Redfish e PLC: raffreddamento dei Data Center e Gestione dell'Energia
Informazioni sui Data Center
La tecnologia di gestione per i data center è dinamica e i PLC sono in grado di fornire il controllo necessario per gestire le attività vitali di raffreddamento e svolgere la gestione energetica, adattandosi ai cambiamenti della tecnologia. Una tendenza in crescita è la scelta e l’affidamento a Redfish, un protocollo API RESTful altamente scalabile che sta sostituendo IPMI come standard de facto per la gestione e il monitoraggio dell’hardware dei computer.
Il successo esponenziale del cloud computing, dell’Internet of Things (IoT), le esigenze dell’intelligenza artificiale e di modelli di linguaggio di grandi dimensioni come ChatGPT stanno creando una grande richiesta di capacità di archiviazione ed elaborazione dei dati.
L’elettricità utilizzata per far funzionare i data center genera calore; il calore eccessivo deve essere rimosso per evitare di danneggiare i server e questo processo si basa su apparecchiature di raffreddamento che funzionano anch’esse a elettricità.
Tendenze Energetiche
Un rapporto del 2024 di Goldman Sachs Research prevede che i data center statunitensi utilizzeranno l’8% dell’energia elettrica americana entro il 2030, rispetto al 3% del 2022, raddoppiando anche le emissioni di anidride carbonica. Considerano inoltre che i carichi di lavoro dei data center sono quasi triplicati tra il 2015 e il 2019, mantenendo al contempo abbastanza stabile l’utilizzo di energia elettrica, a circa 200 terawattora all’anno.
Questo è in parte dovuto al fatto che i data center stanno diventando sempre più efficienti nell’uso dell’energia: in altre parole, i continui progressi tecnologici possono essere potenzialmente controllati dai PLC.
I data center stanno incorporando anche fonti di energia rinnovabili, come l’energia solare ed eolica.
Tecnologie di Raffreddamento
I data center utilizzano una gamma di dispositivi, come server, unità di archiviazione, dispositivi di rete, tutti alimentati da elettricità che quindi generano calore che può causare guasti alle apparecchiature e ridurre le prestazioni.
Effective cooling is essential, and so older, less efficient technologies such as computer room air conditioners and evaporative cooling are being phased out, replaced by methods such as Direct Liquid Cooling (DLC), where liquid coolant is circulated directly through server racks. Another growing trend is Liquid Immersion Cooling, where servers are submerged in a dielectric liquid, to efficiently cool the hardware. Now, AI is also integrated into data center management systems; algorithms analyze sensor data to dynamically adjust cooling processes. This ensures that energy is used efficiently while maintaining ideal operating conditions for servers. This reduces both energy costs and the carbon footprint of data centers.
Un raffreddamento efficace è essenziale, e quindi le tecnologie più obsolete e meno efficienti come i condizionatori d’aria per sale computer e il raffreddamento evaporativo vengono gradualmente eliminate, sostituite da metodi come il DLC – Direct Liquid Cooling (raffreddamento diretto a liquidi) in cui il liquido refrigerante viene fatto circolare direttamente attraverso le cremagliere dei server. Un altro trend in crescita è il Liquid Immersion Cooling, (raffreddamento a immersione di liquidi) in cui i server vengono immersi in un liquido dielettrico, per raffreddare in modo efficiente l’hardware. Ora, l’intelligenza artificiale è integrata anche nei sistemi di gestione dei data center; gli algoritmi analizzano i dati dei sensori per regolare dinamicamente i processi di raffreddamento. Ciò garantisce che l’energia venga utilizzata in modo efficiente mantenendo al contempo le condizioni operative ideali per i server. Questo riduce sia i costi energetici che l’impronta di carbonio dei data center.
Il Ruolo del Controllo: PLC e lo standard Redfish
Redfish è un’API di interfaccia RESTful. Basata su un formato dati JSON, Redfish sicura e scalabile consente la gestione out-of-band di qualsiasi dispositivo dotato di una fonte di alimentazione e accesso a una connessione di rete. Progettata per gestire e interagire con l’hardware del data center come server, immagazzinamento, apparecchiature di rete e unità di distribuzione dell’alimentazione (PDU), Redfish consente il monitoraggio automatico di componenti hardware, tra cui sensori, alimentatori, ventole e chassis e misurazioni come valori di tensione o temperatura.
I PLC possono sia controllare il flusso del refrigerante che regolare la temperatura. I PLC in genere utilizzano protocolli come Modbus, Profibus o EtherNet/IP per la comunicazione industriale. Per interfacciarsi con Redfish, viene utilizzato un bridge o gateway di comunicazione per tradurre i protocolli industriali in comandi RESTful conformi a Redfish.
