Por vários anos, o setor digital tem sido apontado como um dos maiores emissores de carbono do mercado, especialmente os data centers, que representam de 25% a 30% do consumo global de energia do setor digital, segundo o ICT Impact study de 2020. Tanto é assim que a União Europeia (UE) abordou a questão, exigindo que os operadores de data centers busquem a neutralidade de carbono até 2030, data em que se espera que eles consumam um terço a mais de energia devido à crescente demanda.
Diante desses desafios, como os arquitetos dessa crescente infraestrutura digital podem projetar data centers que atendam às demandas computacionais do mundo ao mesmo tempo em que respeitem o meio ambiente e protejam o futuro climático?
É fato que a quantidade de dados gerados pelas empresas está aumentando e, com isso, a demanda por capacidade de computação para extrair valor desses dados. Em contrapartida, com o fim da Lei de Moore, a cadência com que produzimos processadores mais eficientes está desacelerando. Isso significa que a demanda por energia dos data centers tende a crescer cada vez mais rápido se não fizermos nada para melhorar drasticamente a eficiência energética e reduzir a pegada de carbono desses data centers. Os principais players da indústria são aconselhados a aderir a boas práticas e a competirem pela engenhosidade no design de infraestrutura. E, felizmente, essas tecnologias já estão disponíveis, desde a camada de aplicação, processamento e armazenamento até à infraestrutura do data center, para otimizar toda a cadeia.
Conheça e aplique práticas responsáveis
O bom senso e as práticas responsáveis devem orientar as decisões do dia a dia, o que também se aplica ao mundo da computação. Conforme o Uptime Global Survey of IT and Data Centre Managers 2022, o fator de utilização de muitos servidores permanece abaixo de 30%. Assim sendo, a mutualização de recursos ou o agrupamento de infraestrutura, que consiste em aproveitar ao máximo as capacidades de cada servidor para aumentar as taxas de utilização, geralmente é uma maneira eficaz de reduzir o impacto energético e ambiental dos data centers.
Estima-se que o consumo de energia de uma determinada tarefa seja cerca 25% menor em infraestruturas altamente consolidadas em comparação com um data center on-premises. Portanto, pode-se acreditar que seria mais fácil para os operadores de data centers e provedores de serviços de nuvem pública aumentarem as taxas de utilização e reduzirem a pegada de energia devido às economias de escala.
Mas as coisas nem sempre são tão simples. De acordo com um estudo da Koomey Analytics e Anthesis de 2017, de 25% a 33% dos investimentos em data centers ainda estão ligados a servidores e máquinas virtuais “em coma”, ou seja, não utilizadas a ponto de gerar retorno financeiro igual a zero, chegando a dezenas de bilhões de dólares apenas nos Estados Unidos.
De acordo com a pesquisa Servers and Storage Workloads Survey H1 2021, da IDC, 71% das empresas podem realmente voltar a usar data centers locais para determinados casos de uso devido a questões relacionadas ao cumprimento de objetivos de nível de serviço, como desempenho, segurança, soberania de dados ou simplesmente devido a um custo financeiro mais alto do que o esperado. Em resumo, essas empresas estão perdendo os benefícios das economias de escala.
Onde quer que a infraestrutura esteja localizada, os operadores devem focar em quatro pilares principais para aumentar a eficiência em toda a infraestrutura de TI:
A eficiência de equipamentos se trata de fazer o máximo de trabalho com os recursos disponíveis, eliminando equipamentos inativos e aumentando a utilização.
A eficiência em energia começa com o uso do equipamento adequado para a carga de trabalho correta. Essas melhorias reduzem o consumo de energia necessário para realizar tarefas de computação, reduzindo os custos operacionais de energia, resfriamento e ajudando os operadores a atingirem metas de redução de carbono ou energia.
A eficiência em recursos refere-se ao uso da menor quantidade possível de recursos para entregar uma determinada carga de trabalho, seja no resfriamento do data center ou em outros recursos auxiliares.
A eficiência de software envolve o uso de software otimizado na infraestrutura de TI, utilizando inteligência artificial ou machine learning para impulsionar a eficiência, reduzir o tempo de inatividade e melhorar as práticas de gerenciamento.
Redefinir a maneira como projetamos e operamos os ambientes de TI é fundamental à medida que enfrentamos os desafios futuros.
O mundo é híbrido
Antes de tomar uma decisão de arquitetura, as organizações devem considerar a própria natureza de suas necessidades de TI e dos dados gerados ao longo do caminho. A jornada para a modernização orientada por dados começa na fase de design, começando com os requisitos de negócios para elaborar uma estratégia de fim a fim.
- Quais aplicações ou casos de uso uma organização deve manter na nuvem?
- Quais cargas de trabalho devem permanecer próximas aos dados gerados?
Embora a nuvem pública ofereça benefícios em termos de sustentabilidade, nem todas as aplicações e dados podem estar em uma nuvem pública. De acordo com a IDC, 70% das aplicações não foram projetadas para serem executadas em nuvem e seus dados precisam permanecer em data centers, co-location e bordas, por motivos como necessidade de baixa latência, políticas de gestão de dados, controle, conformidade ou aplicações interligadas típicas da TI tradicional.
