¿Qué es una unidad de distribución de energía y cómo funciona?

Los equipos de supervisión de los centros de datos trabajan constantemente para evitar interrupciones del servicio.

Buscan fallos de hardware, incidencias térmicas y otros indicios de que se avecina una interrupción del servicio. Evitar las interrupciones es tan crucial para los centros de datos que la supervisión de la eficiencia pasa a un segundo plano en la mentalidad de estos equipos. No debería ser así.

Una gestión eficiente de la distribución eléctrica en un centro de datos permite reducir los costes de forma significativa. Las unidades de distribución de energía (PDU) son el ingrediente clave que garantiza que cada rack del centro de datos funcione con la potencia adecuada, al tiempo que protegen el hardware frente a sobrecargas en los circuitos y a una densidad de potencia excesiva.

Las PDU no son una tecnología que se pueda instalar y olvidarse de ella. Los operadores de centros de datos deben comprender qué puede ofrecer esta tecnología y cómo implementarla antes de instalar PDU por todas partes en sus fuentes de alimentación.

Datos clave: lo que debes saber sobre las unidades de distribución de energía

• Una PDU distribuye la energía eléctrica desde una fuente de entrada a varios dispositivos de un rack. No es lo mismo que una fuente de alimentación (PSU), que convierte esa energía en una forma que el dispositivo pueda utilizar realmente.
• Las PDU van desde simples regletas de enchufes hasta sistemas de monitorización a nivel de toma de corriente totalmente conectados en red. 
• Una distribución eléctrica ineficiente puede suponer un desperdicio de entre el 10 y el 12% de la energía total del centro de datos, y los transformadores de alta eficiencia reducen esa diferencia en unos 2 o 3 puntos.
• La eficacia en el uso de la energía (PUE) es el indicador de referencia estándar de eficiencia, y los datos de monitorización a nivel de PDU son los que permiten calcularla en primer lugar.
  

¿Qué es una PDU y para qué sirve en un rack?

Una unidad de distribución de energía recibe una fuente de alimentación y la distribuye entre todos los dispositivos del rack: servidores, conmutadores, matrices de almacenamiento y cualquier otro dispositivo que esté conectado. Piensa en ella como el equivalente eléctrico de un conmutador de red, pero en lugar de enrutar paquetes, enruta amperios.

La mayoría de los centros de datos utilizan una PDU por rack para cargas de trabajo estándar y dos para racks de misión crítica. Cada PDU se alimenta desde una fuente de alimentación independiente, por lo que el fallo de una sola PDU o de un circuito no provoca la caída del rack. Los racks que alojan servidores blade o Cálculo con gran densidad de GPU A menudo se necesita más de una PDU, independientemente de su nivel de criticidad, simplemente porque el consumo de corriente por unidad de rack es demasiado elevado como para que una sola unidad pueda gestionarlo de forma segura.

Los picos de demanda de IA han hecho que el enfoque centrado en las GPU sea más importante que nunca. Un rack de aceleradores de GPU consume una cantidad de corriente que, hace una década, habría sido inusual para toda una fila. Si tu inventario de PDU se dimensionó para la densidad de servidores de la época de 2018, es probable que sea insuficiente para lo que realmente está conectado a él hoy en día.

Cómo funcionan las PDU: de la regleta eléctrica a la inteligencia en red

No todas las PDU realizan exactamente la misma función. Las prestaciones de las PDU que tengas instaladas determinan si vas a ciegas o si controlas cada vatio.

PDU básicas. Regletas sin filtrado ni supervisión, diseñadas para su montaje en rack. No gestionan datos ni admiten acceso remoto. Son adecuadas para un armario pequeño, pero suponen un riesgo en cualquier entorno en el que se busque un funcionamiento eficiente.

PDU con contador. Este modelo incluye una pantalla digital que muestra la carga en tiempo real. Puedes ver la carga que estás tirando, pero nadie que esté a distancia puede verla contigo y no hay registro de datos.

PDU supervisadas (inteligentes). Con el siguiente nivel de PDU, los dispositivos transmiten datos de consumo eléctrico a través de la red: corriente, tensión y, a menudo, el consumo por toma de corriente. Sin embargo, no es posible controlar las tomas de corriente de forma remota.

PDU con conmutador. Estas unidades ofrecen todas las funciones de una PDU supervisada, además de control remoto de encendido y apagado por toma de corriente. Este es el nivel que te permite reiniciar un servidor bloqueado desde tu escritorio, en lugar de tener que desplazarte hasta la sala de servidores.

PDU con ATS (conmutador automático de transferencia). Esta unidad cuenta con dos entradas de alimentación y realiza una conmutación automática en caso de que se interrumpa el suministro de la fuente principal. Es lo habitual en los equipos con un solo cable en entornos redundantes.

