Les 9 principales erreurs de conception et de planification d'un centre de données

De nombreuses entreprises fonctionnent au-delà des seuils de capacité sûre avec peu ou pas de marge d'extension. Selon IDC, le centre de données moyen a neuf ans. Pourtant, selon Gartner, tout site de plus de sept ans est obsolète. Les centres de données saturés ou obsolètes constituent un obstacle pour les entreprises en pleine croissance. Parfois, la seule solution consiste à construire un ou plusieurs nouveaux centres de données. Bien que succès rime avec rapidité de mise sur le marché, une mauvaise évaluation des besoins professionnels incite à créer des centres de données inutiles qui, à leur tour, empêchent d'atteindre les objectifs de performance de disponibilité ou de satisfaction des besoins commerciaux futurs
Comment éviter de commettre des erreurs majeures lors de l'entrée dans le monde de la construction et de l'extension ?

La clé réside dans la méthodologie utilisée pour concevoir et construire vos installations de centre de données. Trop souvent, les entreprises axent leurs stratégies sur les watts par mètre carré, les coûts de construction par mètre carré et le niveau d'exigence. Toutefois, ces critères peuvent ne pas correspondre à leurs objectifs commerciaux globaux ni à leur profil de risque. Une mauvaise planification entraîne une mauvaise utilisation de précieux capitaux et peut augmenter les dépenses d'exploitation.

De nombreuses entreprises sont submergées, à force de se concentrer sur la productivité, les initiatives écologiques, les capacités de maintenance simultanée, l'efficacité de l'utilisation de l'énergie (PUE, Power Usage Effectiveness) et la certification LEED (Leadership in Energy and Environmental Design). Tous ces critères sont essentiels dans le processus décisionnel. Cependant, ce sont souvent les arbres qui cachent la forêt. La plupart des entreprises laissent passer l'opportunité d'une extension de centre de données pilotée par une approche globale.

Malgré les nombreux consultants disponibles sur le terrain, l'examen des suggestions et des commentaires peut s'avérer insurmontable. Les entreprises dont les besoins en capacité critique oscillent entre un et trois mégawatts peuvent s'exposer à ce risque. Les utilisateurs intermédiaires ne valent pas moins que les utilisateurs de grande envergure. Cependant, l'expertise technique interne dont ils disposent pour élaborer des plans d'extension appropriés peut s'avérer limitée. Il en résulte une surcharge d'informations provenant de plusieurs sources, ce qui génère de la confusion et débouche sur de mauvaises décisions.

« En ce moment, les propriétaires de centres de données croulent sous les problèmes. Leurs actifs sont stratégiques mais hors de contrôle. L'électricité leur coûte une fortune. Ils ne peuvent pas refroidir leurs actifs et donc réduire le risque d'une panne catastrophique. Enfin, lorsqu'ils investissent, le bâtiment est déjà obsolète une fois sa construction achevée. » – Stanford Group

Il est facile de tomber dans le piège consistant à se concentrer uniquement sur les coûts d'investissement ; les investissements nécessaires à la construction ou à l'extension peuvent s'avérer considérables. La modélisation des coûts d'investissement est essentielle, mais si vous n'incluez pas les coûts d'exploitation et de maintenance (OpEx) de votre infrastructure stratégique, vous pénalisez considérablement l'efficacité du processus de planification des activités.

La modélisation des dépenses d'exploitation du centre de données nécessite deux composants essentiels : les coûts de maintenance et les coûts d'exploitation. Les coûts de maintenance sont les coûts associés à la maintenance adéquate de toute infrastructure soutenant une installation critique. Ils comprennent notamment les contrats de maintenance des équipements OEM, les dépenses de nettoyage des centres de données et les coûts de sous-traitance pour les réparations et les mises à niveau correctives. Les coûts d'exploitation correspondent aux coûts associés au fonctionnement quotidien et au personnel sur site. Ils comprennent notamment les niveaux d'effectifs, les programmes de formation du personnel et de sécurité, la création de documents d'exploitation spécifiques au site, la gestion des capacités, ainsi que les procédures d'assurance et de contrôle qualité. Si vous omettez de calculer un budget d'exploitation et de maintenance (O&M) sur 3 à 7 ans, vous ne pouvez pas élaborer un modèle de retour sur investissement (ROI) qui encourage les décisions commerciales intelligentes.

