Ecologia informatica NJAMBRE 2014

Disertante: Ing. Fernando M. Villares

Rosario – Njambre 2014

Ecología y las Tecnologías de InformaciónEcología y las Tecnologías de Información

El panorama hoy día...• Obsolescencia programada obscenamente tanto en

software como en hardware.• Procesos de fabricación altamente contaminantes

aun con las mejores prácticas.• Creación de nuevos productos y servicios a ritmos

cada vez mayores, muchos de ellos totalmente innecesarios con tal de ganar mas dinero en menor tiempo.

• Falta de análisis real de las necesidades computacionales y sus costos en las empresas.

• Desigualdad en las campañas de reciclaje y salvataje informático en diferentes lugares del mundo.

Mi motivación para cambiar...

Pero si toda la electrónica que compro en mi hogar es “verde” o de bajo consumo...

¿Ah si? Veamos lo siguiente para una familia tipo...

• Equipamiento de un departamento promedio en 1995:

– 12 lámparas de 40 watts promedio.

– 2 TV CRT 21” , 1 VCR, 1 Centro Musical o minicomponente, Radio Reloj

– 1 Computadora de escritorio c/monitor CRT e impresora.

– 1 Microondas, lavarropas, heladera, batidora etc.

De estos equipos solo estaban conectados siempre el microondas, radioreloj, tv, minicomponente y cassetera con un consumo promedio de 5watts en standby c/u sumando 30w/h por 24 hs por 30 dias = 21,6Kw perdidos

Pero si toda la electrónica que compro en mi hogar es “verde” o de bajo consumo...

Ahora en 2014 el mismo departamento:

• 14 lámparas de 18 watts promedio bajo consumo

• 1 TV LCD 42”, Decodificador HD, 1 Consola PS3/4 o similar, 1 Home theatre, Radio Reloj para ipod, Aire acondicionado con c/remoto

• 1 Computadora de escritorio c/monitor LCD, impresora en red, Router WIFI, almacenamiento NAS, 2 Notebooks, Teléfono Inalámbrico IP, 1 Celular por cada persona en la casa.

• 1 Microondas, lavarropas, heladera, batidora etc.

La gigantesca mayoría de la gente no apaga completamente ninguno de estos equipos: Cargadores, TV, Deco, Consola, router, impresoras, monitor en modo bajo consumo etc. con un consumo promedio de 5watts en standby c/u sumando 80w/h por 24 hs por 30 dias =57,6Kw perdidos.

– ¿Que significa esto? Que si bien las luces, la heladera y el aire acondicionado entre otros son mas eficientes, con toda la parafernalia electrónica sumada y ultraconectada que tenemos se pierde dicha eficiencia e incluso se consumen muchos mas recursos que antes, y eso sin contar que cada 3 años podemos cambiar varias veces dichos equipos.

La revolución al alcance de la mano...

Si utilizamos software privativo o ciertos tipos de equipos ya sabemos cual va a ser su ciclo de vida...

– M$ Windows saca versiones cada 3 años pero con sus parches mensuales de seguridad, nuevos virus etc. cada mes es un poco mas lento...¿sospechoso no? ¿Alguien oyó hablar de eficiencia? Ej. Consolas de videojuego.

– Impresoras que cada día imprimen menos y hasta se descomponen solas al llegar a XXX copias...ver EPSON

– Celulares Android / BADA / Symbian / BB / APPLE iOS / Windows Phone con potencias increíbles que nunca tienen actualizaciones.

– Dispositivos multimedia y appliances o gadgets (Smart TV) cuyo desarrollo y upgrade no tiene contrato de continuidad con el cliente.

La revolución al alcance de la mano, el soft libre

• Tu PC y muchísimos dispositivos viejitos y obsoletos con GNU/LINUX en sus decenas de sabores pueden funcionar perfectamente incluso mucho mejor que con Windows(r). Ejemplo PC con Debian 7 con 1Gb de RAM y 1 núcleo AMD 64 del 2005 con impresora HP DJ690 de 1997 y una webcam usb creative del 2000 totalmente funcional hoy día.

• Celulares utilizando por ejemplo Cyanogenmod el port libre de Android y siendo actualizados permanentemente. Ejemplo el Galaxy 5500 o Galaxy Europa que siendo un celular super económico y obsoleto de gama baja podía upgradearse a Jellybean 4.2.2

• Hardware abierto como la micro PC Raspberry PI o la Computadora Industrial Abierta Argentina.