Las PDU instaladas en el suelo, situadas antes de todo este sistema, suelen incorporar transformadores de aislamiento que reducen la tensión y la intensidad elevadas de la red eléctrica a los 120 V/208 V que utilizan realmente tus equipos.

Cómo medir la eficiencia de una PDU

No se puede gestionar lo que no se mide, y en lo que respecta a las PDU, eso no es un tópico, sino una carencia real en la mayoría de las instalaciones.

Empieza por el PUE. La eficacia en el uso de la energía (PUE) es la relación entre la potencia total de la instalación y la potencia que realmente se suministra a los equipos informáticos. Los datos a nivel de PDU suelen ser los datos de entrada que permiten realizar este cálculo a nivel de rack. Una encuesta realizada en 2014 por el Uptime Institute situó el PUE medio del sector en 1,7. Cuanto más se acerque a 1,0, menos energía se pierde en gastos generales, como la distribución y la refrigeración.

Comprueba el equilibrio de carga. Las cargas desequilibradas entre las fases de una PDU trifásica generan un mayor flujo de corriente entre los ramales del transformador, lo que se traduce en calor residual y una menor eficiencia del transformador. Si un ramal se calienta en exceso y los otros dos están inactivos, estás pagando por una ineficiencia que es fácil de solucionar.

Fíjate en la calidad del transformador. Las PDU fabricadas con transformadores de alta eficiencia funcionan entre 2% y 3% más de manera eficiente en general, en comparación con las unidades que cuentan con transformadores genéricos. A lo largo de la vida útil de una instalación, eso supone una diferencia recurrente en la factura de la luz.

Identifica y elimina la capacidad no utilizada. La capacidad redundante que no se utiliza sigue consumiendo energía, a menos que se desconecte. Target desconectó dos PDU de 300 kVA sin carga en uno de sus centros de datos certificados y ahorró 261 000 kWh al año, según el estudio de caso publicado por ENERGY STAR sobre el proyecto. 

Ten en cuenta la norma 80%. A la hora de calcular la carga de una PDU en Norteamérica, la suma de la potencia en vatios de los equipos conectados no debe superar el 80% de la capacidad nominal de la PDU para un funcionamiento continuo. Si se acerca al 100%, se agota el margen de seguridad en el momento en que se instala un servidor blade más en el rack.

Los modelos de PDU que los equipos de los centros de datos deben conocer

Si estás buscando productos, la lista de fabricantes es breve y, en su mayoría, incluye los mismos nombres que tu electricista ya conoce: 

• APC de Schneider Electric, Eaton
• Vertiv (líneas Geist y Liebert)
• Raritan, Server Technology
• CyberPower
• Delta Electronics
• Aten 
  

Cada uno de estos proveedores cubre el abanico de soluciones, desde las básicas hasta las con conmutación, descrito anteriormente, con unos precios que se disparan en cuanto se añaden funciones de supervisión a nivel de toma de corriente y la integración con DCIM.

Elegir una marca es importante, pero seleccionar el nivel adecuado de PDU es mucho más importante. Un cliente de coubicación que utilice racks con múltiples inquilinos necesita, como mínimo, unidades con contador o supervisadas, aunque solo sea por la precisión en la facturación. Un entorno informático a hiperescala o de IA que utilice racks con alta densidad de GPU necesita PDU conmutadas de alta densidad, con entrada trifásica y control remoto a nivel de toma de corriente. El coste de una interrupción imprevista en ese hardware eclipsa con creces la diferencia de precio entre los distintos niveles de PDU.

Retirar las PDU junto con el resto del hardware del centro de datos

Esta es la parte que se suele pasar por alto por completo en las conversaciones sobre las PDU: estas unidades tienen un segundo ciclo de vida que nadie tiene en cuenta. Cuando se retira un rack, ya sea por la salida de un servicio de coubicación, una renovación del hardware o el cierre total de un centro de datos, la PDU se retira junto con todo lo demás.

Todavía tiene valor de reventa, puede que aún esté en garantía y, dependiendo de lo que figure en su historial de supervisión, puede contener datos que deban tratarse de la misma forma que los de un disco duro.

La mayoría de los equipos planifican meticulosamente qué ocurre con los servidores durante un proceso de desmantelamiento, pero tratan la infraestructura eléctrica como algo secundario. Esa mentalidad supone dejar de aprovechar oportunidades. 

Si tu próximo proyecto de centro de datos implica retirar equipos, y no solo conectarlos, Servicios de desmantelamiento de centros de datos de exIT Technologies gestionar el rack completo, incluidas las PDU, con la misma documentación de cadena de custodia que cabría esperar para un servidor repleto de datos de clientes.