Total Cost of Ownership White Paper

Transkript

1 Total Cost of Ownership White Paper Totalkostnad for eierskap (Total Cost of Ownership "TCO") er grunnleggende og enkelt å beregne i de fleste sammenhenger. Likevel er TCO for et datasenter noe mer vanskelig å få beregne nøyaktig. Det er mange nyanser som kan bli oversett eller rett og slett ikke gjort rede for (eller kanskje undervurdert) i løpet av et datasenters levetid. Vi vil her gå igjennom detaljert aspekter som energikostnader og driftseffektivitet, samt andre datasenterspesifikke problemer. TCO en oversikt Som alle andre TCO-analyser er det flere direkte identifiserbare linjeelementer som er åpenbare, slik som startkapital og avskrivninger, men TCO for et datasenter har mange flere elementer, hvorav noen av dem er langt mer komplisert. La oss starte med å definere og forstå de grunnleggende faktorene for TCO-beregninger. Enten du velger å bygge ut, lease eller kjøpe et datasenter er det viktig å forstå og avklare rammebetingelsene og innholdselementer før man kan sammenligne og regne ut TCO: Totalt tomt areal Total areal (Bygningsskallet) Whitespace areal (Innvendig areal i datasenter senteret) Romareal for effektiv bruk (Areal for server og kommunikasjonsrack) Kapasitet for kritisk last Strøm I motsetning til andre kommersielle eiendomskjøp eller leasinger så er tomt arealet til et datasenters bygningsskall en relativt liten faktor i den totale TCO-beregningen. Det mest brukte begrepet "whitespace" er det vanlig uttrykket i bransjen for det hevede gulv området der datautstyret driftes. (eller tilsvarende areal). Pass allikevel på at din TCO-plassevalueringer ikke bare begrenses til "whitespace". Den effektive, brukbare server og kommunikasjonsrackplass er mindre enn whitespacen og betydelig mindre enn bygningsskallet. Den andre nøkkelfaktoren er den kritiske lasten på strømkapasiteten. Praktisk sett, og viktigst, er dette den nettstrømmen som er tilgjengelig for din dataprosessering, som primært er basert på tilgjengelig kapasitet hos datasenterets UPSsystemer. Dette må ikke forveksles med brutto strømforsyning til området. Selv om det er viktig at den generelle strømmen som kreves for å drive områdets øvrige systemer, som f.eks. kjøleutstyr, er det «kritisk strøm» som representer den rene strømmen som er tilgjengelig for dine datamaskiner. Ved siden av kritisk strømkapasitet så vil strømkapasiteten påvirke hvor mye datautstyr som kan plasseres i hvert rack. Et datasenter med en lavere strømkapasitet vil bety at du kanskje må bruke flere rack(og whitespace) for å huse den samme mengde datautstyr enn på et sted med høyere strømkapasitet. Strømkapasitet blir vanligvis uttrykt på to måter: watt per kvadratmeter eller kilowatt (kw) per rack, eller noen ganger begge deler. Dette er først og fremst basert på design og type kjølesystem i datasenteret. Mange eldre datasentre kan ikke effektivt kjøle mer enn 5 kw per rack (noen enda mindre) og i noen tilfeller går effektivitet ned forbi 3 kw per rack. Selv i dag, kan ikke alle nyere datasentre håndtere mer enn 5-10kW per rack med noen soner for høykapasitet "racks som krever 10 kw eller mer per rack. I tillegg er det totale arealet som kreves rundt bygningen et sekundært, men nødvendig, hensyn man må ta. Dette brukes for støttesystemer tilknyttet infrastruktur. Dette inkluderer transformatorer, generatorer, drivstofflagring, kjøle utstyr, samt sikkerhetssystemer som inn- og uttransport og adgangskontroll. Det er også behov for plass til parkering for ansatte og

2 besøkende, samt separate mottakssoner for utstyrsleveranser og varemottak med inspeksjon av leveranser som går inn og ut av datasenteret. TCO-oppstartskostnad er direkte knyttet til nivåer av redundans (Tier 2, 3 eller 4 design) av strøm og kjøling. Jo høyere nivå av redundans desto mer utstyr er nødvendig for å unngå utstyrsfeil i infrastrukturen fra å påvirke bruken av datautstyr (Referanse: Tier-standard for datasentre fra Uptime Institute). Vedlikehold av utstyr i tillegg til dette vil selvsagt også påvirke de løpende kostnadene. Hvordan forstå rangering av kritisk last Hensikten til et anlegg er å støtte den "kritiske lasten". Dette blir vanligvis vist som KVA eller kw. Med dagens strømfaktor, korrigert for datautstyr, er det ikke lenger så relevant å måle den kritiske lastekapasitet i KVA, noe som kan skjule de reelle kostnadene. Sørg for at TCO-beregningene er basert på kw-kapasitet og ikke KVA. Dette er først og fremst basert på type og rangering av UPS ene som brukes i datasenteret. Faktorer som påvirker TCO Redundansnivåer Energieffektivitet Strømtetthet Størrelse og omfang på anlegget Utbyggingsnivå og modulær t design Utnyttelsesgrad: Design kontra ferdig serverrack areal Behov for ansatte Energikostnader ASHRAE TC Expanded Thermal Guidelines The Green Grid PUE Energikostnader Kostnadene for energi representerer en av de mest betydningsfulle TCO-komponentene i et datasenter. På lang sikt er dette en av de mest variable kostnadene og vil, etter alt å dømme fortsette å stige over tid. (Det er ikke uvanlig å legge