Grazie a Redfish, gli utenti possono automatizzare attività di manutenzione come l’impostazione di soglie di potenza, eseguire procedure di ripristino remoto, raccogliere dati di registri di sistema ed eventi, rispondere ad avvisi ed eventi critici e molto di più.
Generalmente utilizzati per automatizzare e controllare i processi industriali, i controllori a logica programmabili (PLC) possono gestire i data center tramite Redfish sfruttando l’API Redfish per interagire e controllare le apparecchiature e le infrastrutture IT all’interno di un data center.
Di seguito alcuni esempi di come l'integrazione di Redfish con i PLC può apportare vantaggi alla gestione dei data center:
Gestione dell’Energia
- Procedure di Gestione Dinamica dell’Alimentazione: i PLC possono automatizzare varie attività in base ai dati ottenuti tramite Redfish. I PLC possono gestire dinamicamente i carichi di alimentazione, assicurando che l’energia venga allocata in modo efficiente. Ad esempio, i PLC possono bilanciare la distribuzione dell’alimentazione in base al carico corrente sui server, spegnendo le apparecchiature non essenziali durante i periodi di bassa richiesta.
- Rilevamento e Risposta ai Guasti: se i dati Redfish indicano un guasto nel sistema di alimentazione, i PLC possono rapidamente isolare il problema e reindirizzare l’alimentazione per garantire la continuità delle operazioni. Redfish fornisce i dati necessari per informare queste decisioni, come l’identificazione dei componenti interessati e il modo più efficiente per reindirizzare l’alimentazione.
- Controllo remoto automatico, basato sulla domanda: Redfish consente di inviare comandi di controllo ai componenti hardware; un PLC può quindi utilizzare Redfish per accendere/spegnere un server o ripristinare un dispositivo da remoto. Un programma di controllo PLC può automatizzare le routine, come portare i sistemi online o offline in base alla domanda.
Controllo del raffreddamento
- Controllo in Tempo Reale: i PLC eccellono nella gestione delle operazioni immediate e in tempo reale dei sistemi di raffreddamento, controllando in modo affidabile l’hardware fisico, ad esempio regolando la velocità delle ventole, controllando le unità di raffreddamento o gestendo le pompe di raffreddamento a liquido, garantendo che il raffreddamento sia adattato con precisione al carico termico corrente.
- Dati dei sensori – Integrazione Redfish-PLC: Redfish raccoglie dati dai sensori ambientali nel data center, come temperatura, umidità e portata del flusso d’aria; i PLC possono accedere a questi dati dei sensori tramite l’API Redfish per determinare le attuali condizioni termiche all’interno del data center.
- Gestione Remota: Redfish Redfish – Il raffreddamento del data center consente il controllo remoto delle apparecchiature di raffreddamento, che possono essere gestite dai PLC per una regolazione in tempo reale. Ciò può includere comandi per regolare il flusso d’aria, attivare zone di raffreddamento o modificare lo stato di alimentazione delle apparecchiature di raffreddamento.
- Controllo ambientale: in un data center, i PLC possono essere integrati con l’API Redfish per monitorare e controllare le condizioni ambientali, come temperatura, umidità e distribuzione di energia.
- Azioni e allarmi: tramite l’API Redfish, i PLC possono raccogliere dati in tempo reale dai componenti hardware del data center e utilizzarli per attivare azioni specifiche in base a condizioni predefinite, ad esempio regolando i sistemi di raffreddamento o attivando allarmi se la temperatura supera una soglia specifica.
Raccolta e Analisi dei Dati
- Redfish fornisce una grande quantità di informazioni sull’hardware dei data center. I PLC possono raccogliere questi dati nel tempo e analizzarne le tendenze, che possono essere utilizzate per la manutenzione predittiva, l’ottimizzazione dell’uso di energia e il miglioramento dell’efficienza complessiva.
- Il PLC può anche registrare i dati per scopi di conformità e auditing, garantendo che tutte le azioni intraprese all’interno dei data center siano registrate e tracciabili.
Sintesi
Tramite Redfish, i PLC possono ulteriormente avvantaggiare i sistemi interfacciandosi con altri sistemi di gestione dei data center (come DCIM—Data Center Infrastructure Management) per fornire una visione completa delle operazioni del data center. L’integrazione con altri sistemi consente ai PLC di contribuire a un approccio olistico nella gestione dei data center, assicurando che tutti gli aspetti dell’ambiente siano ottimizzati e funzionino in modo efficiente.In sintesi, i PLC possono gestire i data center tramite Redfish sfruttando l’API per monitorare, controllare e automatizzare le operazioni del data center, garantendo una gestione efficiente e affidabile dell’infrastruttura. Questa integrazione consente un’automazione avanzata, un monitoraggio in tempo reale e un processo decisionale intelligente negli ambienti dei data center.
