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1 Supported by: Project consortium: www.efficient-datacenter.eu Module 1 Module 1 Introduction et présentation des impacts environnementaux de la consommation énergétique des datacentres et installations informatiques Version 1.0 21 Septembre 2011

2 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 2 Impacts environnementaux intégrés Empreinte environnementale des datacentres Soyez GREEN!

3 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 3 Empreinte environnementale des datacentres –Le nombre des serveurs dans le monde va augmenter de 18 millions en 2007 à 122 millions en 2020 (Climate Group et GeSI, 2008) ; –Les serveurs auront aussi une puissance de calcul beaucoup plus grande que les modèles actuels. La tendance historique d’augmentation de la consommation énergétique par unité est donc susceptible de continuer: Type de serveurUSAMonde 200020032005200020032005 Volume186207217183214218 Moyenne gamme424524641423522638 Haut de gamme55346428106734874581512682 Puissance moyenne pondérée (Watts) des 6 serveurs les plus vendus (Source: Koomey, 2007)

4 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 4 Empreinte environnementale des datacentres   Cette croissance entrainera de nombreux effets négatifs sur l’environnement, en particulier ceux qui résultent de: –L’utilisation d’énergie et des ressources nécessaires pour la fabrication des serveurs et autres équipements utilisés dans les datacentres ; –La consommation énergétique des datacentres et des activités associées à leur fonctionnement (e.g. refroidissement, gestion de l’humidité) ; –La gestion des équipements en fin de vie.

5 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 5 Empreinte environnementale des datacentres tripler76 millions de tonnes-équivalent CO 2 en 2002, à 259 millions de tonnes-équivalent CO 2 en 2020 –Il a été estimé qu’au niveau mondial, l’empreinte environnementale des datacentres, incluant les émissions carbone relatives à l’utilisation et la fabrication des équipements, devrait au moins tripler et passer de 76 millions de tonnes-équivalent CO 2 en 2002, à 259 millions de tonnes-équivalent CO 2 en 2020 (Climate Group et GeSI 2008) ; –L’étude suppose que 75% des émissions sont liées à l’utilisation des équipements ; –Ces émissions représentent environ 14% et 18% (respectivement) des émissions totales attribuées au TIC ; 2% des émissions totales au niveau mondial 0.3% des émissions mondiales (en équivalent CO 2 ) –Les émissions attribuées aux TIC représenteraient environ 2% des émissions totales au niveau mondial (Climate Group et GeSI 2008). En conséquence, les datacentres représentent environ 0.3% des émissions mondiales (en équivalent CO 2 ).

6 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 6 Soyez GREEN!   Le terme GREEN se réfère à une utilisation économiquement responsable de l’énergie et des ressources naturelles ;   GREEN implique d’aspirer à la plus grande efficacité énergétique possible des datacentres et autres équipements informatiques;   Il s’agit d’étudier les infrastructures des datacentres de plus près afin de déterminer comment les rendre plus fiables, économiques et efficaces énergétiquement ;   Il existe des méthodes qui permettent d’obtenir un niveau de performance et de fiabilité satisfaisant sans compromettre l’efficacité énergétique nécessaire pour rendre un datacentre « éco-responsable » ;   Cela représente des bénéfices environnementaux, économiques, sociaux et pour la santé.

7 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 7 Consommation énergétique et coûts dans les datacentres Tendance actuelle et économies potentielles (Source: HP)

8 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 8 Consommation énergétique et coûts dans les datacentres  On croit souvent à tort que le problème d’espace représente le coût le plus important lors de l’installation du datacentre ;  Lorsque la plupart des gestionnaires de datacentre réfléchissent à la meilleure méthode de réduction des coûts, ils étudient d’abord la possibilité de réduire l’espace requis ;  La plus grande partie du budget d’un datacentre est consacrée à l’électricité;  Lorsque vous cherchez à réduire des coûts et optimiser l’usage des ressources, concentrez vos efforts sur la plus grosse part du gâteau.

9 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 9 Décomposition des coûts d’un datacentre Décomposition des coûts d’un datacentre (Source: Schneider Electric) Le coût total de possession (TCO) typique sur 10 ans d’une Network Critical Physical Infrastructure (NCPI) dans un datacentre classique peut aller de $80.000 à $150.000 par rack (Schneider Electric).

10 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 10 La consommation électrique totale dans les datacentres américains   Une très forte augmentation du nombre de datacentres ;   La demande électrique des datacentres aux États-Unis a plus que doublé entre 2000 et 2006 pour atteindre 61 TWh, soit environ 1,6% de la demande électrique ;   En 2008, cette valeur a augmenté de 13% pour atteindre environ 69 TWh (1,8% de la demande électrique des USA) ;   Il serait techniquement possible de réduire cette demande de 80% (soit une réduction de 56 TWh) par la mise en place de mesures d’efficacité énergétique.