en 10 % årlig prisstigning år etter år til grunn når man skal prøve å lage en langsiktig prognose). Kostnadene for energi blir vanligvis målt som øre per kilowatt time (kwh) og varierer fra område til område, samt underliggende kilder til strømproduksjon. Disse kan også variere etter hvilken tid på døgnet, årstid og endringer i kostnadene for drivstoffproduksjon. I Norge vil man også ha forskjellig utslag basert på geografisk plassering. Når man gjør en analyse av anslåtte energikostnader må man ta høyde for om man vi binde seg opp i en langsiktig og forutsigbar pris over tid eller om man vil følge spot prisen i markedet. Vedr. sistnevnte er det viktig at man har et realistisk forhold til mengde strømbehov over tid og at man for eksempel for en 10 års periode kan legge dagens strømpris til grunn og for eksempel legge til 10 % kostnadsøkning år over år for å ha en buffer. I tillegg kan det være kapitalkostnader involvert for å bringe inn nye ny grunn infrastruktur hvis du bygger ut ditt eget areal i et nyere og underutviklet område. Selv om tomta kan være billigere så kan dens lavere kostnad bli oppveid av de høye kostnadene for ny grunn infrastruktur. I noen tilfeller kan det allerede ha blitt installert en stor transformatorstasjon på datasenterets område, som en del av den generelle områdeutviklingen. Dette kan redusere disse kostnadene betydelig. Det kan også redusere risikoen for store forsinkelser i å få bruksgodkjenninger for ditt egen nye energikrevende datasenter.

3 Flere TCO-fordeler ved forbedret energieffektivitet Lavere oppstartskostnader og mer strøm til serverrackene. Foruten det åpenbare ved å senke av energiforbruket og forbedre anleggets driftseffektivitet (senke PUE) så finnes det flere andre fordeler. Når man designer et datasenters totale elektriske system må det være riktig størrelse til å støtte den anslåtte kritiske lasten til datautstyret, pluss hele anleggets infrastruktursystemer (belysning, strøm og kjøling, etc.). Dette multipliserer seg oppover når man beregner kapasitet til strøminntakskapasitet, samt størrelsen på reservegeneratorene og tilhørende hovedtavle. Vanligvis må nyttekapasiteten og generatorkapasiteten være ca. 2,5 til 3 ganger den kritiske lastkapasiteten (med en PUE på 2). Ved å forbedre driftseffektiviteten reduserer den også kravene til den totale strømkapasitet til anlegget for samme gitte mengde kritisk last, slik at i et datasenter med en PUE på 1,3 behøver bare en generatorkapasitet på bare 1,8 til 2 ganger kritisk last. Dette resulterer i lavere kapitalkostnader for mange av de elektriske elementene i strømkjeden, samt å senke årlige vedlikeholdskostnader. Områdevalg Faktorer som vurderes i forhold til områdevalg: Geografisk plassering - Stabilitet Distanse og tilgjengelighet på leverandører av grunn infrastruktur (hovedsakelig strøm) Energipriser Distanse og tilgjengelighet på leverandører av kommunikasjonstjenester Tilgjengelighet på kompetanse og fornuftige priser Å velge et område som er fysisk sikkert og har pålitelig og forutsigbar tilgang til strøm, vann og kommunikasjons er selvfølgelig et viktig første skritt. Siden energi er den viktigste driftskostnaden for et datasenter, er det viktig med lave og forutsigbare kostnader og garanterte kapasiteter i forhold til rammene man estimerer for datasenterets levetid. Energieffektivitetsrabatter eller skattefordeler som for eksempel ordninger som ENOVA bør inngå som et viktig avsjekkspunkt tidlig i lokaliseringsprosessen. En annen faktor er forsynigsevnen og kostnadsutvikling på lang sikt etter begrensede ressurser som strøm og vann, som kan begrense datasenterets kapasitet og påvirke kostnadene til den endelige TCO. I tillegg er det å ha tilgang til redundant strøm fra separate transformatorstasjoner en viktig faktor og, om mulig, to separate kraftforsyninger(dette er som oftest ikke mulig, men svært ønskelig fra et stabilitets hensyn på kraftforsyningen). Hvis det utvalgte område er et sted i nærheten av et industrielt eller kommersielt utviklet område kan dette redusere kostnader for å bringe ny grunn infrastruktur fra en nærliggende transformatorstasjon. Allikevel, sørg for å undersøke den generelle strømkapasitet og få bekreftet reserverasjon av nødvendige kapasiteter for å sikre at strømmen ikke vil kunne bli begrenset i fremtiden. Hvis området er relativt fjerntliggende og må bli etablert på nytt, sørg for å regne med kostnadene for å ta med nye høyspente tilførsel til området. Dette kan være dyrt og krever lang tid for å få godkjent og installert. Telekommunikasjon (fibernettverkstilkobling), som igjen er avhengig av områdets beliggenhet og avstand fra nettverksknutepunkt, kan ha en betydelig innvirkning på linjekapasitet, redundans og hastighet, slik som krav til finansielle transaksjoner i samtid. Et større datasenter bør gjerne ha minimum tre uavhengige leverandører av fiberkapasitet med redundans muligheter. Valg av område kan også påvirke anleggets energieffektivitet (primært kjølesystemeffektivitet), siden det er relatert til temperaturen i omgivelses og er områdeavhengig.

