferidos para o armazenamento não-volátil de dados que oferece uma escrita rápida e tempos de recuperação. –Um disco rígido é composto por um ou mais pratos rígidos que giram sobre um eixo com motor colocado dentro de uma caixa de metal, também conhecida como gabinete de disco; –Os dados são gravados / lidos por cabeças que flutuam acima dos pratos; –Um braço atuador é responsável pela movimentação as cabeças através dos pratos, permitindo que cada cabeça aceda a quase toda a superfície do prato à medida que gira. Ilustração de componentes de HDD components (cortesia da Wikipedia).

12 Supported by: 12 www.efficient-datacenter.eu Drives de Discos Rígidos  A presença de elementos móveis, tais como motores e braços atuadores são mencionados frequentemente como responsáveis ​​ pela maior parte da energia consumida pelos discos rígidos. –Para melhorar a transferência de dados, os fabricantes aumentam a velocidade com que pratos giram, que por sua vez aumenta a energia consumida por discos rígidos;; Os pratos que giram a velocidades de 15K RPMs são comuns para “drives” atuais de discos rígidos de alto rendimento.   Têm sido propostas várias técnicas para melhorar a eficiência energética dos discos rígidos.

13 Supported by: 13 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Riscos Rígidos – Modo de Economia de Energia   Em resposta ao Program Energy Star, os fabricantes de HDD estabeleceram e implementaram estados inativos e em espera para HDDs. –Durante esses estados, são utilizadas técnicas tais os disco de desativação da rotação com velocidade variável;   A figura ilustra os modos de economia de energia dos PCs. –Os quadros sombreados correspondem a estados geralmente alcançados por HDDs.   Se um PC atinge o estado de suspensão, então cessam todas as operações de HDD.   A implementação de estados inativos varia consoante as soluções.

14 Supported by: 14 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Riscos Rígidos – Modo de Economia de Energia   A tecnologia de Seagate PowerChoiceTM, implementa, por exemplo, três estados inativos diferentes.   Os passos específicos para a economia de energia implementados por cada estado PowerChoice para uma “drive” de 7.2K-rpm são os seguintes: –A inativo: Disativa a maior parte do sistema do servo, reduz o consumo do processador e do canal de energia e os pratos continuam a girar a 7.2k-rpm. –B inativo: Disativa a maior parte do sistema do servo, reduz o consumo do processador e do canal de energia, as cabeças estão paradas e os pratos continuam a girar a 7.2k-rpm. –C inativo: Disativa a maior parte do sistema do servo, reduz o consumo do processador e do canal de energia, as cabeças estão paradas e os pratos têm a sua velocidade reduzida. –Z em standby: As cabeças estão paradas, o motor prinicipal é girado para baixo e a “drive” responde apenas aos comandos sem meios de acesso.

15 Supported by: 15 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Riscos Rígidos – Modo de Economia de Energia EstadoEnergia(W) Economias de energia * (%) Tempo de Recuperação (sec) Temporizador- padrão para entrada inativo 2.8200n/a A inativo 2.82001 sec. B inativo 2.18230.510 min. C inativo 1.8235130 min. Z em standby 1.2954860 min. *Estimativas de economia de energia e os tempos de recuperação são preliminares; figuras com base na Constelação Seagate para um disco rígido de 2.5 polegadas SAS.   Prévias economias de energia alcançadas em diferentes estados de inatividade e de “standby”para um disco rígido de 2.5 polegadas SAS.

16 Supported by: 16 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Riscos Rígidos – Modo de Economia de Energia   Economia de energia utilizando a desativação do disco nos modos de “standby” Descrição da “Drive” Consumo de Energia (W) Economia de Energia(%)* Leitura/ Escrita inativoStandby Western Digital RE4 1TB 7.2k-rpm [WeD 2] 7.95.90.788.13 Constelação Seagate ES 1TB 7.2k-rpm [Sea 2] 10.8/Read 9.6/Write 6.01.378.33 * Comparação entre a economia do consumo energético no modo “Standby” com o consumo no modo inativo