Um modelo as a service pode trazer a experiência e o modelo operacional da nuvem para aplicações e dados onde quer que estejam - em data centers, co-location e implementações locais e de borda - com autoatendimento, pagamento por uso, escalabilidade e gerenciamento terceirizado, que proporcionam economia de custos, ganhos de eficiência, menor pegada de carbono e maior utilização. Esses são benefícios essenciais em termos de sustentabilidade para as organizações.
As organizações podem reduzir o custo total de propriedade, minimizando ineficiências nos equipamentos de TI em data centers locais ou co-location, ao mesmo tempo em que implementam um modelo eficiente de entrega híbrida multi-nuvem abordando baixa utilização, superprovisionamento e equipamentos obsoletos ou abandonados ainda presentes na infraestrutura.
Aumentar a eficiência e reduzir os custos também melhora o perfil de sustentabilidade da companhia, ajudando os clientes a economizar no custo de energia. De acordo com a pesquisa ”Total Economic Impact of HPE GreenLake, 2020”, da Forrester, quando um modelo de Capex e um modelo as a service são comparados ao longo de um ciclo de vida de 5 anos, os clientes podem obter economias de custo de 30%, enquanto reduzem as emissões de carbono, o uso de energia, o uso de materiais e o desperdício.
Combinar um modelo operacional como serviço com uma estratégia co-location é outra ótima maneira de aumentar os benefícios da sustentabilidade. Os data centers típicos têm um impacto significativo na demanda global de eletricidade e nas emissões de carbono em geral. Os principais provedores de co-location podem operar com um uso mais eficaz de energia, investindo em resfriamento gratuito, resfriamento líquido e infraestrutura de energia ultra eficiente que melhoram as pegadas de carbono.
Os clientes podem reduzir o impacto ambiental da TI ao reduzir a quantidade de equipamentos de TI necessários ao adotar uma infraestrutura atualizada, projetada para ser eficiente em termos de energia, fornecida pela instalação de co-location.
Otimização do design e da vida útil da infraestrutura
Cada geração de processador requer menos energia do que a anterior para fornecer a mesma capacidade de processamento. Portanto, a transição de uma geração para a próxima pode aumentar o desempenho ou reduzir o consumo de energia de 10% a 20%, conforme aponta o estudo “Transaction Performance vs. Moore's Law: A Trend Analysis”.
Da mesma forma, o uso generalizado de resfriamento líquido direto de servidores por si só pode economizar até 40% se combinado com princípios de design de data center otimizados, como a contenção de corredores frios e quentes ou o uso de "resfriamento gratuito" para gerar o fluxo de ar frio a partir do exterior. Isso é um benefício real quando se considera que a infraestrutura de resfriamento pode representar até metade do consumo de energia de um data center.
A combinação de redes privadas, seja com base em 5G ou em arquiteturas mais tradicionais, com unidades de armazenamento modulares e infraestrutura de borda, ajudará a processar dados mais próximos de onde eles estão localizados, limitando movimentações desnecessárias de dados, maximizando a utilização da capacidade e aumentando a eficiência energética. Usando essas técnicas, apenas uma pequena parte dos dados será transmitida pela rede de Internet de longa distância, resultando em economia efetiva de largura de banda de rede e melhor desempenho energético geral.
As melhorias tecnológicas mencionadas não devem ignorar os potenciais benefícios de sustentabilidade ao estender o ciclo de vida da infraestrutura de TI e normalizar do uso de equipamentos de segunda ou, até mesmo, de terceira mão, assim como os recondicionados. Por exemplo, um servidor que, após três anos, não atende mais às necessidades das aplicações modernas e intensivas de seu proprietário, pode ter um segundo ciclo dentro de outra empresa com necessidades de TI menos intensas ou em ambientes não dedicados à produção crítica.
Independentemente do que as empresas escolham fazer, todas podem rever algumas de suas práticas para reduzir os impactos de carbono e energia de seus dados. Cada área de otimização contribui para esse quebra-cabeça. Alguns princípios básicos que podem oferecer resultados rápidos incluem: prestar atenção ao impacto energético dos códigos-fonte e linguagens de programação utilizadas - cada uma implicando um consumo diferente, considerar a implementação de ferramentas de monitoramento em tempo real de parâmetros operacionais para otimizar o rendimento energético das instalações e antecipar desvios (gêmeos digitais), ou otimizar camadas de software para evitar redundâncias desnecessárias.
A descarbonização deve vir de frentes disruptivas
Para avançar de forma mais rápida, a descarbonização dos futuros data centers pode exigir abordagens ambiciosas e disruptivas para fontes de energia locais, autossuficientes, mais verdes e de baixo custo, sempre que possível.
Data centers offshore localizados em pequenas balsas alimentadas por turbinas e resfriadas pelo oceano circundante.
Data centers em órbita alta alimentados por painéis solares e termorregulados pelo vácuo espacial. O ASCEND (Advanced Space Cloud for European Net zero emission and Data sovereignty) é um estudo de viabilidade para data centers em órbita, parte do amplo programa de pesquisa Horizon Europe da Europa. Este projeto pode ajudar a atingir a meta do Pacto Verde Europeu de alcançar a neutralidade de carbono até 2050 e também representaria um desenvolvimento sem precedentes no ecossistema espacial e digital europeu.