Si vous prévoyez de construire ou d'étendre un centre de données stratégique, votre meilleure approche consiste à vous concentrer sur trois paramètres de base relatifs au coût total de possession : 1) dépenses d'investissement, 2) dépenses d'exploitation et de maintenance 3) coûts énergétiques. Si vous négligez un composant, vous risquez de créer un modèle qui ne correspond pas au profil de risque et au profil de dépenses de votre entreprise. En cas de décision d'« achat » (collocation/hébergement) ou de lancement d'une construction interne, le risque de ne pas adopter cette approche du TCO se voit considérablement amplifié.

Une autre erreur courante réside dans l'estimation proprement dite. Les demandes financières adressées aux conseils d'administration pour investir dans l'extension ou la construction d'un centre de données sont souvent trop faibles et conduisent à l'échec. Le flux de décision se présente alors comme suit :

• Émission de la demande d'investissement, puis approbation à titre provisoire. Des ressources financières sont allouées pour étudier, capter et créer un véritable budget.
• Conduite du processus budgétaire évoqué ci-dessus.
• Les résultats révèlent que la demande initiale de budget est trop faible.
• Le projet est retardé. Les emplois sont affectés, de même que la capacité de fourniture des services aux clients et prospects, internes comme externes.
• Cela vous ramène à l'étape de départ, l'erreur principale n° 1 : omettre d'adopter l'approche du TCO et d'élaborer un modèle financier global.

Les coûts de construction sont facilement évitables, mais ils peuvent vous conduire dans une impasse si vous tombez dans le piège n° 3.

« Les entreprises dont les exigences de capacité critiques oscillent entre un et trois mégawatts peuvent encourir ce genre de risque » – Mike Manos, expert du secteur

Deux erreurs peuvent précipiter votre entreprise dans le cercle vicieux du dépassement de budget. En premier lieu, tout le monde aspire à une conception de niveau 3, mais tout le monde n'en a pas besoin. Deuxièmement, la plupart des projections de kilowatts par mètre carré ou par rack ne sont pas en phase avec les besoins réels de l'entreprise. Trop souvent, l'approche des « 300 watts par mètre carré » ne repose sur aucune justification. L'excès de construction constitue un gaspillage de capitaux. Des installations de niveau supérieur génèrent également des coûts d'O&M et d'énergie plus élevés. Cela pose d'emblée les bases d'un modèle d'entreprise et d'un retour sur investissement appropriés. Définissez d'abord les critères de conception et les caractéristiques de performance adéquats. Ensuite, évaluez vos dépenses d'investissement et vos dépenses d'exploitation selon ces critères. Assurez-vous de bien définir vos critères de conception et votre modèle financier avant de solliciter le conseil d'administration. Pour plus d'informations sur les paramètres de conception, consultez le livre blanc 142, Projets de centre de données : planification du système.

Les entreprises commencent souvent à chercher le site de construction idéal avant de définir leurs critères de conception et caractéristiques de performance. Sans ces informations essentielles, les visites et examens de sites représentent une perte de temps. Cette approche pousse souvent les utilisateurs se situant dans la fourchette des un à trois mégawatts à « mettre la charrue avant les bœufs ». Les utilisateurs d'envergure sont généralement des experts dans ce domaine et tiennent compte de la disponibilité et du coût de l'alimentation, de la fibre, des impondérables géographiques tels que les séismes, les tornades, les plaines inondables, etc. En revanche, les modèles commerciaux des utilisateurs de base leur imposent souvent de construire ou de rénover une infrastructure dans leur région centrale d'influence. La sélection prématurée d'un site ou sa trop grande proximité géographique l'empêchent souvent de répondre aux critères de conception. Imaginez par exemple que vous disposiez de votre centre de données deux étages sous votre bureau dans une tour ou même à deux rue de ce dernier. Ce serait certes pratique, mais les centres de données stratégiques exigent une longue liste de critères de site qu'un espace multilocataire ne peut satisfaire sans coûts de construction bien plus élevés ni limitations d'espace d'expansion. Le livre blanc 81, Choix du site pour les installations stratégiques, fournit plus de plus amples informations pour éviter cet écueil majeur. Certaines organisations basent leurs critères de recherche de site sur la quantité de plancher surélevé nécessaire pour héberger leurs infrastructures informatiques critiques. Cela peut vous inciter à commettre la prochaine erreur majeure