17 Supported by: 17 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Discos Rígidos – Técnicas Utilizadas pela Western Digital   A Western Digital utiliza diversas abordagens para diminuir o consumo de energia das suas “drives” através da otimização dos tempos de pesquisa e da redução da resistência aerodinâmica das cabeças nos pratos giratórios.   As principais tecnologias são descritas da seguinte maneira: –IntelliSeekTM: o movimento do atuador é controlado de forma a que a cabeça atinge um setor apenas no momento de ler / escrever a parte seguinte da informação, evitando movimentos bruscos e desnecessários; –IntelliParkTM: esta técnica consiste em estacionar as cabeças da “drive” na zona segura depois de um período inativo de fábrica com o objetivo de reduzir a resistência aerodinâmica sobre os pratos giratórios; –IntelliPowerTM: compreende um conjunto de tecnologias com o objetivo de proporcionar um equilíbrio da velocidade giratória dos pratos, a velocidade de transferência e o tamanho do esconderijo de forma a maximizar a eficiência energética.   A combinação destas três tecnologias, reduziu o consumo de energia das suas “Drives” Caviar, até 40% em relação às “drives” padrão de desktop.

18 Supported by: 18 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Discos Rígidos- Redução do Fator Forma   Enquanto que os motores e os atuadores são responsáveis pela maioria da energia consumida por “drives” de risco rígido, a tendência para tornar as “drives” mais energeticamentes eficientes é utilizar os modelos compatos (Small Form Factors, SFFs), que são 70% mais pequenas do que gabinetes de 3.5- polegadas. Especificações Cheetah 15K.7 300GB* Savvio 15K.2 146GB* Diferença Fator de forma 3.5”2.5”- Capacidade 300GB146GB- Interface SAS 6Gb/s - Velocidade de Rotação(RPM) 15K - Energia em estado inativo(W) 8.744.153% menor Potência Ativa (W) 12.926.9546.2% menor * Os dados obtidos a partir da especificação das fichas disponível no site do fabricante. Energia aproximadamadamente consumida por dois modelos de “drives” de disco rígido produzidas pela Seagate.

19 Supported by: 19 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Discos Rígidos- Redução do Fator Forma   È óbvio que o fato de ter uma forma pequena leva a que consuma substancialmente menos energia: –Quando está ativo, consome aproximadamente 46% menos energia do que a seu homólogo de 3.5-polegadas, que esta diferença pode atingir 53% quando o disco está inativo; –Considerando o custo da alimentação de 24 “drives” durante o período de um ano, tendo como exemplo o consumo de energia ativa e um preço de 0.11 Euros por KWh, 24 ”drives” de 3.5-polegadas custaria aproximadamente 298 Euros para alimentar, considerando que 24 HDs de 2.5-polegadas custaria160 Euros por ano; –As poupanças são de cerca 138 Euros por ano com apenas 24 “drives”.   Nos “data centers” com sistemas de armazenamento com centenas e milhares de discos, as poupanças podem facilmente ascender valores de mulhares de euros.

20 Supported by: 20 www.efficient-datacenter.eu Drives de Discos Rígidos – Outras Técnicas Drives de Discos Rígidos – Outras Técnicas  é uma tecnologia criada para melhorar a eficiência dos discos rígidos SATA sob certas condições para permitir que o disco rígido otimize internamente a ordem que recebeu e que os pedidos de leitura e de escrita sejam executadas.  O Native Command Queuing (NCQ) é uma tecnologia criada para melhorar a eficiência dos discos rígidos SATA sob certas condições para permitir que o disco rígido otimize internamente a ordem que recebeu e que os pedidos de leitura e de escrita sejam executadas.   Esta técnica, juntamente com esconderijos de memória, pode modificar a ordem de acesso aos discos, o aumento da duração dos períodos de inatividade e tira vantagens do fato dos pratos girarem a a velocidades variáveis. –O Seagate informa que 70% do material utilizado para produzir a série de discos rígidos Barracuda®+ Lppode ser reciclado; –Foram feitas melhorias para fazer com que o elevado desempenho HDDs alcance uma performance maior por Watt.