4 Sammenlignbare vedlikeholdskostnader I motsetning til et typisk næringsbygg som normalt ikke har krav til kontinuerlig leveranser av alle tjenester og har nedetid i vedlikeholdsperioder (dvs. netter og helger), har datasentrene ikke det alternativet. Mens nesten alle systemer krever vedlikehold så finnes det ekstra redundant strøm og installert kjølingsutstyr for å kunne ta ut utstyr for vedlikehold og samtidig opprettholde tjeneste produksjonen. Å opprettholde de elektriske og mekaniske systemene i et 7x24 datasenter krever mer komplisert utstyr, samt en mer sofistikert og grundig tilnærming siden nedetid ikke er et alternativ. Dette krever en stab med utdannelse og erfaring med å omgå kritiske systemer uten at dette påvirker datasystemer. God rutiner med grundige metodebeskrivelser er en forutsetning for å kunne understøtte en Service Level Agreement(SLA) som alltid følger denne type kritisk IT drift. Bemanningskostnader og drift Personalet på området krever flere ferdigheter som må være tilgjengelig 7x24: både bygningsdrift og fysisk sikkerhet (vakter), samt teknisk kvalifiserte personell (elektrisk og mekanisk) er avgjørende for å unngå nedetid. I en mindre organisasjon kan det være vanskeligere og dyrere å finne, trene, motivere og beholde erfarne medarbeidere med spesialisert ferdigheter som kreves for et datasenter, spesielt med komplekse, redundante strømsystemer. I den senere tid er det etablert spesialiserte selskaper som Data Senter Management(DCM) som kan påta seg hele eller deler av denne oppgaven innenfor et avtalt SLA regime. TCO for bemanning i et mindre område (eller organisasjon) vil generelt være høyere per enhet (m² og / eller KW). Ressurs(ferdighetsnivå)kravet til å drive og vedlikeholde et 100 m² eller et 1000 m² datasenter er i hovedsak det samme. En av fordelene med å operere et større datasenteranlegg er effektiviteten fra stordriftsfordel. Driftsorganisasjonen vil kunne overvåke et stort område og redusere enhetskostnaden (m² og/ eller KW) Forventede og uforventede kostnader Foruten vanlig vedlikehold på alt strøm- og kjøleutstyr må noen elementer, slik som UPS-batterier, byttes hvert 5-10 år (vanligvis rundt 7 år). Dette er en betydelig kostnad og bør ikke bli oversett. I tillegg kan det være uforutsette utgifter fra uventede utstyrsfeil som kan være betydelig. Disse kostnadene kan eller kan ikke komme inn i bildet, avhengig av om du har bygget ditt eget datasenter eller du har leid et område hvor dette kan være dekket i henhold til vilkårene i leieavtalen. Utnyttelsesgrad Kapitalkostnader er basert på maksimal utnyttelse og TCO er egentlig basert på effektiv bruk (dvs. utnyttelsesgrad over tid når det fylles opp av servere og kommunikasjonsutstyr). I hovedsak trenger man å regne ut TCO basert på den opprinnelige bruken i de første årene, så vel som når området er mer fullt utnyttet i 7, 10 eller flere år. Vekselvis, hvis en organisasjons behov er slik at man har tenkt å fylle rommet og utnytte strømkapasiteten nesten umiddelbart, så vil TCO-tallene være basert på en lineær kalkyle. Reservert kapasitet Realistisk sett drives ikke et datasenter på 100 % av sin designkapasitet av en rekke årsaker, først og fremst for å sikre utstyrets pålitelighet og opprettholde oppetid. Avhengig av hva slags drift man har er det vanlig at man ikke belaster de typiske systemer med mer enn % av maks kapasitet (noen kan akseptere opp til 90 %) før belastningen anses som "full".