« Bien que la conception physique d'un centre de données soit essentielle, la manière de l'exploiter et de l'entretenir joue un rôle plus important dans sa disponibilité. » – The Uptime Institute

L'hébergement des composants de l'infrastructure du centre de données peut nécessiter une surface considérable. Dans les systèmes les plus robustes, le rapport plancher surélevé/matériel de soutien peut atteindre 1 pour 1. De nombreuses entreprises basent fondent leurs besoins en espace sur leurs équipements informatiques. Cependant, les équipements mécaniques et électriques prennent également de la place. En outre, de nombreuses entreprises négligent la surface nécessaire pour héberger les espaces de bureau, les stocks d'équipement et les zones de transit de l'équipement informatique. De ce fait, vous devez impérativement déterminer vos critères de conception avant de développer votre plan d'espace. Autrement, vous n'aurez aucun moyen de conceptualiser l'espace total requis pour répondre à l'ensemble de vos besoins.

Le secteur des centres de données a su promouvoir l'importance des conceptions modulaires. Cependant, cette approche modulaire ne garantit pas le succès. Les approches modulaires reposent sur l'ajout en flux tendu de « blocs » d'équipements d'infrastructure supplémentaires pour préserver le capital. Pour autant, les entreprises se retrouvent toujours dans l'impasse, faute d'avoir correctement anticipé leurs besoins futurs. Tout peut changer, et tout va changer. Les conceptions modulaires et flexibles sont la clé de la réussite à long terme. La meilleure des planifications en kilowatts par mètre carré/rack peut tomber dans l'obsolescence en raison de la consolidation, de la croissance exponentielle de l'entreprise par acquisition ou d'un basculement vers une empreinte plus importante que prévue. Sur le plan électrique, assurez-vous d'inclure dans votre conception la possibilité d'ajouter des onduleurs aux modules existants, ce sans coupure. Concevez vos systèmes de distribution d'entrée et de sortie de sorte qu'ils prennent en charge toute évolution de vos critères de construction de base. Le coût de surdimensionnement de la distribution pour les futurs besoins en capacité ne pèse pas beaucoup dans votre modélisation globale du TCO. Sur le plan mécanique, la plupart des utilisateurs peuvent répondre à leurs besoins de refroidissement de manière périmétrique conventionnelle avec une hauteur de plancher adaptée et une planification des allées chaudes/froides appropriées. Cependant, un seul déploiement haute densité peut tout changer. Assurez-vous que votre conception principale permette une mise en œuvre flexible (sans interruption) de solutions de refroidissement personnalisées en rack/rangée.

L'efficacité énergétique (PUE) est un outil efficace pour piloter et mesurer l'efficacité. Cependant, les approximations à ce sujet peuvent générer des malentendus conséquents. Pour presque tous les cas de nouvelles constructions et extensions, la réduction du PUE s'accompagne d'un coût en capital. Souvent, les entreprises se fixent un objectif de PUE avec les meilleures intentions, mais leur calcul ne prend pas en compte tous les facteurs nécessaires. Pour atteindre vos objectifs, vous devez avoir une vision claire du retour sur investissement des dépenses d'investissement. Vous devez vous interroger sur le coût total de possession par rapport au PUE cible.

Il existe de nombreuses façons d'illustrer la répartition équilibrée entre le PUE, le ROI et le TCO. Voici trois exemples d'échecs ou malentendus constituant une mise en garde :

• Sur quel jour le calcul des critères de conception était-il basé ? Était-ce le jour idéal ? Ou bien le calcul était-il fondé sur une moyenne annuelle ?
• Le calcul était-il basé sur des conditions de charge totale ou partielle du centre de données ? Toutes les courbes de rendement des équipements changent en fonction des profils de charge. Dans des conditions réelles de fonctionnement, les PUE évoluent tous les jours, voire toutes les heures.
• Enfin, l'efficacité des refroidisseurs à air et à eau fait l'objet d'un débat constant. Chaque application propose plusieurs options de « refroidissement naturel » ou « de récupération » visant à réduire le PUE. Dans cet exemple, la décision en matière de TCO/ROI implique de vous poser la question suivante : Quel est le coût de maintenance de l'eau d'appoint et du traitement de l'eau requis pour la solution de refroidissement à l'eau ? Notez qu'un centre de données typique de deux mégawatts avec des tours à eau nécessitera entre 190 et 227 mètres cube d'eau d'appoint par jour.