21 Supported by: 21 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Estado Sólido  com pacotes de memória flash e um controlador responsável por várias tarefas.  As “drives” de estado sólido (Solid State Drives,SSDs) são equipadas, entre outros componentes, com pacotes de memória flash e um controlador responsável por várias tarefas.   Ao contrário dos HDDs, os SSDs não possuem peças mecânicas como motores e cabeças móveis. SSD main components

22 Supported by: 22 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Estado Sólido   AsSSDs atualmente disponíveis dependem de NAND que se baseiam em memória flash ao empregar dois tipos de células de memória de acordo com o número de bits que uma célula pode armazenar: –Flash de Single-Level Cell (SLC) pode armazenar um bit por célula; –Memória de Multi-Level Cell (MLC) podem armazenar 2 ou 4 bits por célula.  têm um número limitado de gravações, geralmente entre 10.000 e 100.000, o que, no início, faz questionar a confiança nos SSDs.  Células de memória baseadas em NAND têm um número limitado de gravações, geralmente entre 10.000 e 100.000, o que, no início, faz questionar a confiança nos SSDs.   O tempo médio entre falhas de SSDs é, normalmente, melhorada por células de embalagem adicional de memória no SSDs e substitui, de forma transparente, as células defeituosas.  A memória em SSDs está organizado em páginas cujo tamanho varia de 512-4096 bytes, e todas as operações de leitura e gravação têm lugar na granulosidade da página.

23 Supported by: 23 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Estado Sólido   Devido a problemas do design e do número limitado de gravações permitidas por células de memória, uma operação de gravação requer que as células sejam apagadas antes que o novo conteúdo seja escrito, e as operações de eliminação são realizadas apenas no bloco prudente; –A página pode ser modificada ( escrita) apenas depois de todo o bloco a que pertence ser apagado, o que torna as operações de escrita significativamente mais caras do que as de leitura em termos de consumo de desempenho e de energia;  A implementação de TRIM pode melhorar o desempenho da escrita, permitindo que o sistema operacional notifique a “drive” SSD sobre blocos de dados que tanham sido lançados, devido à exclusão de um arquivo. –Isto permite que o controlador de SSD faça otimizações de comandos apagados que melhoram ainda mais o desempenho de operações de escrita.

24 Supported by: 24 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Estado Sólido   Os SSDs são energeticamente mais eficientes confiáveis devido à falta de peças mecânicas tais como motores e atuadores de criadores de menos calor. “Drives” de disco rígido“Drives” de estado sólido Mais frágeis devido a partes móveis, tais como pratos de rotação e braços mecânicos. Mais forte porque não existem peças móveis. Necessita de mais energia e emite mais calor. Os equipamentos podem ser executados de forma arrefecida e mais eficiente Diminuição do desempenho à medida que aumenta a fragmentação de arquivo. Desempenho consistente porque a fragmentação não é um problema. Maior risco de perda de dados e falha no disco rígido quando transportado. Mais resistente a choques e quedas. Mais lenta capacidade de resposta e desempenho devido ao tempo exigido por rotação do disco e por movimentos mecânicos. Maior agilidade de resposta e desempenho devido à falta de rotação e à ausência de movimento do braço mecânico. “Drives” de disco rígido versus “drives” de estado sólido

25 Supported by: 25 www.efficient-datacenter.eu “Drives” de Estado Sólido   Comparação entre a empresa Seagate’s Pulsar SSDs e uma das suas “drives” de risco rígido de elevado desempenho SAS 15k-rpm Especificações Savvio 15K.2 73GB* Pulsar SSD 50GB* Diferença Fator de forma 2.5” - Capacidade73GB50GB- Interface SAS 3Gb/s SAS 6Gb/s SATA 3Gb/s- Velocidade de Rotação (RPM) 15K-- NAND Flash Type-SLC- Energia em estado inativo(W) 3.70.6582.4% menor Potência ativa(W)6.180.887% menor * Dados obtidos a partir de fichas de especificação disponíveis no site do dabricante.

