Gestão da infraestrutura e TI com o uso de DCIM e loT
Revista RTI Nº 241, Junho de 2020
Artigo (Matéria de Capa)
Gestão da infraestrutura e
TI com o uso de DCIM e loT
Autor: Msc. Eng. Leônidas Vieira Júnior, da Specto Tecnologia
Com a expansão do conceito de edge computing, a arquitetura única tradicional de computação está migrando para um ambiente totalmente híbrido e distribuído, com grandes, mini e micro data centers, dificultando a gestão da infraestrutura e visibilidade dos recursos de TI. As soluções de automação da gestão (DCIM) e loT – Internet das Coisas podem ajudar nesse sentido.
No universo de data centers profissionais existem dois mundos distintos:
Primeiramente, o mundo da tecnologia da informação (TI), com os aspectos da infraestrutura física ligados ao processamento e armazenamento de dados/informação (servidores, storage e switches). O segundo mundo suporta toda a infraestrutura física necessária para manter a TI funcionando, conhecido no mercado como “facilities”. Inclui energia elétrica, sistemas de refrigeração e segurança física.
Uma das razões originais do surgimento do DCIM – Data Center Infrastructure Management foi justamente dar visibilidade, em uma única ferramenta, desses dois mundos, que são geridos e mantidos, normalmente, por diferentes equipes (interdependentes).
À medida que o ambiente de computação migra rapidamente de uma arquitetura única para um ambiente totalmente híbrido e distribuído, com grandes, mini e micro data centers para viabilizar a chamada edge computing, aspectos como visibilidade e gerenciamento se tornam cada vez mais necessários, com destaque para o DCIM.
Unindo infraestrutura e TI
De acordo com a empresa global de análise de dados 451 Research, “um sistema de gerenciamento de infraestrutura de data center (DCIM) coleta e gerencia informações sobre os ativos, uso de recursos e status operacional de um data center. Essas informações são distribuídas, integradas, analisadas e aplicadas de maneira a ajudar os gerentes a atingir objetivos de negócios e serviços e otimizar o desempenho de seus data centers.”
Um sistema DCIM é viabilizado por uma plataforma composta por hardware, software e serviços, utilizada para gerenciar, em tempo real, a infraestrutura e o funcionamento do data center. Integra múltiplas tecnologias para monitorar o ambiente, fazer a gestão de áreas, espaços e ativos, planejar operações e manutenções, assegurar a segurança física, otimizar a eficiência energética, aumentar o desempenho global do data center atual, planejar e executar futuras ampliações.
Normalmente inclui:
- Banco de dados único, preciso e centralizado de todos os ativos físicos e virtuais do data center, onde estão localizados e conectados, qual o objetivo, as especificações detalhadas e o histórico de serviços.
- Dados precisos e em tempo real sobre a utilização e disponibilidade de espaço, energia e refrigeração. Onde é possível mover ou adicionar equipamentos?
- Painéis em tempo real que monitoram as operações. Existem possíveis problemas de energia ou refrigeração?
- Visualização completa do data center, incluindo equipamentos, energia, rede e conexões. Onde está o problema e qual o impacto abaixo da linha (caminho crítico)?
- Informações e insights para planejamento/otimização de capacidade. Onde há espaço livre, energia, ponto de rede lógica e de elétrica? Como e quando é melhor expandir?
- Um recurso de gerenciamento de fluxo de trabalho com integração de sistemas de ordem de serviços. Qual é o estado da solicitação de movimentação, inclusão ou alteração de um item?
Em resumo, o sistema DCIM é a fonte confiável de informações do data center para responder a todas as questões.
Para ser, realmente, um DCIM, a solução deve ter ao menos quatro módulos principais que, numa visão global, sejam capazes de cobrir os dois mundos: TI e infraestrutura (facilities), além de responder às questões anteriores. Entre seus recursos destacam-se:
- Gestão ambiental (temperatura, umidade, fumaça, líquidos/inundação, presença, porta aberta/fechada, etc.).
- Gestão de energia e facilities (PUE, grandezas da refrigeração, GMG, UPS, etc.).
- Gestão de ativos (integração com servidores, inventário, ordem de serviços, etc.).