Utilisez les avantages du PUE pour atteindre vos objectifs globaux, mais soyez prudent. Évitez le piège d'une utilisation erronée de la formule de calcul pour justifier les dépenses d'investissement globales et les budgets de fonctionnement.

À ce jour, l'U.S. Green Building Council (USGBC, ONG américaine de promotion des bâtiments durables) n'a pas défini de critères LEED propres aux centres de données. Vous pouvez cependant obtenir la certification à l'aide de la liste de contrôle des intérieurs commerciaux. À ce niveau, on observe trois erreurs communes :

• Manque de compréhension basique des critères de qualification. Pour y remédier, consultez le document référencé ci-dessus.
• Tenter d'obtenir la certification LEED après la construction. Une projet de certification LEED commence à la conception et se termine par une certification officielle une fois le projet achevé. Engagez un professionnel LEED qualifié ou un cabinet de conseil dès le début du processus de planification.

La certification génère des coûts. La non-prise en compte de ces dépenses connexes aura un impact sur votre coût total de possession et vos processus de planification des décisions.

Comme indiqué précédemment, la simplicité est reine. Quel que soit le niveau que vous ciblez, il existe des dizaines de manières de concevoir un système efficace. Les objectifs de redondance génèrent souvent trop de complexité. Ajoutez à cela les différentes approches de construction d'un système modulaire et tout se complique très vite.

Au début du dialogue en interne ou avec votre consultant, l'objectif premier doit rester la simplicité. Pourquoi ?

• La complexité nécessite souvent plus d'équipements et de composants. Plus de composants génèrent plus de points de défaillance.
• Erreur humaine. Les statistiques varient, mais restent cohérentes. La plupart des pannes de centre de données sont dues à des erreurs humaines. La complexité des systèmes augmente les risques opérationnels.
• Coûts. Les systèmes simples sont moins coûteux à construire.
• Coûts d'exploitation et de maintenance. Là encore, la complexité nécessite souvent plus d'équipements et de composants. Les surcoûts d'exploitation et de maintenance peuvent augmenter de manière exponentielle.
• Concevoir à dessein. Sur le papier, de nombreuses conceptions semblent convenir. Vous ou votre consultant pourriez sans problème justifier la configuration choisie et son potentiel de disponibilité. Cependant, si la conception ne tient pas compte du facteur de « maintenabilité » lors de l'exploitation ou de l'entretien, la disponibilité du système et la sécurité du personnel seront compromises.

Bien que de nombreuses conceptions, constructions et extensions de centres de données entraînent des défaillances, la vôtre n'est pas condamnée à subir le même sort. En évitant les neuf erreurs les plus fréquentes mentionnées dans ce document, vous mettrez toutes les chances de votre côté. En résumé :

1. Commencez par une approche tenant compte du coût total de possession
• Évaluez votre profil de risque par rapport à votre profil de dépenses
• Créez un modèle qui intègre les dépenses d'investissement, d'exploitation et d'énergie

2. Déterminez vos critères de conception et vos caractéristiques de performance
• Basez ces critères sur votre profil de risque et vos objectifs commerciaux
• Établissez ces critères de manière à réellement déterminer la conception, notamment le niveau d'exigence, l'emplacement et le plan d'espace, et non l'inverse

3. Optez pour une conception simple et flexible
• Utilisez une conception adaptée à vos besoins en matière de disponibilité. Elle doit également assurer un faible niveau de coûts pendant la construction puis tout au long de l'exploitation : la simplicité avant tout.
• Anticipez les extensions imprévues en donnant une dimension flexible à votre conception

4. Si le PUE et la certification LEED font partie de vos critères, informez-vous sur les malentendus récurrents et les dépenses courantes associés à chacun.

Grâce à une planification appropriée basée sur l'approche du TCO, vous pouvez créer un centre de données adapté à vos objectifs de performance ainsi qu'aux besoins actuels et futurs de votre entreprise.