26 Supported by: 26 www.efficient-datacenter.eu Drives” de Estado Sólido   Comparação entre o desempenho dos SSDs e dos HDDs para aplicações de acesso aleatório. Velocidade de transferência de SSD e HDD (MB/sec.) para transferências aleatórias

27 Supported by: 27 www.efficient-datacenter.eu Drives” de Estado Sólido   Quando considerado o custo do MB por dólar, os SSDs ficam frequentemente aquém das “drives” de disco rígido. Contudo, o cenário é diferente quando se considera o custo por IOPS.   Os SSDs tornam-se uma tecnologia muito complementar become a very complementary technology para equilibrar o desempenho, a disponibilidade, a capacidade e a energia em níveis de aplicação diferentes.   À medida que o preço dos SSDs diminui, tornam-se um meio atrativo para soluções de armazenamento de elevado desempenho. HDD (3.5” 15K) HDD (2.5” 15K) SLC SSDMLC SSD Escrita IOPS30025016003000 Leitura IOPS390300400020000 Custo por IOPS ($) 0.52 (146GB)0.83 (146GB)0.09 (50GB)0.04 (50GB)

28 Supported by: 28 www.efficient-datacenter.eu Discos rígidos híbridos (HHDs)   HHDs são “drives” de discos rígidos equipados com grandes memórias intermédias feitas de memórias não voláteis que visam minimizar os dados escritos e lidos nos pratos.   Ao utilizar esta grande memória intermédia, os pratos do disco rígido estão em repouso quase todo o tempo, em vez de rodarem constantemente como os HDDs. –Esta memória flash adicional pode minimizar a energia consumida por soluções de armazenamento, reduzindo a energia consumida pelos motores e braços mecânicos.

29 Supported by: 29 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento Matrizes de disco e MAIDs,Armazenamentos diretamente ligados, áreas de armazenamento de redes e Armazenamento ligado a rede

30 Supported by: 30 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento   Elementos de armazenamento –vetores de discos, armazenamento direto anexado e armazenamento em rede que são utilizados e combinados para melhorar a eficiência energética das soluções de armazenamento de materiais compostos. –Ao escolher as soluções de armazenamento em rede e ao projetar redes de área de armazenamento, é essencial conhecer a aplicação que vai utilizar os recursos de armazenamento.  Um elemento de armazenamento ou solução de armazenamento implantado num “data center” inclui, geralmente, vários componentes: –Vetores de risco, –controladores, “switches” de rede, –“drives” de disco duro, “drives” de estado sólido –Fontes de alimentação, –Ventiladores –Unidades de Distribuição de Energia (PDUs).

31 Supported by: 31 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento   Ao escolher as soluções de armazenamento em rede e ao projetar a área de armazenamento de redes, é essencial conhecer a aplicação que vai utilizar os recursos de armazenamento. Applicação Exig~encia de desempenho O melhor tipo de “drive”/ Conetividade melhor Email – Microsoft Exchange Intensivo IOPS Discos FC or SAS, SAS ou conetividade FC Fornecimento de arquivos Intensivo MB/s Discos SAS ou SATA e Ethernet –opção para iSCSI, CIFS or NFS* Sensor da coleta de dados Intensivo MB/s SAS or FC (opção SATA) discos, conetividade SAS ou FC Bancos de dados – OLTP Intensivo IOPS Discos SAS ou FC disks, conetividade SAS ou FC Armazém de dados Intensivo MB/s e IOPS Discos SAS ou FC, SAS, InfiniBand ou conetividade FC D2D** backup – VTL + MB/sMAID ^, conetividade FC Análise dos dadosMB/s ou IOPSFC ou InfiniBand Arquivos ativosMB/sMAID, FC * O NFS e CIFS são os sistemas de arquivos primário usados ​​ em armazenamento ligado à rede. ** Disco para Disco. +Biblioteca de Fita Virtual ^ Massive Array of Idle Disks (MAID), enorme variedade de discos inativos, explicado de seguida. Desempenho das aplicações e da “drive” e das exigências da conetividade

