В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Андрей Касьяненко, заместитель генерального директора телекоммуникационной компании "Караван"
Энергопотребление и, как следствие, тепловыделение серверного оборудования в связи с развитием новых технологий, корпоративных информационных ресурсов растет достаточно быстро. За год мощности серверов способны увеличиться в 2-3 раза. Темпы развития серверного оборудования диктуют высокие требования к инфраструктуре его размещения, в первую очередь, к параметрам энерговооруженности и надежности. По данным Tier1Research, повышенный уровень надежности дата-центров (Tier III и выше) и повышенное энергообеспечение будут определяющими тенденциями ближайших лет. При этом, по оценкам Uptime Institute, стоимость строительства дата-центра увеличивается пропорционально уровню стоечного энергопотребления. Как учесть разнородные параметры энергообеспечения и надежности, не увеличивая проектные затраты до максимального уровня?
При проектировании дата-центра необходимо ориентироваться на современные тенденции рынка, в частности, на растущую мощность и высокую энергетическую плотность оборудования. При этом разброс показателей энергопотребления в расчете на шкаф может составлять от 2 до 30 кВт, а однозначных данных, подтверждающих распределение потребляемой мощности, нет.
Согласно исследованиям, повышенные требования к надежности дата-центров являются одной из современных тенденций. Тем не менее в России подавляющее большинство действующих ЦОД соответсвует второй категории надежности или ниже, и строительство таковых продолжается по сей день. Дата-центры третьей категории оказываются в меньшинстве, а четвертую представляют лишь единицы корпоративных ЦОД. Поэтому не всегда ясно, какую удельную мощность закладывать и какую категорию надежности учитывать при проектировании ЦОД.
Ориентация на максимально высокую мощность и категорию надежности дата-центра приводит к увеличению общей стоимости проекта, первоначальных затрат и сроков окупаемости инвестиций.
Кроме того, не очевидно, что проектирование исходя из учета подобных параметров является оптимальным решением. В машинном зале могут стоять шкафы с абсолютно разными требованиями к энергообеспечению и уровню надежности, и эти требования способны со временем меняться и комбинироваться.
Поэтому при проектировании дата-центра нередко встает вопрос: как реализовать эффективный с технологической и экономической точки зрения проект, который позволит удовлетворять как можно более широкому спектру требований к энерговооруженности (2-30 кВт) и обеспечить эффективное размещение шкафов с различными комбинациями показателей надежности (II–IV категории), не увеличивая при этом общую стоимость проекта до стоимости с заложенными изначально максимальными показателями надежности и энерговооруженности?
Современный дата-центр представляет собой набор телекоммуникационных шкафов с неоднородными характеристиками и высокой динамикой изменения нагрузки в широких диапазонах. Миграции локальных зон перегрева внутри серверной комнаты слабо прогнозируемы, поэтому система охлаждения должна уметь доставлять необходимое количество холода в любой момент времени до нужной точки.
Решению данной задачи наиболее эффективно отвечает современная система водяного охлаждения. Такая система позволяет гибко распределять холод по серверному помещению в широких диапазонах и четко управлять его количеством, в том числе в локальных зонах перегрева. Забирая воду в необходимом количестве из водяной магистрали, система подает достаточную мощность охлаждения в любую точку машинного зала. Независимо от температуры поступающего горячего воздуха на выходе обеспечивается температура заданных параметров с выдерживанием жестких климатических требований. Таким образом, система водяного охлаждения помогает снимать высокие, динамические и скачкообразные температурные нагрузки за счет высокой теплоемкости хладоносителя.
Традиционная расстановка кондиционеров подразумевает проектирование системы кондиционирования исходя из закладываемой максимальной мощности. Использование же в качестве решения схемы с изоляцией горячего коридора и установкой вну-трирядных кондиционеров позволяет обеспечивать строго необходимую, но не избыточную мощность снятия тепла для любого телекоммуникационного шкафа - не исключая перспективы ее увеличения.
Изоляция горячего коридора дает возможность вычислить и определить общий для целого ряда шкафов показатель расчетной мощности кондиционеров, который закладывается при проектировании. Расчетная мощность кондиционеров ниже максимально возможной, что существенно сокращает расходы при проектировании. При этом данное решение предусматривает возможность увеличения мощности в любой момент, потребуется лишь доставить кондиционеры и включить их в общую водяную магистраль.
