Blade szerverek telepítési stratégiái meglévő adatközpontokba
Írta: Neil Rasmussen
125. tanulmány
1. javított kiadás
Vezetői összefoglaló A blade szerverek olyan energiasűrűséggel működnek, ami gyakorlatilag az összes adatközpont áramellátási és hűtési kapacitását meghaladja. A tanulmány azt tárgyalja, hogyan értékeljük ki a választási lehetőségeket, és hogyan válasszuk ki a legjobb áramellátási és hűtési megoldásokat egy sikeres és előre jelezhető blade-telepítéshez.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
2
Bevezetés A blade szerverek jelentős előnyöket nyújtanak a hagyományos szerverekhez képest – kisebb energiafelhasználás mellett nyújtanak nagyobb számítási teljesítményt. Blade szerverek kisebb helyet foglalnak el, és sűrűn telepítve egy rackszekrényben akár a húszszor annyi energiát is felvehetnek, és hússzor annyi hőt termelnek, mint amit egy átlagosan megtervezett adatközpont nyújtani tud. Ez túlterhelheti az adatközpont energiaellátó és hűtőrendszerét. Blade kiszolgálók használatához az adatközpontok áramellátási és hűtési architektúráját fejleszteni kell, vagy több rackszekrénybe kell elosztani a blade szervereket Több stratégia létezik a blade szerverek telepítésére. Ez a tanulmány a megfelelő áramellátási és hűtési architektúra meghatározásához nyújt irányelveket, az adott telepítés korlátai és szükségletei alapján.
A központi probléma A legtöbb adatközpont esetében a blade szerverek telepítéséhez kapcsolódó központi probléma az áramés hűtéselosztással kapcsolatos. A legtöbb adatközpont rendelkezik kihasználatlan áramellátási és hűtési kapacitással, de nincs megfelelő infrastruktúrája, hogy ezt elossza a nagy sűrűségű területeken. Sajnos a legtöbb felhasználó nem is vesz tudomást erről a problémáról egészen a telepítés megkezdéséig. Ez azért van így, mert gyakorlatilag egy adatközpont sincs megfelelően dokumentálva vagy felszerelve ahhoz, hogy a létesítmény adott részén lévő adatközpont sűrűségi adatairól kellő információt szolgáltasson. A problémák okairól bővebben a tanulmány végén hivatkozott alkalmazási példákban és tanulmányokban olvashat, de itt is összefoglaljuk őket:
Elégtelen légáramlás: A blade szerverek körülbelül 50l/s hideg levegőt igényelnek kW-onként. A legtöbb adatközpont csak 100-150l/s-nyi levegőt szolgáltat rackszekrényenként, ami egy blade szerverekkel megtöltött rack igényeinek csak egytizedét elégíti ki, és a rackszekrényenkénti átlagos teljesítményt is 2 kW alatt korlátozza. Ha egy blade szerver nem kap elegendő hűtött levegőt, a saját forró kiáramló levegőjét fogja beszívni, és túlmelegszik. Ez messze a legnagyobb probléma a blade szerverek telepítésénél, és majdnem minden esetben előfordul.
Elégtelen energiaellátás:
A blade szerverek sokkal több áramot fogyasztanak, mint amit a legtöbb
adatközpont energiaellátó hálózata el tud látni. Ez a probléma háromféleképpen jelentkezik: 1) Kevés és/vagy rossz típusú elektromos vezeték álpadló alatti vagy mennyezeti telepítése, 2) Nem elegendő kapacitás az elosztószekrényekben, és 3) Kevés a megszakító pozíció. Bármelyik probléma megakadályozhatja a nagy sűrűségű elektromos energia szállítását. Megjegyezzük, hogy az említett két probléma közül a hűtéselosztás problémája a fő korlátozó tényező. Ezért ez a tanulmány elsősorban a hűtési architektúra kiválasztására fókuszál. Az energiaellátó architektúra típusa a kiválasztott hűtési architektúrából következik, és a blade szerver típusától függ. Részletes adatokért lásd a tanulmány végén felsorolt 2-es, 5-ös, 6-os és 7-es számú tanulmányt.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
3
A blade szerverek telepítésének 5 különböző módja A blade szervereke hűtésére alapvetően 5 módszer létezik. Ha kiválasztottunk egy módszert, különböző termékek és technikák állnak rendelkezésre a megvalósításához. Ezekről a módszerekről bővebben olvashat az APC 46-os számú, „Hűtési stratégiák extrém nagy sűrűségű rackszekrényekhez és blade szerverekhez ” című tanulmányában, és az 1. táblázatban is összefoglaltuk őket.