32 Supported by: 32 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs   Um “disk array” é um sistema de armazenamento que contèm múltiplos discos rígidos. –Apenas um grupo de discos(JBOD); –Grupo ligado de discos(SBOD(SBOD) ; –Grupo extendido de discos(EBOD).   Componentes comuns de um conjunto de discos incluem : –Matriz de controladores; –Esconderijo de memórias; –Compartimentos de discos; –Fontes de alimentação.  O conjunto de discos pode ser diretamente ligado a servidores através de uma série de “interfaces”, são muitas vezes parte de um sistema de armazenamento mais sofisticado, como armazenamento ligado à rede ou de área de armazenamento de redes.

33 Supported by: 33 www.efficient-datacenter.eu -Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs  fim de melhorar sua fiabilidade e tolerância a falhas, os conjuntos de disco são geralmente equipados com fontes de alimentação múltipla.  A fim de melhorar sua fiabilidade e tolerância a falhas, os conjuntos de disco são geralmente equipados com fontes de alimentação múltipla. –“Drives”do disco são os elementos que mais energia consomem na matriz; –É crucial escolher “drives” que são eficientes e com recursos que podem minimizar o consumo de energia sob a carga de trabalho esperada.  nível de RAID também afeta a eficiência energética de um sistema de armazenamento, como “drives” utilizados para proteção não são utilizados ​​ para recuperar dados, mas consomem energia, como as outras “drives”.  O nível de RAID também afeta a eficiência energética de um sistema de armazenamento, como “drives” utilizados para proteção não são utilizados ​​ para recuperar dados, mas consomem energia, como as outras “drives”. Nível de RAID Eficiência do armazenamento* RAID 150% RAID 5 (3+1)75% RAID 6 (6+2)75% RAID 5 (7+1)87.5% RAID 6 (14+2)87.5% * Eficiência de armazenamento, aqui, significa a porcentagem de capacidade dos discos que está disponível para armazenamento de dados reais. Tipos de RAID e eficiência

34 Supported by: 34 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs   É importante que as fontes de alimentação de matrizes de armazenamento sejam eficientemente energéticas.  Matrizes de disco utilizam o seguinte equipamento, para ajudar a minimizar a energia consumida pelo subsistema de armazenamento e reduzir os custos –Discos com velocidade variável; –Discos com caraterísticas da desativação da rotação; –Armazenamento misto.  A eficiência de recursos de economia de energia são várias, muitas vezes dependente sda carga de trabalho.   A grande variedade de discos inativos (Massive Array of Idle Disks, MAID) pode levar até poupanças até os 70%.  os recursos de armazenamento podem permanecer inativos por longos períodos de tempo.  As poupanças de energia geralmente podem ser substanciais quando a tecnologia MAID é aplicada ao armazenamento próximo de linha em que os recursos de armazenamento podem permanecer inativos por longos períodos de tempo.

35 Supported by: 35 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs   MAID é uma tecnologia que combina a memória esconderijo e os discos inativos para solicitações de serviços, apenas rodando os discos, conforme necessário. –Parar a rotação do eixo com discos rígidos acedidos com menos frequência pode reduzir o consumo energetico.   A quantidade de funções que o MAID pode economizar depende da aplicação que utiliza os discos e com que frequência a aplicação acede aos discos.

36 Supported by: 36 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs   As técnicas MAID atingiram a sua segunda geração, onde implementam uma gestão inteligente de energia (Intelligent Power Management (IPM)) com modalidades diferentes de economia de energia e de desempenho.   Os níveis típicos da configuração MAID são: –Nível 0: Operação normal, “drives” de 7.2K-rpm, cabeças carregadas –Nível 1: Cabeças da “Drive” de disco rígido são descarregadas. Segundo tempo de recuperação –Nível 2: Cabeças da “Drive” de disco rígido são descarregadas. Pratos abrandam 4k-rpms. Tempo de recuperação de 15 segundos. –Nível 3: “Drives” de disco rígido param de rodar (modo de suspensão; ligado) Tempo de recuperação de 30 a 45 segundos.