5 Hvordan forstå PUE (Power Usage Effectiveness) måling - The Green Grid Strømbrukseffektivitet, "PUE", ble opprinnelig innført av The Green Grid i 2008 og har blitt et grunnleggende og globalt anerkjent beregning av anleggets energieffektivitet i infrastrukturen. Dette ble en internasjonalt avtalt beregnings modell i 2011 da den amerikanske Dept. of Energy, EPA, EU og Japan ble enige om at dette som en gjensidig og tilfredsstillende beregnings modell for måling av energieffektivitet. Hos tidligere datasentre ble det primært fokusert på pålitelighet, og ikke på energieffektivitet. Grunnlaget for PUE-beregning er relativt enkel: det er forholdet mellom den totale energien som brukes på anlegget delt på energien som brukes av datautstyret (målt på årsbasis). Utvalget for PUE måling er 1,0 (teoretisk sett perfekt: 100 % effektivitet) med ingen øvre grense (svært ineffektivt). Eldre datasenter bruker gjerne dobbelt så mye energi som blir levert til datautstyret (dette representerer en PUE på 2,0 eller 50 prosent driftseffektivitet). I noen tilfeller er PUE en på noen av de eldre sentrene enda verre, med en PUE på 2,5-3,0. Nye datasentre blir designet og bygget for å ha en mye bedre driftseffektivitet, med et PUE-utvalg på 1.1 til 1.5. Dette har en direkte stor innvirkning på energiforbruket og dermed TCO. Ved siden av økt effektivitet fra nyere design og nyere, mer effektivt strøm- og kjøleutstyr, representerer kjølingssystemer på datasentre den største bruken av andre energikilder enn databehandling i seg selv. Dette er også direkte relatert til at kjøleenergi er nødvendig for å opprettholde en meget jevn driftstemperatur. Ved å heve tillatte temperaturer og utvidelse av fuktighetsrangen har man kunnet redusere energien til kjøling som kreves i et datasenter til et minimum. Over eller underdimensjonert designkapasitet påvirker TCO Når man bestemmer seg for designkapasiteten på datasenteret er det mange konkurrerende faktorer som påvirker beslutningene. Frykten for å gjøre det for lite og gå tom for plass eller strøm etter bare noen få år, er en svært realistisk mulighet og noe mange frykter. I de senere årene har veksten i datakraft og strømkapasitet gjort at mange datasentre som ble bygget for mindre enn 10 år siden er funksjonelt foreldet og har ofte en sterk underdekning av strøm og kjølekapasitet. Dette gjør ofte at det er arealer i datasenteret som ikke brukes av den grunn. Motsatt vil overdimensjonering redusere denne risikoen, men vil øke både Capex og Opex og, selvfølgelig, TCO. Modulært design En metode for å redusere potensialet for over- eller underdimensjonering på datasentre er modulært design. Kapasitetsplanlegging og modulært kapasitetsdesign kan bidra til å redusere risikoen for kapasitetsforeldelse eller funksjonell foreldelse. I noen modeller er den totale plassen og nyttekapasiteten designet og bygget ut på forhånd, men bare enkelte deler er fullt utstyrt med UPS, generatorer og kjøleutstyr. Dette sparer både CAPEX og OPEX fra vedlikeholdsprogrammer. Videre forbedrer det også energikostnader siden mindre seksjoner er mer opptatt og opererer ved en høyere effektivitet. Dette modulære designet har fortsatt muligheter for vekst, men dette er på en trinnvis måte planlagt på forhånd. Oppsummering Det ville være klokt å ikke overforenkle TCO evalueringer ved bygging av et datasenter. Ikke bli sjokkert dersom kostnadene kan virke mye høyere enn forventet. Denne reaksjonen er spesielt vanlig for de som ikke kjenner utbyggingskostnadene i datasenterbransjen. Mens evalueringen kan gjøres av de ansatte i bedriften med relevant erfaring, ta og vurder å gjøre dette som en laginnsats i samarbeid med en eksternt betrodd og respektert konsulent (enten som en kollektiv innsats eller som en uavhengig kvalitetssikrer). TCO-analyse skal resultere i et anslått tidsrom (på 7, 10 eller til og med 15 år) med kvoter for ulike operasjonelle scenarier og varierende utnyttelsesgrad over tid, samt mulige flytende energikostnader, ikke bare et enkelt fast antall som ikke vil gjenspeile de kjente og ukjente variablene. Data Center Management AS kan tilby assistanse på enkelt elementer eller helhetlige områder innen det vi her har gjennomgått. Ta kontakt for en uforbindtlig prat.