- Gestão da segurança física (controle de acesso, câmeras e integração com sistemas de combate a incêndio).
Fig. 1 - Plataforma tradicional com dispositivos de sensoriamento inteligentes. Fonte: autor
Principais benefícios
Visibilidade
É possível ter uma visão holística de todos os parâmetros principais da saúde do data center. Se a falta de visibilidade, em tempo real, é prejudicial em ambientes de data center únicos, imagine na computação híbrida, distribuída (edge) com diversos sites, de diversos tamanhos e espalhados geograficamente. Ter visibilidade é fundamental.
O movimento de edge computing traz diversos desafios para a gestão da rede de data centers:
- Quem está acessando o equipamento/rack? Quando e como é possível substituir as baterias do UPS? É preciso ter visibilidade de todos os sites de data centers ou somente dos sites da minha região? O que fazer com a falta de experts em infraestrutura? Com tantos alertas, em qual agir primeiro?
Disponibilidade
As interrupções continuam a causar danos significativos para os operadores. Problemas de e energia e rede representam mais de 70% das causas. No entanto, interrupções por motivos desconhecidos aumentaram de 5% para 15% em 2019, segundo pesquisa do Uptime Institute [3]. 60% dos pesquisados acreditam que poderiam ter evitado a interrupção mais significativa com a ferramenta de gerenciamento correta.
Soluções DCIM aumentam a disponibilidade do data center, independentemente de sua classificação tier. Permitem monitorar circuitos elétricos, consumo e pontos de falha, gerenciar ativos, avaliar hotspots, emitir alertas em tempo real, preparar atividades para as equipes de manutenção preventiva e evitar paradas não programadas (downtime) e quedas do data center. Com o monitoramento constante da infraestrutura mais crítica, o software DCIM coleta dados de equipamentos, monitora as violações dos limites de métricas ambientais e gera relatórios de tendências. A ferramenta também notifica os envolvidos na gestão sobre as anomalias e falhas que poderão afetar os serviços hospedados.
Fig. 2 - Plataforma genérica de DCIM adequada ao ambiente edge. Fonte: autor
Gestão eficaz
A gestão de um data center é missão crítica. Uma boa ferramenta DCIM permite gerenciar e simular espaços, analisar temperaturas ponto a ponto, gerar e simular diagramas elétricos e termográficos para aperfeiçoar a distribuição de equipamentos. Também assegura máxima segurança física das áreas críticas, com controle e geração de rotas de acesso, visualização integrada de CFTV, mantendo o data center literalmente “nas mãos”.
Reservas (bloqueios), mudanças, adições e alterações são facilmente realizadas por meio do gerenciamento de fluxo de trabalho (ordens de serviço) totalmente integrado e automatizado. A garantia do processo, o rastreamento e as trilhas de auditoria aumentam de forma significativa a produtividade dos funcionários.
Espaços para novos servidores, racks, equipamentos de TI e instalações podem ser rapidamente modelados e alocados, com apenas alguns cliques e diagramas de conectividade de rede e energia.
Eficiência energética
Em tempo real a plataforma DCIM apresenta as métricas de eficiência energética, como PUE – Power Usage Efectiveness e DCIE Data Center Infrastructure Efficiency. Isso permite avaliação constante da demanda de energia.
Diagramas unifilares, demanda energética por fase, avaliação de áreas quentes e frias e relação entre grandezas são respostas rápidas da plataforma visando constante aumento da eficiência energética.
A coleta de dados automaticamente a partir de informações, cargas de TI e não TI para cálculo imediato e tendências de PUE nos data centers pode garantir iniciativas corporativas de eficiência energética.
DCIM no Brasil e no mundo
As ferramentas DCIM tradicionais visavam fornecer aos gestores de data centers soluções locais de monitoramento, planejamento e modelagem para gerenciar alterações, capacidades e ativos, com software central “web based” interno (on premise), conforme figura 1. A esperada popularização dessas soluções na maioria dos data centers do mundo não se concretizou e as principais razões, no Brasil, foram as seguintes [4], [ 6]:
- Soluções difíceis de implantar: muitos fornecedores se “esqueceram” de que era necessário instalar calhas, cabos e hardware (sensores, etc.), integrar dispositivos legados (GMG, climatizador, etc.), alterar quadros de distribuição.