11 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 11 La consommation électrique totale dans les datacentres américains   Les serveurs de volume et les systèmes de refroidissement représentent 70% de la demande actuelle;   Il est estimé qu’environ un tiers de la demande totale provient des datacentres/salles serveurs des entreprises; –Les réductions les plus importantes de la demande sont associées aux serveurs de volume et aux systèmes de refroidissement ; –Des mesures sur les infrastructures peuvent également entrainer des économies importantes, en améliorant l’efficacité du refroidissement et de l’alimentation (e.g. UPS).

12 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 12 La consommation électrique totale dans le monde - La consommation électrique des datacentres dans le monde a augmenté de 56% entre 2005 et 2010 (elle avait doublé entre 2000 et 2005), et de 36% aux USA; - Les datacentres dans le monde ont consommé entre 1,1% et 1,5% de l’électricité totale en 2010. Aux USA ce chiffre est compris entre 1,7 et 2.2% ; - Alors que Google est un gros utilisateur de datacentres, sa consommation électrique est estimée à moins de 1% de la consommation totale des datacentres dans le monde. (Source: Koomey, Growth in data center electricity use, 2005 to 2010) - En Europe de l’Ouest, la consommation électrique des datacentres représentait 56 TWh/an en 2007, et devrait atteindre 104 TWh/an en 2020

13 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 13 Potentiels d’économie Potentiels d’économies par mesure mise en place, aux USA: les mêmes mesures sont applicables en Europe (Source: Koomey, Growth in data center electricity use 2005 to 2010)

14 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 14 Programmes et indicateurs de mesure de l’efficacité dans les datacentres EnergyStar, SPEC, The Green Grid, Climate Savers Computing Initiative, JEITA

15 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 15 Energy Star   Energy Star est un label international, d’origine américaine, décerné aux produits qui respectent des exigences d’efficacité énergétique;   Il a été élaboré au début des années 1990 en tant que programme gouvernemental, et adopté par l’Australie, le Canada, le Japon, la Nouvelle Zélande, Taiwan et l’Union Européenne;   Les exigences d’Energy Star sont spécifiques à chaque produit et sont établies par l’Agence de Protection de l’Environnement (EPA) ou par le ministère américain de l’Énergie (DoE).

16 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 16 Energy Star: exigences pour les alimentations de serveurs Type d’alimentation Puissance de sortie nominale charge 10% charge 20% charge 50% charge 100% Multi-sortieTout niveauN/A82%85%82% Sortie unique≤ 500 W70%82%89%85% > 500 – 1.000 W75%85%89%85% > 1.000 W80%88%92%88% Type d’alimentation Puissance de sortie nominale charge 10% charge 20% charge 50% charge 100% Multi-sortieTout niveauN/A Sortie unique≤ 500 WN/A0,800,900,95 > 500 – 1.000 W0,650,800,900,95 > 1.000 W0,800,90 0,95 Efficacité énergétique Facteur de puissance

17 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 17 Energy Star: exigences pour le mode «inactif» CatégorieNombre de processeurs Puissance en mode “inactif” (Watt) A155 B1 M65 C2100 D2 M150 Characteristiques des systèmes S‘applique àConsommation additionnelle autorisée en mode “inactif“ Alimentation supplémentaire Alimentations installées pour redondance 20 Watt par alimentation Disques durs supplémentaires Disques durs installés >1 8 Watt par DD Mémoire supplémentaire Memoire installée > 4 GB 2 Watt par GB Périphériques E/S supplémentaires Cartes > 2 ports de 1 Gbit Plusieurs niveaux selon la bande passante  Les exigences concernant l’alimentation peuvent être utilisées pour l’achat de tout type de serveur.  Le critère pour mode “inactif” est pertinent surtout pour les serveurs utilisés à faible charge.  L’efficacité en fonctionnement est particulièrement importante pour les fortes charges et n’est pas prise en compte ici.  Les exigences ne couvrent pas les serveurs lame et serveurs multi-nœuds.  Les critères quantitatifs sont limités à des serveurs avec 2 sockets CPU max.