Изоляция горячего коридора и вну-трирядное кондиционирование позволяют обеспечить 100% снятие тепла и жесткие заданные параметры внешнего климата 20+/-2 °C. Четко контролируемая среда обеспечивает равномерное охлаждение по всему объему шкафов, независимо от их энергопотребления: через лицевую сторону шкафа каждая единица оборудования получает на вентиляционную решетку холодный воздух в необходимом ему объеме с заданными параметрами.
Резервирование систем кондиционирования реализуется по схеме N+1: все кондиционеры подключаются к независимым водяным магистралям через трехходовой клапан. В любой момент времени система может быть переведена на резервирование по схеме 2N по всем компонентам за счет добавления внутрирядных кондиционеров и изменения схемы подключения к водяной магистрали. Таким образом, система охлаждения соответствует 3-й категории надежности, но позволяет в любой момент времени без остановки сервисов осуществить апгрейд всей системы до 4-й категории надежности.
Данное решение помогает эффективно использовать шкафной ресурс и полностью комплектовать шкафы энергоемким оборудованием.
Расчет системы распределения питания на суммарную максимально потребляемую мощность каждого шкафа независимо от текущей нагрузки приводит к избыточному увеличению стоимости проекта. Тогда как телекоммуникационные шкафы, расположенные в дата-центре, имеют неоднородную нагрузку и высокую степень динамики изменений.
Решить данную задачу возможно выделением при проектировании на каждый шкаф мощности в соответствии со средним расчетным показателем. Но при таком подходе существует риск аварийного отключения системы при изменении потребляемой мощности. Следовательно, необходимо спроектировать систему контроля за потреблением электроэнергии и организовать максимальный запас по мощности непосредственно до входного устройства распределения питания UPS#1 (ХP = nP максимальная). Таким образом, при приближении показателей потребления к пороговым значениям будет выделяться дополнительная мощность. Это решение также подразумевает возможность апгрейда системы, не затрагивая уже установленные компоненты (см. рис. 2).
Подобный подход призван существенно сократить затраты на систему распределения электропитания за счет отсутствия избыточного запаса мощности. Отсутствие жестких ограничений по потребляемым токам обеспечивает непрерывность оказания сервисов при превышении потребляемой мощности исключается непрогнозируемое отключение защитных автоматов. Схема позволяет с минимальными затратами увеличивать выделяемую мощность дата-центра, а точки контроля за током предоставляют возможность контроля, мониторинга и учета потребляемого тока вплоть до каждого потребителя.
Для достижения максимальной эффективности в дата-центре рекомендуется иметь общую систему бесперебойного электропитания, которая поможет наиболее эффективно использовать мощности UPS.
Проектирование двух энергетических помещений, системы bypass и одного каскада UPS, зарезервированного по схеме N+1 (см. рис. 2), дает возможность подключения 1 или 2 активных лучей питания до любого шкафа, тем самым обеспечивая надежность по категориям Tier II или Tier III - в зависимости от потребностей заказчика или клиента.
В соответствии c требованиями стандарта TIA 942 дата-центр третьей категории надежности должен иметь как минимум одно отдельное помещение под энергетический узел. Четвертая категория требует уже два помещения под энергетические узлы.
В качестве решения, обеспечивающего возможность повышения категории надежности, служит проектирование двух независимых энергетических узлов с полностью дублированным щитовым распределительным оборудованием и одним каскадом источников бесперебойного питания, зарезервированных по схеме N+1. При этом наличие cистемы bypass между энергетическими помещениями является обязательным.
Система с двумя активными лучами питания, доведенными до гальванически развязанных локальных ПДУ, помогает при необходимости монтировать второй активный луч распределения питания в шкаф. Тем самым выдерживаются требования стандарта к 3-й категории надежности, апгрейд до Tier IV осуществляется путем установки второго каскада UPS и перехода на схему резервирования 2(N+1). Таким образом, данный подход к проектированию позволяет управлять категорией надежности по питанию без перерывов в работе/предоставлении сервисов.
Методика эффективного проектирования используется в комплексе, при проектировании всех систем и подсистем дата-центра. Применение данной методики призвано реализовать выгодный с экономической и технологической точек зрения проект: удовлетворить широкий спектр требований, в том числе и к параметрам энергообеспечения и надежности, не увеличивая стоимость проекта за счет заложенных изначально избыточных показателей и максимально эффективно использовать имеющиеся ресурсы.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2010
Посещений: 6453
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