- Dificuldade de iniciar o uso: excesso de configurações, ajustes, defeitos de conexões, etc.
- Complexo para usar e manter: muitas soluções DCIM foram construídas por “pedaços de software” desconexos, heterogêneos e de fabricantes diferentes (aquisições). Upgrades exigem, na sua maioria, presença no local.
- Há muitos dados, mas pouca informação.
No entanto, pesquisas [2] mostraram a satisfação de muitos gestores com o DCIM implantado:
- Gerentes que têm a solução estão, geralmente, muito satisfeitos com os resultados e fornecedores.
- Poucos consideram a implementação abaixo da expectativa.
- Na visão de 38% dos CIOs/CTOs, a redução de custos é o benefício mais valorizado, contra 21% dos gestores de TI/DC.
- Na visão de 37% dos gestores TI data centers, a economia de tempo é o benefício mais valorizado, contra 20% dos CIOs/CTOs.
Além desse cenário, deve-se ressaltar a evolução da tecnologia, em especial das disruptivas, como aprendizado de máquina, IA, robótica, transformação digital, IoT -Internet das Coisas, realidade virtual/ aumentada, que estão exigindo arquiteturas híbridas e distribuídas, os chamados data centers (locais e regionais) de borda. No edge computing ou computação de borda, a baixa latência, processamento em tempo real, a menor largura de banda e proximidade dados-consumidor são requisitos essenciais. Como mencionado anteriormente, o movimento traz novos desafios para os gestores.
No Brasil sabemos que a maioria dos data centers não possui uma ferramenta DCIM, pelo menos não na dimensão do conceito de integração entre TI e infraestrutura. Se já estávamos atrasados com relação ao modelo de data center grande e único, geograficamente distante, imagine agora com a arquitetura híbrida e distribuída do edge computing em franca expansão?
Na pesquisa “Data Center 2025”, de 2019 [5], a resposta à pergunta: “Quantos sites de computação sua empresa tem hoje e quantos espera ter em 2025?”, 53% dos participantes que hoje têm sites de edge, ou que esperam ter em 2025, acreditam que o número de unidades para as quais dão suporte crescerá ao menos 100%. Cerca de 20% esperam expansão de 400% ou mais. No entanto, nem mesmo esse crescimento captura completamente a magnitude da mudança. Para os 494 respondentes qualificados a essa pergunta, o número total de sites de edge deve crescer de 128.233 hoje para 418.803 em 2025, um aumento de 226%.
Arquiteturas DCIM fornecidas no Brasil
Na revista RTI de fevereiro de 2020 [7], encontramos um guia de produtos de infraestrutura de data centers e seus fornecedores. De um total de 18 empresas que se dizem fornecedoras de DCIM, cinco (28%) trazem informações do software e cinco (28%) têm informações de hardware (e não são as mesmas). 69% das empresas não trazem nenhuma informação nos seus sites.
Se apenas 22% da lista da RTI trabalham efetivamente com DCIM, isso nos leva a pensar: haveria correlação com o fato de que a maioria dos data centers no Brasil não possui um DCIM?
Talvez porque não exista muita oferta de soluções, fala-se pouco disto e por isso os gestores desconhecem seus benefícios?
As soluções ofertadas por grandes players não foram “tropicalizadas” e não têm aderência às necessidades locais?
As mesmas razões listadas anteriormente, como soluções difíceis de implantar; dificuldade de iniciar; muito complexos para usar e manter; muitos dados e pouca informação; grandes players sem foco na ferramenta?
A resposta é um pouco disso tudo. O ecossistema, no Brasil, ainda está bem atrasado em relação aos países mais desenvolvidos e já estamos entrando em uma nova era de necessidades, exigindo uma nova geração de DCIM.
Fig. 3 - Plataforma DCIM IoT wireless para fog/edge computing. Fonte: autor
Um dos grandes problemas apontados [ 6] para a não adoção do DCIM são os altos custos de infraestrutura e instalação do sensoriamento, principalmente em data centers existentes.