37 Supported by: 37 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- Conjunto de Discos e MAIDs  Nexsan afirma que, aplicando as políticas adequadas para determinar o nível de velocidade de acesso e nívels de MAID, pode ser alcançada uma redução até 70% das necessidades energéticas.   As MAID pode beneficiar consideravelmente de “drives” de discos rígidos que têm múltiplos estados de inatividade. Potência média necessária para diferenets níveis de AutoMAID

38 Supported by: 38 www.efficient-datacenter.eu Elementos de Armazenamento- Armazenamento diretamente ligado (Direct Attached Storage, DAS)  O DAS consiste num sistema de armazenamento de dados ligada a uma máquina sem uma rede no meio. –Os principais protocolos para a interligação de DAS e os hospedeiros são eSATA, SATA, SCSI e SAS.  As soluções DAS beneficiam das melhorias de eficiência energética alcançadas pelos equipamentos, tais como “drives” de disco rígido, os SSDs e matrizes de disco.   Os fabricantes dos DAS têm vindo a desenvolver várias soluções que podem melhorar a eficiência emergética dos sistemas dos DAS, tais como: –Melhorias das fontes de alimentação de energia; –Utilização de grande capacidade de “drives” de disco rígido para certas aplicações; –Co-existência de “drives” mistas no compartimento do mesmo disco para ativar camadas de armazenamento vertical;

39 Supported by: 39 www.efficient-datacenter.eu Elementos de Armazenamento- Armazenamentos diretamente ligado (Direct Attached Storage, DAS) –Introdução de compartimentos de pequena forma que economizam espaço em “data centers” e pode diminuir a pegada de energia utilizando mais energia eficiente HDDs de 2,5 polegadas; –Utilização de níveis de RAID e mecanismos mais eficientes energeticamente –Ventiladores variáveis e de temperatura controlada projetado para oferecer um ótimo desempenho e eficiência energética. Desempenho de SPC-1C e consumo energético para Dell PowerVault MD1000 e matrizes do PowerVault MD1120 DAS

40 Supported by: 40 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento – Áreas de armazenamento de rede (SANs) e armazenamento ligado à rede (NAS)  Para evitar a criação de ilhas de informação, as SANs tentam consolidar os dados, permitindo que equipamentos de armazenamento sejam acedidos pelos servidores através da rede geral numa forma em bloco utilizando protocolos como o iSCSI, Fibre Channel Protocol (FCP) e o Fibre Channel através da Ethernet.  Os principais componentes ou camadas das SAN são representados por:

41 Supported by: 41 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento – Áreas de armazenamento de rede (SANs) e armazenamento ligado à rede (NAS)  Há vários tipos de aplicações podem beneficiar de soluções SAN: –Aplicações de elevado desempenho podem utilizar as para armazenar dados e para “check-point”; –Através de um reduzido aprovisionamento algumas aplicações podem atrbuír, mediante procura, o armazenamento das SAN; –As aplicações dos banco de dados que exigem tempo rápido para os dados podem beneficiar do acesso aos dados em nível de bloco de baixa latência oferecidos pelas SANs; –Operações de backup de toda a empresa podem ser centralizados; – Virtualização de servidores pode fazer uso pesado de uma SAN para armazenar imagens de máquinas virtuais, fotografias e permitir a migração de máquinas virtuais.  Um ambiente das SAN diferencia–se das soluções NAS, no sentido de que geralmente não oferecem ferramentas para expor dispositivos de armazenamento para os servidores como se fossem arquivo ao nível do serviço.

42 Supported by: 42 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento – Áreas de armazenamento de rede (SANs) e armazenamento ligado à rede (NAS)  NAS é um servidor especializado, com seu próprio endereço de IP que é disponibilizado para múltiplos clientes ou servidores numa rede. –Protocolos padrão, tais como iSCSI e Fibre Channel são utilizados ​​ para comunicar com os sistemas NAS;   Diferentemente das que utilizam protocolos em nível de bloco, ao nível da comunicação as soluções NAS utilizam frequentemente protocolos em nível de arquivo tais como Network File System (NFS) and Common Internet File System (CIFS).  SAN e NAS podem ser combinados de modo a consolidar o armazenamento em rede.

