Eficiência energética e qualidade de serviço em centros de dados - Moro, Marcos Paulo (2019)
Os centros de dados estão entre os maiores consumidores de energia elétrica da área de tecnologia da informação. O consumo de um único centro de dados chega a ser superior ao de uma cidade com 100 mil habitantes. Centros de dados não são famosos apenas por consumirem grandes quantidades de energia, mas também por serem ineficientes. Estudos recentes mostram que, em média, mais de 50% da energia consumida por um centro de dados são desperdiçados por causa de gerenciamento ineficiente de seus recursos. O consumo energético de um centro de dados é dominado por três dimensões: servidores, sistema de refrigeração e infraestrutura de rede. As propostas para gerenciamento energético existentes na literatura, normalmente, buscam otimizar uma ou duas dessas dimensões sem levar em consideração as demais. Além disso, elas não consideram como essas otimizações para economia de energia impactam os parâmetros de desempenho do centro de dados. Este trabalho primeiro propõe uma arquitetura de gerenciamento e simulação de centros de dados para estudos de eficiência energética. Com base nessa arquitetura, este trabalho desenvolve o simulador SimDC3D que simula realisticamente os subsistemas de maior consumo de energia elétrica de um centro de dados e como algoritmos de escalonamento e realocação de máquinas virtuais, de controle do sistema de refrigeração e de otimização de topologia de rede interferem em parâmetros de desempenho. Este trabalho também propõe oito novos algoritmos de escalonamento e realocação de máquinas virtuais, um algoritmo para controle do sistema de refrigeração e um algoritmo de otimização da topologia da rede do centro de dados. Os algoritmos de escalonamento são altamente parametrizáveis para que um operador de centro de dados possa otimizar uma das dimensões de forma mais agressiva do que outras, ou seja, para que ele possa atribuir pesos diferentes para os subsistemas. Além disso, este trabalho faz uma avaliação extensiva, com centenas de simulações, dos algoritmos propostos usando diferentes cargas de trabalho e topologias de rede e os compara com outras propostas existentes na literatura. Os resultados mostram a importância de se parametrizar adequadamente os algoritmos de otimização para que eles não apenas economizem energia, mas também evitem violações de acordos de nível de serviço estabelecidos entre operadores de centro de dados e seus clientes.