• Virtualización eficiente con ProxMox, sistemas de almacenamiento de alta performance con hard estándar usando FreeNAS


Hardware Super potente y con bajísima huella de carbono:

– Apple(r) Mac MINI: Con un CPU core i7 hasta 16gb ram y 2TB de disco de serie, en solo 20cm x 20 x 5 y con un consumo máximo de 65w/h es una alternativa increíble para visualización verde con software libre como PROXMOX.

– Se ahorra no solo ELECTRICIDAD directamente, sino espacio en datacenters, menos emisiones de CO2, mejor aprovechamiento de UPS, y menor uso de Aire acondicionado en el Datacenter.

– Menor calor es mayor duración del equipo

– Totalmente compatible con GNU/LINUX en diversos sabores a través del soft de booteo reFindIT.


Tiny Green PC:

– Pequeñas pc x86 de ultra bajo consumo de fabricación europea.

– Muy robustas, verdes y potentes, pudiendo venir en diferentes modelos desde AMD neo hasta Core i7 con 8gb ram y 1TB HD mSATA

– El menor consumo del mundo desde 8 a 35w/h...

– 100% compatibles con GNU/Linux Mint, Ubuntu, Debian, PROXMOX, CentOS etc.

– Ideales para PC de escritorio, media centers, oficinas, NAS, firewalls y mucho mas.


Micro PC CX Venus:

– Pequeñas pc x86 de ultra bajo consumo de ensamblado nacional.

– Modernas, verdes y potentes, pudiendo venir en diferentes modelos desde Celeron a Core i7 con 8gb ram y 1Tbyte

– Consumo desde 25 a 65w/h...

– 100% compatibles con GNU/Linux Mint,Ubuntu, Debian, Fedora, PROXMOX, CentOS etc.

– Ideales para PC de escritorio, media centers, oficinas, NAS, firewalls, virtualización etc, etc..


Raspberry PI y Arduino:

– El set de hardware libre de aprendizaje y juego por excelencia.

– Raspberry PI: Placa AIO CPU ARM 700Mhz, 512Mb, lector SDCard, 4 USB, ethernet, salidas HDMI, RCA y sonido.

– Solo 1 Watt de consumo y compatible con diversas distros de GNU/LINUX, Como Raspbian, uElastix, RaspyFI, PIDORA...

– Arduino: daughterboard para implementar proyectos de electrónica avanzada 100% libre y compatible con Raspberry Pi u otros dispositivos a traves de USB, red, etc.


CubieBoard:

– Pequeñas micro PC super económicas de arquitectura ARM similares a las Raspberry pi.

– AllWinner A10 SoC (ARM Cortex A8 @ 1 GHz CPU, Mali 400MP GPU CedarX VPU con soporte 4K y HDMI.

– 1GB RAM 4 GB SSD MicroSD slot, SATA port, Ethernet 2x USB Host, USB OTG, CIR.

– Extensión de 96 pines para I²C, SPI, LVDS

– 2nda. Versión con dual core Cortex A7, dual Mali 400MP2

– 3era. Versión CubieTruck 2gb Ram, Gigabit Ethernet.

– Utiliza Debian, Fedora, Android y varias distros Libres para decenas de aplicaciones educativas, empresariales e industriales.


BeagleBone Black:

– Pequeñas micro PC super económicas de arquitectura ARM similares a las Raspberry pi.

– CPU TI AM335x 1GHz ARM® Cortex-A8 con aceleración 3D y de FPU NEON con 2 microcontroladores de 32Bits auxiliares y HDMI.

– 512MB RAM, 2 GB SSD, Ethernet USB Host, USB client.

– Extensión de 2x46 pines para expansión

– Versiones mas costosas llamadas

BeagleBoard

– Utiliza Ubuntu, Android, Angstrom Linux y varias distros Libres para decenas de aplicaciones educativas, empresariales e industriales.

Computadora Industrial Abierta Argentina CIAA:

– Pequeñas micro computadoras industriales super económicas de arquitectura ARM e Intel similares a las Raspberry pi desarrolladas por un consorcio de empresas en el pais con un modelo de Hardware y software 100% libres bajo licencia BSD.