18 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 18 Développement d‘Energy Star version 2  Puissance en mode actif prise en compte  Serveurs lame inclus  Basé sur SPEC-SERT  Basé sur une approche de tests par famille

19 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 19 Développement d‘Energy Star version 2  Les défis restants: – L’outil SPEC_SERT doit être finalisé – L’outil de benchmark (probablement SPEC SERT) doit être finalisé et testé. Energy Star exige un critère de conformité unique: une telle métrique aggrégée reste à développer pour SERT. – Le test de familles de produits doit être développé d’une manière raisonnable. Le concept actuellement proposé n’est pas suffisamment clair et convaincant. – Le concept doit être basé sur des critères de puissance et de performance afin d’apporter un cadre de travail solide et clair.

20 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 20 Benchmark SPECpower – La Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) est une société à but non lucratif fondée afin d’établir, maintenir et soutenir un ensemble normalisé de benchmarks pouvant être appliqués à la nouvelle génération d’ordinateurs haute performance; – SPEC développe des gammes de benchmarks, examine et publie les résultats de benchmarks d’organisations membres et d’autres acteurs autorisés.

21 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 21 Exemples SPECpower G7 (2.26 GHz,Xeon L5640) G6 (2.40 GHz, Xeon L5530) G5 (2.66GHz, Xeon L5430)

22 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 22 SPECpower: application et limites Application recommandée  Les données de benchmark SPECpower_ssj2008 peuvent être utilisées dans le processus d’achat. Les résultats du benchmark ne sont généralement pas fournis par les fabricants pour tous les serveurs, mais peuvent être obtenus sur demande.  SPECpower_ssj2008 donne des informations utiles, en particulier pour des applications et des charges lourdes pour le processeur.  Pour une analyse correcte, les données complètes du benchmark (données pour tous les niveaux de charge, pour le mode inactif) doivent être étudiées. Limites  Le benchmark peut parfois être effectué sous une configuration matérielle non typique : vérifiez la configuration des modèles de serveur testés.  Le résultat du benchmark ne permet pas une évaluation pertinente du serveur pour tout type d’application/charge de travail. Il est concentré sur l’activité du processeur et ne permet pas l’évaluation de la mémoire, du stockage et du réseau.  Pour une évaluation exhaustive, le SPEC-SERT (disponible début 2012) devra être utilisé.

23 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 23 L‘outil SPEC-SERT Avantages  Premier concept et outil pour l’évaluation de l’efficacité énergétique des serveurs ;  Grâce à la coopération avec Energy Star, l’outil pourrait devenir une norme internationale d’évaluation de l’efficacité énergétique ;  Il permet une évaluation différenciée des serveurs grâce à la prise en compte de différents worklets. Les défis restants  La sélection actuelle des worklets doit être testée (début du beta testing)  Energy Star exige un score global d’efficacité énergétique comme base pour un critère de type Accepté/Rejeté. Cela nécessite une pondération des différents worklets, et un calcul d’un benchmark agrégé. Outre les exigences relatives à Energy Star, l’évluation selon une série de benchmarks partiels pourrait même être encore plus efficace qu’un score agrégé, mais nécessiterait toujours une certaine agrégation des résultats pour rendre les scores partiels pertinents.

24 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 24 The Green Grid   The Green Grid est un consortium industriel ouvert à but non- lucratif, composé d’utilisateurs, de décideurs politiques, de fabricants, d’architectes d’installations et d’entreprises de services publics qui agissent ensemble pour améliorer l’usage efficace des ressources dans les infrastructures informatiques.   Avec plus de 175 entreprises membres dans le monde, The Green Grid cherche à harmoniser les efforts industriels au niveau mondial, établir une série d’indicateurs communs, et développer des ressources techniques et des outils d’enseignement.   The Green Grid a pour ambition de devenir l’organisation référence pour l’usage efficace des ressources dans les infrastructures informatiques.

25 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 25 The Green Grid Proxies de productivité

26 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 26 Climate Savers Computing –L’initiative, lancée par Google et Intel en 2007, forme un groupe à but non- lucratif de consommateurs, d’entreprises et d’organisations visant à l’éco- responsabilité ; –Elle a été lancée dans l’esprit des Climate Savers du WWF et est basée à Portland dans l'Oregon ; –Son objectif est de promouvoir le développement et l’adoption de technologies intelligentes qui peuvent améliorer l’efficacité de l’alimentation et du mode inactif des ordinateurs ; –En tant que participants à l’initiative Climate Savers Computing, les fabricants d’ordinateurs et de composants s’engagent à concevoir des produits qui atteignent des objectifs spécifiés d’efficacité énergétique tandis que les autres participants s’engagent à acheter des produits efficaces.