1. táblázat – Nagy sűrűségű rackszekrények 5-féle hűtési módszerének alkalmazása Módszer
1
Terhelés elosztása
Előnyök Bárhol alkalmazható, nincs szükség tervezésre
Az eszközök elosztása a rackszekrények között, hogy a csúcsterhelést alacsonyan tartsuk
Sok esetben lényegében független
2
Nincs szükség új eszközre
Kölcsönvett hűtés
Hátrányok A nagy sűrűségű eszközöket még a 2. megközelítésnél is távolabb kell helyezni egymástól Több helyet igényel
Alkalmazás Adatközpontoknál, ahol a nagy sűrűségű berendezés a teljes terhelés kis töredékét jelenti
Adatkábelezési problémákat vethet föl A tervezett energiasűrűség körülbelül kétszeresére van korlátozva
Adatközpontoknál, ahol a nagy sűrűségű berendezés a teljes terhelés kis töredékét jelenti
Átlagos hűtési képességeket nyújt a kihasználatlan kapacitások átvételével
Sok esetben lényegében független
3
Nagy sűrűség ahol és amikor szükség van rá
Körülbelül 10 kW/rack-re van korlátozva
Új kivitelezés vagy felújítások
Elhalasztott beruházási költségek
Ehhez a módszerhez meg kell tervezni a rackszekrényeket és a szobát
Vegyes környezet
Előre meg kell tervezni a nagy sűrűségű területet, vagy helyet kell fenntartani számukra
10–25 kW/rack sűrűség
Kiegészítő hűtés
Átlagos hűtési képességeket nyújt kiegészítő hűtőeszközök elővigyázatosságból történő alkalmazásával
Több helyet igényel Bonyolult szabályok betartását igényli
Nagy hatékonyság
Nem ismert előre a nagy sűrűségű eszközök helye
Jó helykihasználás
4
Nagy sűrűségű terület
Speciális nagy sűrűségű sor vagy zóna felállítása az adatközponton belül
Maximális sűrűség Jó helykihasználás A nagy sűrűségű eszközöket nem kell távol tenni egymástól
A nagy sűrűségű eszközöket elszeparálva kell telepíteni
Nagy hatékonyság
5
Teljes szoba
Minden racszekrénynek nagy sűrűségű hűtést biztosít
Minden jövőbeli körülményhez alkalmazkodik
Nagyon magas beruházási és működtetési, amely akár a 4-szeresét is elérheti az alternatív megoldásoknál jelentkező költségeknek A drága infrastruktúra magas kihasználatlanságát okozhatja
Ha szükség van nagy sűrűségű eszközök közös elhelyezésére Új kivitelezés vagy felújítások Nagy sűrűségű farmok ritka és rendkívüli eseteinél, amikor nagyon kevés a rendelkezésre álló hely
A blade kiszolgálók telepítéséhez ki kell választani az egyik módszert. A választás a jelenlegi telepítés paraméterein, valamint a felhasználó igényein és szükségletein múlik.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
4
A blade szerverek telepítési folyamata A blade szerverek telepítéséhez szükséges fizikai környezet előkészítése az alábbi kulcsteendőket foglalja magában:
•
A meglévő létesítmény adottságainak felmérése
•
A felhasználó szükségleteinek és igényeinek felmérése
•
Az energiaellátó- és hűtőarchitektúra megfelelő tervezésének meghatározása
•
Tervezés, majd annak későbbi megvalósítása