43 Supported by: 43 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento – Áreas de armazenamento de rede (SANs) e armazenamento ligado à rede (NAS)  Opções para a melhoria da eficiência energética e do custo  Opções para a melhoria da eficiência energética e do custo: –Combinação de Virtualizações do servidor e do armazenamento; A típica eficiência de armazenamento do tradicional armazenamento de matrizes está no intervalo de 30-40%. A virtualização do armazenamento pode aumentar a eficiência até 70% ou mais de acordo com alguns relatórios; –Aprovisionamento reduzido; –Uma tecnologia que geralmente completa a virtualização de armazenamento, procura maximizar a utilização do armazenamento e eliminar a capacidade distribuída, mas não utilizada;

44 Supported by: 44 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento – Áreas de armazenamento de rede (SANs) e armazenamento ligado à rede (NAS) –Armazenamento horizontal em camadas; Para aplicar eficazmente a estrutura de armazenamento, é importante projetar e aplicar políticas de gestão de dados de pesquisa que utilizem diferentes níveis de armazenamento de acordo com: frequência com que se acede aos dados, se são reutilizados e por quanto tempo têm que ser guardados: Valor temporal dos dados e a utilização de diferentes tecnologias

45 Supported by: 45 www.efficient-datacenter.eu Elementos de armazenamento- área de armazenamento de redes (Storage Area Networks,SANs) e armazenamentos ligado em rede (Network Attached Storage, NAS) –Dados em Camadas de Armazenamento Vertical; Técnicas para o fornecimento de camadas de armazenamento ao nível das matrizes e dos elementos de armazenamento que podem ajudar a melhorar o desempenho e a redução do consumo de energia; –Consolidação no Armazenamento e Camadas da Estrutura; A consolidação de armazenamento de dados e de equipamentos de rede pode levar a economias substanciais das exigências do espaço físico e do consumo de energia; –Duplicação de dados; As infra-estruturas de armazenamento, armazenam várias cópias dos mesmos dados. Vários níveis de duplicação de dados são empregues em centros de armazenamento, alguns necessários para melhorar a confiança e o processamento dos dados, mas também há resíduos que podem ser minimizados, portanto a capacidade de armazenamento da reciclagem. –Compressão de dados; Através da eficiente compressão e descompressão de dados, a capacidade pode ser reciclada. A compressão de dados tem sido muito utilizada em comunicações de dados para minimizar a quantidade de dados transferidos através de ligações de rede.

46 Supported by: 46 www.efficient-datacenter.eu Recomendações para melhores práticas Aumentar a fiabilidade do armazenamento, Gestão eficiente de dados, Duplicação e consolidação, Armazenamento em camadas e virtualização, Provisionamento Reduzido, Utilização de “Drives” energeticamente eficientes, Mudança para “Drives” de Estado Sólido (SSDs).

47 Supported by: 47 www.efficient-datacenter.eu Recomendações para melhores práticas  As melhorias ou soluções não se referem especificamente aos equipamentos de armazenamento e incluem melhorias dos sistemas de ar condicionado, o aumento da temperatura no “data center”, a utilização da virtualização de servidores, unidades mais eficientes de distribuição de energia e tecnologias de UPS. –Melhorar a fiabilidade do armazenamento; As arquiteturas de armazenamento atuais foram projetadas de acordo com a perspetiva de que o equipamento pudesse falhar. Se os equipamentos fossem mais fiáveis e fosse esperado que falhassem menos, a redundância do armazenamento pode ser reduzida, diminuindo assim a energia comsumida pela infra-estrutura em geral; –Gestão eficiente de dados; Uma das principais causas da explosão de dados que as instalações de armazenamento de dados enfrenta, é o número de cópias redundantes dos dados que as organizações mantêm.