– Varios modelos con CPU ARM o Intel Atom dual core.

– 1GB RAM, 4GB eMMC, Ethernet, RS232, RS485, WiFi .

– Expansiones 1.8V GPIO, SD Card, UART, SPI, I2C, I2S, USB 2.0,CAN.

– Puede usar diversas distribuciones de GNU/Linux a medida de la plataforma o sistemas embebidos desarrollados con el kit de desarrollo por ejemplo de la versión FreeScale


Rikomagic MK80x:

– Pequeñas micro PC super económicas de arquitectura ARM similares a las Raspberry pi .

– CPU Cortex A9 Quad Core AllWinner A1X 1,6ghz

– 2GB RAM, 8 GB SSD, WIFI, BlueTooth HDMI, USB client y Host.

– Super pequeños en formato USB stick

– Utiliza Android y Ubuntu como posibles S.O.

Pequeños Clientes Finos Multiplataforma con S.O.

Encore ENTC1000 Thin Client

– Pequeñas micro PC super económicas de arquitectura ARM con Linux como SO para arranque de clientes finos

– CPU Cirrus Logic ARM 200Mhz

– 64MB RAM, 16MB Rom, Ethernet, 2 USB, VGA Port. Port de Sonido 3,5mm

– Solo Consume 5Watts, pesa 150 gr. y mide menos de 15cm.

– Compatible con RDP Windows(r) y XDCMP (xNIX)

¿El presente de la supercomputación Hogareña?

Iridis-Pi:

– Supercomputadora compuesta de un cluster de 64 Raspberry Pi sobre un Armazón LEGO(r)

– 11Ghz de potencia cruda, 1 TB de almacenamiento con menos de U$S4000 totales

– Diseñada a fines de 2012 como prueba de concepto y sistema académico en la Univ. de Southampton por el Profesor Simon Cox.

– Corre el framework MPI sobre la distro Raspbian.

Aprendiendo a calcular y reducir emisiones...

Nomenclatura:

• Watt o vatio: El vatio o watt es la unidad de potencia del Sistema Internacional de Unidades. Su símbolo es W y se calcula como Voltios x Amperes

• CO2: Dióxido de carbono, gas presente en la atmósfera terrestre el cual es emitido entre otras formas por la combustión de combustibles fósiles y tiene gran incidencia en el efecto invernadero. 1Kw/h de energía eléctrica genera +/-700g de CO2

• BTU: British Thermal Unit, equivale aproximadamente a 252 Calorías, la conversión estándar de Watts a BTU es la siguiente BTU = Volts X Amps X 3.41

• PPW: Performance por watt, calculada asi (PI * Avg Device Utilization / Watts) * 100, donde PI es la performance del equipo según alguna herramienta Universal de medición.


Ejemplo PyME (no contamos las máquinas comunes):

• Servidor central telefónica Asterisk. HP ML110G5, 2gb, 2 SATA 500gb Raid1 GNU/LINUX Centos 5.11 32Bits

• Servidor de archivos, email, web. HP ML110 G6 8gb ram, 2 SATA 2Tb Raid1 Windows Server 2008R2 64Bits

• Firewall y proxy control de Contenidos. HP ML110G3 2gb 2 SATA 250Gb Raid1 Pfsense 2.1.5 32Bits


• Consumo por Hora (kw): 1,015Kw/h

• Tiempo promedio ocioso: >= 50% en el peor de los casos

• Tamaño ocupado: 12U de Rack (1U=48,26Cm x 4,45Cm)

• Capacidad de enfriamiento (Frigorías = BTU*0,252): 1796

• Consumo de enfriamiento (W = frig * 1,163): 2093,4 aprox.

• Generación de CO2: 710,5 + 1465,38 Gr/h

Esto es una simplificación de la realidad, faltan calcular switches, teléfonos IP, routers, y otros dispositivos pero claramente se visualiza un uso totalmente ineficiente de recursos y generación de gases de invernadero...

¿Como podemos mejorar esto?:

Una solución sencilla y al alcance de todos...

La virtualización al ataque:

– Nuestro server mas potente esta con capacidad disponible mayor al 50% los demás menos del 10% siendo inferiores en potencia...es decir podemos virtualizar todos en 1 solo Hardware sin siquiera saturarlo y usar el 2ndo server mas potente como backup también...