Mike M. Hagan a rejoint Schneider Electric en 2011, peu après l'acquisition de Lee Technologies. Auparavant, M. Hagan travaillait chez Lee Technologies depuis 1988.

En tant qu'expert du secteur depuis 25 ans, M. Hagan propose une approche de la vente et du marketing centrée sur le client et dédiée au développement de stratégies commerciales basées sur des solutions tactiques fiables. Il s'engage en faveur de la planification des centres de données fondée sur des principes commerciaux fondamentaux, tels que l'obtention d'un avantage concurrentiel, la réduction des coûts d'exploitation, la préservation des capitaux, l'expansion des marchés et l'augmentation des profits.

M. Hagan est l'auteur de nombreux livres blancs et articles pour les périodiques du secteur. Il s'exprime fréquemment à l'occasion d'événements professionnels, notamment Tier1, 7x24 Exchange, Data Center Dynamics, AFCOM's et CoreNet Global. Avant de rejoindre Lee Technologies, M. Hagan a occupé des postes de direction et de ventes chez Liebert, Hitachi, SunGard et Danaher Corporation. Il est titulaire d'un diplôme d'ingénierie manufacturière de l'université de Miami à Oxford, dans l'Ohio.

John Lusky est directeur du génie électrique pour la division conception/construction du Groupe de services de Lee Technologies. Ses responsabilités actuelles incluent l'estimation et la conception de systèmes d'alimentation critiques liés aux environnements de centre de données.

Comptant à son actif plus de 14 ans d'expérience dans la conception, la construction, l'intégration et l'installation de contrôles d'installations industrielles et de systèmes d'alimentation critiques, John n'a de cesse de défier le statu quo dans le domaine de l'ingénierie. Son expérience approfondie du contrôle des processus et de l'automatisation industrielle lui a permis de comprendre en profondeur divers systèmes de contrôle et les interactions inhérentes aux systèmes hautement redondants. Cette expertise couvre plusieurs disciplines dans un environnement critique. John a développé un certain nombre de solutions extrêmement robustes et rentables qui permettent l'extension des systèmes en modules à mesure que la charge augmente.

Les connaissances exhaustives dont John dispose sur les activités de construction et de maintenance dans les environnements de centre de données contribuent à éviter les problèmes lors de la construction et à faciliter les activités de maintenance à venir. Il travaille en étroite collaboration avec les clients pour identifier leurs besoins spécifiques, sans tenter de les adapter à un modèle de conception existant. En outre, il les aide à comprendre la modélisation du coût total de possession, à choisir leurs sites et à mener des initiatives PUE/LEED.

Tuan Hoang est ingénieur en chef chez Lee Technologies. Il dirige l'équipe de conception et d'ingénierie de l'entreprise pour le développement de solutions dédiées aux centres de données. Parmi les responsabilités de Tuan, nous pouvons citer l'estimation et la conception de divers systèmes CVC critiques, notamment les systèmes de refroidissement informatique, les groupes froids, les tours et les dispositifs d'humidification. Avant de rejoindre Lee Technologies en 2005, Tuan a conçu les systèmes de refroidissement et de ventilation essentiels des porte-avions de la marine américaine avec Northrop Grumman ainsi qu'une société MEP.

Grâce à ses 10 ans d'expérience dans les systèmes de refroidissement critiques, Tuan applique une approche polyvalente de la conception des systèmes critiques au secteur des centres de données. Son expertise couvre les évaluations d'installations, les calculs de projections de croissance et les solutions de transition en douceur entre les étapes de développement.

Scott Walsh est ingénieur professionnel certifié LEED pour la division conception/construction du Groupe de services de Lee Technologies. Les responsabilités actuelles de Scott incluent les enquêtes et vérifications sur le terrain, la sélection et la spécification des équipements, les calculs de charge, la vérification des documents de conception pour la conformité au code, la rédaction, la production de documents de travail de construction et la coordination sur le terrain.

Avec plus de sept ans d'expérience dans le secteur des centres de données, l'expertise de Scott englobe la conception mécanique, l'analyse des besoins, la planification de projets LEED, la planification de projets stratégiques, la formation d'ingénieurs et la gestion de projets des centres de données. Il est spécialisé dans l'utilisation du PUE pour développer la conception d'un large éventail de projets de centre de données LEED.