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Arquitetando para Computação Verde

por Abel Avram , traduzido por Paulo R. C. Siqueira em 05 Jan 2009 |

Computação verde está se tornando mais e mais importante a cada dia. Arquitetos de sistemas precisam levar em consideração o consumo de energia e encontrar maneiras de reduzí-lo através de: virtualização de sistemas, consolidação de servidores, posicionamento inteligente das unidades nos data centers, e outros.

A última edição do The Architecture Journal foi dedicada à Computação Verde. Lewis Curtis, Principal Architect no Microsoft Platform Architecture Team, dividiu o tópico nas 5 áreas seguintes:

Físico. O projeto de pesquisa Genome, descrito no “Wireless Sensor Network for Data Center Monitoring” (Rede de Sensores Sem-Fio para Monitoramento de Data Center), utiliza dados da distribuição de calor de uma rede de sensores sem fio para otimizar o design do data center e o provisionamento dos servidores para evitar super-resfriar o data center inteiro.
Plataforma operacional. Recursos de Hardware são frequentemente alocados com base no pior cenário que pode acontecer com pouca frequência. Como resultado, fazendas completas podem chegar a ser até 90 porcento sub-utilizadas.
Inteligência Sustentável. Um Energy Usage Profile (EUP) (Perfil de Uso de Energia) é uma ferramenta essencial para medir o consumo de energia em vários domínios como hardware, sistemas operacionais, usuários e aplicações.
Desenvolvimento da Aplicação. Discussões sobre computação verde hoje tendem a focar na plataforma, hardware e data centers. No entanto, ineficiências da aplicação, como algoritmos sub-otimizamos e uso ineficiente de resursos compartilhados causando contenção, são geradores de alto uso de CPU e, portanto, consumo de energia.
Cloud. Até o ponto em que estes modelos [cloud computing] consolidam organizações, o consumo tem o potencial de ser notadamente reduzido conforme os data centers em escala na Internet nos quais serviços são hospedados podem fazer uso eficiente de recursos compartilhados (servidores, armazenamento, mecanismos de resfriamento e assim por diante).

Em um artigo entitulado “Green Maturity Model for Virtualization” (Modelo de Maturidade Verde para Virtualização), Kevin Francis e Peter Richardson explicam como usar virtualização para reduzir o consumo de energia. Eles vêem 4 tipos de computação: Local, Lógica, Data Center, e Cloud Computing, o último oferecendo a forma mais avançada de virtualizção e portanto representando a computação mais verde:

Cloud computing trás o próximo grande passo da computação — alguns construtos arquiteturais interessantes, um grande potencial no aspecto monetário, e uma opção muito real de prover uma plataforma computacional mais ambientalmente amigável.

A economia mais fácil de se conseguir na transição para a virtualização está em testes, desenvolvimento, e outros computadores pouco usados. Mover estas máquinas para um único ambiente virtual reduz o espaço físico utilizado, calor produzido e energia consumida pelos servidores individuais.

Em seu artigo, “Profiling Energy Usage for Efficient Consumption” (Medindo a Energia Utilizada para um Consumo Eficiente), Rajesh Chheda, Dan Shookowsky, Steve Stefanovich, e Joe Toscano analizam quanto cada componente de hardware consome de energia e calculam quanto pode ser economizado com virtualização, otimização e desligando serviços desnecessários. Uma única lâmina de servidor Dell PowerEdge M600 consome cerca de 380W quando parado e 450W sob carga. O custo total de energia em um ano é de cerca de $300, o equivalente a 7,700 libras de CO2. Considerando que uma companhia pode ter dezenas, centenas ou até mesmos milhares de tais servidores, o gasto de energia se torna cada vez mais custoso e as emissões de CO2 são proporcionalmente altas. Vários passos a serem dados na redução do consumo de energia são:

• Entender seu hardware e seu uso de energia.
• Entender seu sistema operacional e seu uso de energia.
• Entender sua aplicação e seu uso de energia.
• Entender os impactos externos da sua aplicação.

Um outro caminho para a computação verde é analisar como a energia é utilizada em data centers. Obtendo uma imagem térmica de um data center, pode-se entender  quais unidades geram mais calor e quais estão mais resfriadas. As unidades podem então ser arranjadas para otimizar a geração de calor e a sua dispersão com um impacto direto sobre o consumo de energia. Isto é o que o projeto de Data Center Genome da Microsoft tenta conseguir. Segundo um relatório da EPA mencionado no artigo “Project Genome” (Projeto Genome), “ data centers dos E.U.A. sozinhos consumiram 61 bilhões de kWh em 2006 — energia suficiente para abastecer 5.8 milhões de casas médias.”, e a quantidade deve dobrar até 2011, então é compreensível porque o consumo de energia dos data centers precisam ser entendidos e reduzidos.

Computação verde é uma necessidade nos dias de hoje e vai se tornar cada vez mais importante no futuro quando os níveis de consumo de energia irão aumentar as emissões de CO2 relacionadas ao aquecimento global, de acordo com vários cientistas. Arquitetos de computadores terão um papel importante ao prover uma computação mais verde e portanto uma vida melhor no planeta Terra.

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