A folyamatábra az 1. ábrán látható, mely a folyamat különböző lépéseit, és az egyes lépések során keletkező adatokat mutatja. A folyamatnak két fő hurka van az elején, ahol a paramétereknek és a felhasználó igényeinek / szükségleteinek iterációval történő meghatározása zajlik. Ez elengedhetetlen a megfelelő finomításokhoz és kompromisszumokhoz. A kezdeti megszorítások és igények általában a helyzet felülvizsgálata és a megkötött kompromisszumok után változnak. A leggyakoribb példában, a blade szerverek sűrű elhelyezéséhez szükséges feltételek általában enyhülnek, ahogy a módszer következményeit sikerült teljesen megérteni. Ez az analízis a folyamatábra második hurkában jelenik meg. Egy másik gyakori eset az, amikor a jelenlegi helyzet vizsgálata olyan problémák felismeréséhez vezet, amelyek könnyen kiküszöbölhetők, és így az adatközpont könnyebben elégíti ki a blade szerverek energiaés hűtési igényeit. Ezek a finomítások a folyamatábra első hurkában jelennek meg. A következő részekben részletesen bemutatjuk a tervezési módszer kiválasztásában szerepet játszó különböző folyamatokat.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
5
1. ábra – Folyamatábra a blade szerverek meglévő adatközpontokba történő telepítési módszerének meghatározása
Változások
Megvalósítás
Az adatközpont helyzete
Továbbfejlesztések
1. fázis Kiértékelési adatok
A fejlesztések felismerése
A helyzet értékelése
A továbbfejlesztés utáni korlátok
Hibák
Választott módszer
A legjobb módszer kiválasztása
Tervezés és megvalósítás
Kompromisszumok utáni igények
A szükségletek és igények felmérése
2. fázis Üzleti követelmények
Előzetes szükségletek és igények
A kompromisszumok felmérése
Alternatívák
Ütköző követelmények
Alternatívák biztosítása
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
6
A létesítmény adottságainak felmérése Az adatközpontoknak olyan merev korlátai is vannak, amiken nem lehet változtatni. A következő korlátok kizárhatják a blade szerverek telepítésének néhány lehetőségét: Precíziós energiakapacitás. Lehet, hogy az adatközpontnak nincs elegendő többlet UPS kapacitása egy adott blade szerver telepítéséhez. Precíziós hűtőkapacitás. Lehet, hogy adatközpontnak nincs elegendő többlet precíziós hűtési kapacitása a javasolt blade szerver telepítéséhez. Ez a korlátozás a számítógépterem légkondicionálóira vonatkozik, nem pedig a légelosztó rendszerre. Helykorlátok. Korlátozott lehet az adatközpont teljes alapterülete, vagy a blade szerver telepítéséhez rendelkezésre álló hely. Amennyiben számottevő ez a korlátozás, konkrét tervezési módszereket igényel. Álmennyezeti légelszívás hiánya. A helyiségben nincs álmennyezet, vagy nem használják légelszívásra. A helyiség magasságából adódóan nincs lehetőség álmennyezeti elszívás kialakítására. Ez a korlátozás néhány tervezési lehetőség elvetésére késztethet. Az álpadló megkötései. Ha van álpaldó, akkor lehet, hogy 60 centinél alacsonyabb és / vagy részlegesen tele van gépészeti csövekkel vagy kábelekkel. Ez korlátozhatja az álpadló légelosztó kapacitását, ami kizárhat bizonyos tervezési lehetőségeket. Súlykorlátok. A padlózat terhelhetősége az adatközpontokban korlátozott, különösen, ha álpadlóról is szó van. Ez kizárhat néhány tervezésbeli választási lehetőséget. Az adatközpontok paramétereit gyakran nem dokumentálják és nem nyilvánvalóak, ezért szükség van azok felmérésére.