Este desafio nos motivou a pesquisar em revistas técnicas, Internet, processos licitatórios, etc., e verificamos que, no Brasil, a solução DCIM comumente ofertada possui uma arquitetura como na figura 1. Nessa arquitetura, grande parte do esforço de implantação se dá na infraestrutura de instalação de dispositivos de sensoriamento.
Todas as abordagens analisadas atendem, em menor ou maior grau, a base para gestão da infraestrutura de data centers grandes/médios e únicos. Para o novo ambiente de computação distribuída e híbrida de edge computing, as abordagens, tanto de hardware quanto de software, precisam evoluir para serem mais leves, fluidas e fáceis de implantar e usar.
DCIM loT: a plataforma adequada para a computação de borda (distribuída)
A fog/edge computing (computação de névoa) é uma plataforma altamente virtualizada de computação, armazenamento e serviços de rede entre os dispositivos da ponta, como sensores e atuadores; e a tradicional computação em nuvem.
Essa plataforma é ideal para sites de computação de borda, locais, menores – geralmente de 1 a 4 racks de TI – na maioria das vezes geograficamente dispersos, múltiplos em número e sem técnico de TI/infra.
Isso cria desafios de gerenciamento e manutenção de infraestrutura já relatados anteriormente, que dificultam a manutenção da disponibilidade da TI de maneira eficiente. As novas ferramentas de software de gerenciamento de infraestrutura de data center (DCIM) são essenciais para enfrentar esses desafios.
Uma plataforma, aplicativos e dispositivos modernos e de próxima geração do DCIM simplificam o gerenciamento da infraestrutura e melhoram a resiliência da rede de data centers, figura 2.
Começando pela camada edge, temos camada com as seguintes funcionalidades básicas: sensoriamento, conversão de protocolos, atuadores (abrir portas, acender luzes, etc.), processamento de dados e geração de alertas.
- Sensoriamento ambiental: temperatura, umidade, fumaça, líquidos, presença, integração com combate a incêndios, ligado/ desligado de facilities, através de contato seco.
- Integração com facilities: multimedidores, medidores monofásicos, PDUs, GMG, climatizadores.
- Ativos de TI: servidores, storages e switches.
- Segurança física: portas do ambiente do data center e dos racks; câmeras de CF1V.
Tab. I - Comparativo entre plataformas DCIM. Fonte: autor
Camada de rede TO para loT [1]
Rede TO – Tecnologia Operacional
Na coleta dos dados, temos a tecnologia operacional ligada aos dispositivos de sensoriamento. Nessa camada de rede, há diversos protocolos, proprietários, cabeados e sem fio (dispositivos de radiotransmissão).
Na rede TO sem fio, são exemplos de protocolos de rádio (sem fio): ZigBee (802.15.4), WiFi (802.11), Bluetooth (802.15.1), tecnologia celular (lG até LTE e agora 5G) e a mais nova, rádio de baixa energia e longo alcance, LoRa (LPWA).
Já na rede TO cabeada, protocolos de rede proprietários, como Modbus, Profibus, TLS, CAN Bus, BACnet, OSGP, etc.
A redes operacionais TO1 e TO2 são proprietárias. A TO3 é padrão IP e a TO4 pode ser IP ou WiFi ou proprietário.
Na camada fog, dispositivos conhecidos como controladores IoT, que podem ser especializados, como mostrados na figura 2, em:
- Monitoramento ambiental
- Integração
- Gestão de ativos
- Gestão da segurança Baseados na tecnologia SBC – Single
Baseados na tecnologia SBC – Single Board Computer, os dispositivos são de baixo custo, com sistema operacional aberto (Linux, Android, Windows IoT, etc.) e aplicativos leves e eficientes. Executam as seguintes funcionalidades básicas: conversão de protocolos, processamento de dados e imagens, geração e envio de alertas via SMS, e-mail e armazenamento intermediário de dados, além de funcionarem como versão simplificada do DCIM cloud, podendo ser acessado diretamente via rede local e Internet.
Fazem o meio de campo entre a camada de sensoriamento (edge) e a camada da nuvem (cloud).
Na camada cloud (pública, privada ou híbrida), permitem aos gestores configurar rapidamente seus sites de data center, atualizar pacotes de segurança e melhorias e visualizar os ambientes de racks em 3D, o mapa térmico, local e duração de hotspots e espaços vagos em racks e disponibilidade de infraestrutura (ponto de rede, energia e refrigeração).