27 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 27 JEITA - Japan Electronics and Information Technology Industries Association  L'objectif du JEITA est de promouvoir une fabrication, un commerce international et une consommation des produits électroniques et des composants « propre » dans le but de contribuer au développement des industries de l'électronique et des technologies de l'information, et ainsi soutenir le développement économique du Japon et sa prospérité culturelle;  JEITA s’engage aussi activement dans la promotion de mesures pour la préservation de l'environnement, y compris celles qui luttent contre le réchauffement climatique.

28 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 28 Code de Conduite Européen pour les datacentres

29 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 29 Code de Conduite Européen –Promu par le JRC, il a été établi en réponse à l'augmentation de la consommation d'énergie des datacentres et le besoin de réduire les impacts sur l’environnement, l’économie et l’approvisionnement énergétique en résultant ; –Il a été développé en collaboration entre la British Computer Society, AMD, APC, Dell, Fujitsu, Gartner, HP, IBM, Intel, entre autres ; –Il stimule des opérateurs et propriétaires de datacentres pour qu'ils réduisent la consommation d'énergie de manière économique sans dégrader la fonction principale des datacentres ; –Il améliore la compréhension de la demande énergétique au sein des datacentres, contribue aux efforts de sensibilisation et recommande des bonnes pratiques et des objectifs en matière d'efficacité énergétique.

30 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 30 Code de Conduite Européen –Initiative volontaire visant à rassembler les parties prenantes intéressées et à coordonner d’autres initiatives similaires lancées par des fabricants, des revendeurs, des consultants ou autres ; –On attend des participants qu’ils suivent les objectifs du Code de Conduite Européen et respectent les engagements convenus ; –Ceux qui s’engagent à suivre le Code devront appliquer les meilleures pratiques d’efficacité énergétique, utiliser les standards minimum d’achats et rendre compte de la consommation énergétique chaque année; –L’objectif ultime du Code est de conduire l’efficacité infrastructure des datacentres (DCiE) de son niveau actuel (50% voire moins dans la majorité des sites) jusqu’à 80%.

31 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 31 Code de Conduite Européen  Périmètre –Datacentres de toute taille – des salles serveurs aux bâtiments dédiés ; –Existants et futurs ; –Alimentation des services informatiques et alimentation des infrastructures ; –Achat des équipements et conception des systèmes.  Destinataires –Participants: propriétaires et opérateurs de datacentres –Endorsers: revendeurs, consultants, associations d’industriels

32 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 32 Aspects généraux pour l’efficacité énergétique des datacentres Video Google avec des exemples de bonnes pratiques (Source: Google)

33 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 33 Les bonnes pratiques d’efficacité énergétique des datacentres de Google  Video Google (10 minutes) –http://www.youtube.com/watch?v=voOK-1DLr00http://www.youtube.com/watch?v=voOK-1DLr00

34 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 34 Discussion Exercices Questions sur ce module

35 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 35 Questions/discussions  Quelle est la consommation énergétique globale des datacentres dans le monde ?  Aviez-vous déjà connaissance des informations sur les initiatives/programmes mentionnés dans ce module ?  Pensez-vous qu’elles devraient être plus actives ?  Etes-vous d’accord avec ces initiatives sur la base du volontariat ou préféreriez-vous une base réglementaire ?

36 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 36 Suggestions de lectures complémentaires Livres blancs Publications en ligne Etc.

37 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 37 Lectures complémentaires  Jonathan G. Koomey publications –http://www.koomey.com/research.htmlhttp://www.koomey.com/research.html  Estimating the Energy Use and Efficiency Potential of U.S. Data Centers –http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5934691&tag=1http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5934691&tag=1  Energy Efficient Data Centres in Further and Higher Education –www.susteit.org.uk/uploads/DOCS/55-data_centres_final_27_5_09.docwww.susteit.org.uk/uploads/DOCS/55-data_centres_final_27_5_09.doc  Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint (WP#66 by Dennis Bouley, APC by Schneider –http://www.apcmedia.com/salestools/DBOY-7EVHLH_R0_EN.pdfhttp://www.apcmedia.com/salestools/DBOY-7EVHLH_R0_EN.pdf

38 Supported by: www.efficient-datacenter.eu 38 Lectures complémentaires  European Code of Conduct for Data Centers –http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_ centers.htmhttp://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative_data_ centers.htm  The Green Grid –http://www.thegreengrid.org/http://www.thegreengrid.org/  ENERGY STAR Data Center Energy Efficiency Initiatives –http://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_effici encyhttp://www.energystar.gov/index.cfm?c=prod_development.server_effici ency   Climate Savers Computing Initiative –http://www.climatesaverscomputing.org/http://www.climatesaverscomputing.org/