– Podemos recuperar potencia extra de dicho server al migrar de Windows(r) a una plataforma mas eficiente y robusta para email, file server y web, por ejemplo Debian 7 o Centos 7.

– Asterisk y Pfsense son perfectamente virtualizables sin siquiera mover un pelo en las cpu de los servers.

– Vamos a usar como plataforma de Virtualización 100% libre a PROXMOX, el cual pierde en el HiperVisor aprox. Solo un 5% de rendimiento total del sistema y entre otras cosas permite clustering y alta disponibilidad.


Pasos tomados:

• Mejoramos el RAID 1 del server ML 110G6 agregando 1 Disco de 2TB mas creando un nuevo Raid 5 de 4TB.

• Instalamos ProxMox 3.3 en el Server y creamos las nuevas VM:

– 2 Núcleos, 6Gb y 3Tb para el nuevo server Centos 7 con zimbra como email server, apache como webserver y Samba como server de archivos CIFS/SMB.

– 1 Núcleo 1Gb, 12Gb para el server PFSense de firewall y control de contenidos.

– 1 Núcleo 1Gb, 256gb para el server PBX Asterisk.

– Capacidad ociosa de Disco de 750Gb aprox. para futuros proyectos o expansión de File Systems y además posibilidad de subir la RAM a 32gb máximos q podrían ser usado para servidor de Clientes Finos por ejemplo.


Mejoras subsiguientes:

• Con 3 servers en 1 solo equipo la admin de los mismos es mucho mas simple, los backups de los mismos son mucho mas sencillos ya que podemos clonar la maquina completa y no solo la información.

• Optimizamos el uso de recursos a mas del 50% de carga en dicho server pero aún con 50% de crecimiento posible ante posibles nuevas exigencias.

• Compramos un upgrade de memoria de 8Gb y 2 discos de 2 teras extras para reemplazar los existentes en el server con el CPU Xeon (simplificando un RAID 0 para mas velocidad e igual capacidad que el primario) y ya tenemos un sistema donde podemos clonar todo el server primario creando un cluster ProxMox. O sea de no tener backups pasamos a tener todo duplicado y quitamos de servicio el viejo server G3.

• Por supuesto que no optimizaríamos tanta energía teniendo los servers Primario y backup siempre encendidos por lo cual podríamos establecer una rutina de sincronización manual a intervalos regulares de los equipos


Resultados Finales del ejemplo:

• Se reduce el consumo eléctrico a solo 300Watts/Hr. y solo durante las horas de trabajo, al retirarse de la empresa se hace un apagado programado de los servers

• Los días viernes se enciende el 2ndo server todo el día asi se sincroniza el cluster, se llega a este esquema ya que se establece que el ahorro subsiguiente es mucho mas valioso a largo plazo que un máximo de 4 días de perdida de documentos y mas todavía sabiendo que antes no había respaldo.

• El aire acondicionado del datacenter que antes estaba casi siempre encendido ahora permanece mas del 70% del tiempo apagado.

Conclusiones Finales

• El uso eficiente y sustentable de las TI requiere que seamos cada día mas permeables a soluciones imaginativas y basadas en hardware y software libre, las cuales nos permiten tener libertad de elección entre múltiples soluciones sumamente eficaces. Por ej: la súper computadora Iridis PI

• Las soluciones de hardware tradicional mas económicas NO SUELEN SER las mas eficientes y pueden llegar a hacernos erogar mas de 300% de su precio en su vida útil, en energía y emisiones de carbono.

• El uso de software libre como ProxMox, servers basados en GNU/Linux o aplicaciones como Apache, Zimbra, Zarafa, SAMBA, CUPS nos permiten exceder la obsolescencia programada por los fabricantes en varios años, sacando el jugo hasta el último Mhz de las CPU actuales y el ultimo BIT de ram en los sistemas.

• El uso de soluciones embebidas en Hard Libre como Arduino, Raspberry Pi, etc. permite crear soluciones de todo tipo de largo plazo, sustentables, robustas y eficientes, como por ejemplos tomacorrientes IP con apagado de ports programables, medición de amperajes y temperatura etc, control de ventiladores o aires acondicionados inteligentes, sensores de humedad, controles de acceso.

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