Também possibilitam maior eficiência energética (PUE, DCIE), relatórios analíticos, dashboards, painel de alarmes e outras funcionalidades.
Proposta de plataforma DCIM loT wireless
Na realidade brasileira, onde a maioria dos data centers não possui um verdadeiro DCIM e há previsão de crescimento de sites edge, com poucos racks, ausência de experts em infraestrutura, entre outros desafios, a proposta é ter dispositivos e controladores lo T sem fio, onde possível
- Eliminar a necessidade de instalação de softwares locais (sistemas embarcados, SaaS).
- Facilitar e ganhar velocidade na instalação dos sensores, controladores e nas integrações.
- Evitar ou diminuir consideravelmente os custos de eletrocalhas, eletrodutos, obras civis, cabos, lançamento de cabos, conexões e certificações.
- Facilitar expansões.
- Facilitar serviços e manutenções (por exemplo, NOC), inclusive por terceiros, acessando via cloud.
- Facilitar comparações entre data centers de portes similares, usando aprendizado de máquina e IA para ajustes automáticos, entre outras automações.
DCIM tradicional x DCIM loT (segunda geração): análise de caso real
Vamos tomar como exemplo uma implantação DCIM em um data center já existente e em operação:
- Plataforma usada: DCIM tradicional tipo 2 (figura 1)
- Racks = 120
- Área ~ 250 m2
- Nº de ativos (servidores, storages, switches) = 391
- Nº de integrações (facilities) = 2 GMG, 2 UPS, 15 QP (multimedidores), 1 central água gelada/gás, 8 QP (contato seco) ar condicionado = 28
- Nº de sensores e dispositivos = 75
- Nº de dispositivos de controle de acesso e câmeras = 30
- Quantidade de cabos UTP Cat. 6, utilizados = 4500 m (cabeamento estruturado).
- Tempo de instalação da infraestrutura = 75 dias corridos (Limitações de horários dificultam e atrasam as implantações).
- Custo (%) estimado do valor global para infraestrutura = 25% a 30%
Usando a plataforma proposta DCIM IoT wireless, teríamos uma redução de 200/o a 250/o no custo total e algo em torno de 50 a 60 dias de antecipação do início do comissionamento.
A tabela I mostra uma comparação entre características de cada plataforma estudada e a proposta.
Conclusão
Todo gestor deve ter visibilidade total do seu data center, disponibilidade, evitando paradas indesejadas; gestão eficaz e automática da rotina; e redução de custos com maior eficiência operacional e energética.
São quatro grupos de benefícios intimamente interconectados e, na maioria dos casos, não se pode prescindir de nenhum deles para obter o todo. Por exemplo, sem visibilidade remota do PUE, como poderemos saber se estamos atingindo a meta de eficiência energética? Sem monitorar os hotspots e alarmes, como prevenir a queima ou danos em servidores? Sem saber quem está acessando uma porta ou rack, como prevenir ações indevidas? A resposta para isso é o DCIM.
Se o profissional administra um ou mais data centers e não tem uma ferramenta como esta, algo está errado. A organização pode estar perdendo dinheiro ou correndo riscos desnecessários de indisponibilidade.
O DCIM ideal, em tempos de fog/edge computing, garante visibilidade das principais métricas do data center e/ou da rede edge, maior disponibilidade, monitorando limites de temperatura, umidade e outros parâmetros críticos, além de automatizar e diminuir a chance de erros humanos.
Ter uma rede de sensoriamento e facilities predominantemente wireless é, particularmente, vantajosa para os data centers já existentes. Para novos sites a mesma ideia e plataforma DCIM IoT Wireless pode ser uma boa opção, seja cabeada e até uma mistura das duas tecnologias (wireless e cabeada).
REFERÊNCIAS
Autoria do artigo: Msc. Eng. Leônidas Vieira Júnior, da Specto Tecnologia
Sandra Mogami – Editora
Notícia publicada na revista RTI da Aranda Editora, Ano XX, Nº241, Junho de 2020
Matéria de capa – Páginas 28 a 39.
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