48 Supported by: 48 www.efficient-datacenter.eu Recomendações para melhores práticas –Duplication e consolidação; A Duplicação de dados é muito importante para eliminar a duplicação de dados e para reciclar a capacidade de armazenamento; –Níveis de armazenamento e Virtualização; Ao projetar a infra-estrutura de armazenamento de um “data center”, é importante o fornecimento adequado dos diferentes níveis e ter políticas claras para migração de dados, bachup, arquivo e recuperação de dados. Consumo de energia de factoring nas políticas de migração é importante para alcançar um equilíbrio entre desempenho e economia de energia. Faturar o consumo de energia em políticas de migração é importante para alcançar um equilíbrio entre o desempenho e as economias de energia. –Aprovisionamento reduzido; Soluções de armazenamento que permitem o aprovisionamento reduzido podem evitar que a capacidade de armazenamento seja desperdiçada pela pré-atribuição de recursos de armazenamento que não são efetivamente utilizadas pelas aplicações;

49 Supported by: 49 www.efficient-datacenter.eu Recomendações para melhores práticas –Utilização de”Drives” de eficiência energética; Para além da utilização de tecnologias como a MAIDs, é relevante empregar “drives” eficientes energeticamente em soluções baseadas em matriz de disco; – Mudança para “Drives” de Estado Sólido (SSDs, Solid State Drives ); Espera-se que as SSDs sejam energeticamente eficientes e fiáveis devido à ausência de partes móveis e de pratos giratórios. Além disso, menos esgotamento pelo calor significa menos necessidades de refrigeração.

50 Supported by: 50 www.efficient-datacenter.eu Discussão Questões relativas ao módulo

51 Supported by: 51 www.efficient-datacenter.eu Questões/ Discussões relacionadas com o módulo  Quais pensa serem as principais barreiras para a eficiência energética em equipamentos de armazenamento de dados?

52 Supported by: 52 www.efficient-datacenter.eu Sugestões para leitura complementar Documentos técnicos Publicações Online Etc

53 Supported by: 53 www.efficient-datacenter.eu Sugestões para leituras complementares   Reducing Data Center Power Consumption Through Efficient Storage –http://www.it-executive.nl/images/downloads/reducing-datacenter- power.pdfhttp://www.it-executive.nl/images/downloads/reducing-datacenter- power.pdf   Best Practices for Energy Efficient Storage Operations Version 1.0 –http://www.snia.org/sites/default/files/GSI_Best_Practices_V1.0_FINAL. pdfhttp://www.snia.org/sites/default/files/GSI_Best_Practices_V1.0_FINAL. pdf   Storage Consolidation for data Center Efficiency –http://www.bladenetwork.net/userfiles/file/c565536e9e9d804a- Storage_Consolidation_for_Data_Center_Efficiency.pdfhttp://www.bladenetwork.net/userfiles/file/c565536e9e9d804a- Storage_Consolidation_for_Data_Center_Efficiency.pdf   Improving the Mobile Experience with Solid-State Drives –http://download.intel.com/it/pdf/Improving_the_Mobile_Experience_with _Solid_State_Drives_2009.pdfhttp://download.intel.com/it/pdf/Improving_the_Mobile_Experience_with _Solid_State_Drives_2009.pdf

54 Supported by: 54 www.efficient-datacenter.eu Sugestões para leituras complementares   Advanced Disk Solutions for Dummies –http://www.lsi.de.com/DistributionSystem/User/AssetMgr.aspx?asset=5 6060http://www.lsi.de.com/DistributionSystem/User/AssetMgr.aspx?asset=5 6060   Consolidate Storage Infrastructure and Create a Greener Datacenter –http://www.oracle.com/technetwork/articles/systems-hardware- architecture/consolidate-storage-infrastructure-163568.pdfhttp://www.oracle.com/technetwork/articles/systems-hardware- architecture/consolidate-storage-infrastructure-163568.pdf   Power Efficiency and Storage Arrays: Technology Concepts and Business Considerations –http://www.emc.com/collateral/hardware/white-papers/h2402-power- efficiency-storage-array-wp-ldv.pdfhttp://www.emc.com/collateral/hardware/white-papers/h2402-power- efficiency-storage-array-wp-ldv.pdf