Un algoritmo de ruteo de Internet que monitoriza las fluctuaciones en el precio de la energía podría ahorrar, cada año, millones de dólares en electricidad a compañías hambrientas de datos como Google, Microsoft y Amazon. Un estudio realizado por investigadores en MIT, Carnegie Mellon University, y la compañía de redes Akamai sugieren que esos negocios de Internet podrían reducir sus consumos de energía en un 40 por ciento mediante el re-ruteo de datos a localidades donde los precios de la electricidad son menores en un día particular.

Los centros de datos modernos acaparan un enorme consumo de electricidad y este consumo se está incrementando rápidamente. El consumo de energía se ha acelerado a medida que las aplicaciones se han movido desde las de ordenadores de escritorio a Internet, y también a medida que la información se transfiere desde ordenadores ordinarios a servicios computacionales “nube”. Según estimaciones modestas, para las firmas de tecnología de la información más grandes del mundo esto ha significado gastos en electricidad por encima de los 30 millones de dólares al año.

Asfandyar Qureshi, un estudiante de PhD en MIT, fue el primero en delinear la idea de un algoritmo de ruteo inteligente el cual rastrearía los precios de la electricidad para reducir costos en un artículo presentado en octubre del 2008. Este año, Qureshi y otros colegas se acercaron a investigadores de Akamai para obtener los datos de ruteo del mundo real necesarios para probar la idea. Los servidores distribuidos de Akamai hacen caché de información a favor de muchos sitios Web grandes a través de los Estados Unidos y en el exterior, y procesan alrededor de 275 billones requisiciones por día; mientras que la compañía por sí misma no requiere de grandes centros de datos, su tráfico de datos provee de una forma para modelar la demanda puesta sobre grandes compañías de Internet.

Los investigadores primero analizaron 39 meses de precios de electricidad colectados en 29 grandes ciudades de los Estados Unidos. Los precios de la electricidad fluctúan por varias razones, incluyendo cambios estacionales en la oferta, cambios en los precios de los combustibles, y cambios en la demanda de los consumidores. Los investigadores pudieron observar una sorpresiva volatilidad, incluso entre localidades geográficas cercanas.

“El asunto que más me sorprendió fue el hecho de que no había ningún lugar que fuese siempre el más barato”, dice Bruce Maggs, vice presidente de investigación en Akamai; Maggs contribuyó con el proyecto mientras trabajaba como profesor en Carnegie Mellon, y es actualmente profesor en Duke University. “Hay grandes fluctuaciones en un período corto de tiempo”.

Entonces el equipo ideó un esquema de ruteo diseñado para tomar ventaja de las fluctuaciones diarias y horarias de los costos de la electricidad a través del país. El algoritmo resultante toma en cuenta la distancia física necesaria para rutear la información—ya que es más caro mover los datos a otro lugar—en contra de los ahorros resultantes del uso reducido de energía. Datos colectados a partir de nueve servidores de Akamai, cubriendo 24 días de actividad, proveyeron una manera de probar el esquema de ruteo utilizando datos del mundo real. El equipo de investigación encontró que, en el mejor escenario—uno en el cual el uso de energía es proporcional al grado de computación—una compañía podía recortar su consumo de energía en un 40 por ciento. “Los resultados fueron muy sorprendentes”. Dice Maggs.

La habilidad de estrangular el consumo de energía podría tener otro beneficio para compañías masivas de Internet, según dicen los investigadores. Si una compañía de electricidad estuviera luchando para poder suplir la demanda, esta podría negociar mover la computación a otro lugar; los investigadores declaran que los mecanismos de mercado necesarios para hacer esto posible están ya operando.

El consumo de energía en espiral se ha convertido en una gran preocupación de las compañías de Internet más grandes del mundo; en un reporte publicado por McKinsey & Company y por el Uptime Institute en julio del 2008 se estima que el consumo de energía por parte de centros de datos se cuadruplicará durante la próxima década si no se hacen esfuerzos para mejorar la eficiencia. 

La presión para reducir costes y emisiones de gases está forzando a los administradores de los centros de datos a re pensar radicalmente el diseño y la administración. Google recientemente construyó un centro de datos el Bélgica que se apoya enteramente en el enfriamiento ambiental—en los días en los cuales el clima está cálido, los servidores del centro simplemente se apagan. Maggs dice que un esquema de ruteo de Internet sensible al consumo de energía es una extensión de esta idea. “Los recursos se están haciendo cada vez más escasos y esta es la última extensión de ese hecho” dice Maggs.

 “En principio esto podría funcionar”, dice Jonathan Koomey, un miembro del personal científico en Lawerence Berkeley National Laboratory y un profesor consultor en Stanford University, que estudia el uso de la energía e impacto ambiental de la tecnología de la información. “El truco está en ser capaces de controlar estos sistemas lo suficientemente bien y crear controles que sean lo suficientemente baratos como para poder aprovechar las ventajas de la oportunidad de arbitraje de precios diferenciales de electricidad, sin que con ello se afecte la confiabilidad o la latencia”, dice Koomey.

Maggs advierte que la idea no garantiza la reducción en el consumo de energía o contaminación, solamente costos de energía. “EL artículo no se trata de ahorrar energía sino de ahorrar costos, aunque hay algunas maneras de lograr ambas cosas”, dice Maggs. “Debemos esperar que ambos propósitos estén alineados”.

Más aún, Maggs desea que el esquema se apoye en compañías de programas que tengan cierta “elasticidad energética”. En otras palabras, sus servidores necesitan utilizar sustancialmente menos energía cuando están en pausa que cuando están operando a plena capacidad. Este no siempre ha sido el caso, pero Google dice que sus servidores convencionales consumen 65 por ciento de la energía normal comparada a cuando están en pausa.

Michael Manos, vice presidente superior de Digital Realty Trust, una compañía que diseña, construye y administra grandes centros de datos, cree que la falta de elasticidad actualmente integrada en los hardwares modernos hace imposible alcanzar las mejoras sugeridas.

 “Es una gran investigación, pero hay algunos problemas base fundamentales con las suposiciones iniciales que prevendrán que los ahorros que ellos presentan realmente ocurran”, dice Manos. Puesto que la mayoría de los servidores se utilizan a máxima capacidad, Manos dice, “usted simplemente no puede llegar allí”.

Sin embargo, Manos ve espacio suficiente para mejoras en el diseño de centros de datos. “Yo creo que la industria de los centros de datos está comenzando a un Renacimiento de arreglos”, dice. “La tecnología, factores económicos, y una nueva camada de administradores de centros de datos están forzando el cambio dentro de la industria. Es una gran época para estar envuelto en esto”

Koomey sugiere que el coste del consumo de energía en espiral podría animar a algunas compañías a considerar pasos radicales tales como re rutear datos: “Esto simplemente puede funcionar porque la electricidad representa una gran parte de los costes de un centro de datos”.