A létező adottságok felmérése A blade szerverek telepítéséhez szükség van a meglévő paraméterek felmérésére. Ez a felmérés lehet felületes, amennyiben a blade szerverek beférnek egy rackszekrénybe. Ennél nagyobb mennyiségnél jóval mélyebb és részletesebb felmérés szükséges. Egy felmérés során különböző adatokat gyűjtenek az energiaellátó- és hűtőrendszerek kapacitásáról (beleértve a készülékházon feltüntetett kapacitást is), és ami sokkal fontosabb, a telepítés szerinti kapacitásról. Ezen túlmenően a terhelés során fennálló állapotokat is fel kell mérni a terhelések fizikai eloszlásának és eltéréseinek meghatározásához. Ami azonban a legfontosabb, az áram- és hűtéselosztó rendszereket tanulmányozni kell, hogy számszerűsíteni lehessen mennyire képes a rendszer a nagy sűrűségű fogyasztókhoz áramot és hűtést szállítani. Néhány bonyolult telepítést igénylő rendszerben szükségesnek látszik az adatközpontot számítógépes modellekkel szimulálni, egyrészt a fennálló körülmények meghatározásához, másrészt (ami fontosabb) a javasolt rendszer ellenőrzéséhez. A 2. ábra egy ilyen modellre mutat példát.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
7
2. ábra – Adatközpont modellezése 3D szimulációs (Computational Fluid Dynamics, CFD) módszerrel, feltüntetve a légáramlatokat és hőmérsékleteket (az APC Professional Services ábrája)
Tanácsos, hogy az adatközpont üzemeltetőinek legyen némi tudásuk az adatközpontok felméréséről. Bonyolult, drága vagy kockázatos telepítéseknél azonban ezeket a felméréseket szakemberekkel ajánlott elvégeztetni. Az APC és más gyártók professzionális adatközpont-felmérő szolgáltatásokat nyújtanak.
Fejlesztések felmérése – alapvető adatközponti körülmények Az adatközpont fennálló állapota gyakran sok gyenge pontot tartalmaz, amelyeket fel kell mérni, és ki kell javítani a továbblépés előtt, mert befolyásolhatják a blade szerverek telepítéséhez szükséges adatokat. Ezek a problémák:
•
Vaklapok (blanking panel) használatának hiánya
•
Az álpadló vagy a légellátó rendszer szivárgásai
•
A levegő visszaszívó rendszer nem megfelelő konfigurációja
•
A szellőző álpadlólapok nem megfelelő elrendezése
•
Nem használt álpadló alatti vezetékek, amiket el lehet távolítani
•
Nem megfelelő beállítási pontok a légkondicionálókon
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
8
A problémák bővebb leírása megtalálható az APC 42-es számú, „A nagy sűrűségű szerverkiépítés okozta hűtési problémák megoldásának tíz lépése” című, és a 49-es számú, „Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms” című tanulmányában.
A felhasználó szükségleteinek és igényeinek felmérése A létesítmény szigorú korlátai mellett a vásárlóknak gyakran vannak enyhébb megkötései és igényei. Ezek lehetnek abszolút megkötések, vagy enyhülhetnek, ha túl sokba kerülne a megvalósításuk. Ezek a szükségletek vagy igények kizárhatnak néhányat a blade szerverek telepítési lehetőségei közül, de újakat is felvethetnek. Az igények a következők lehetnek: Megszakítás nélküli működés. A legfontosabb igény ahhoz, hogy a telepítés minimális hatással legyen az adatközpont működésére, és minimális kockázatot jelentsen az informatikai eszközök működésére. Nem lehet például leállást ütemezni. A végső rendszer nagy rendelkezésre állása. Az egyik legfontosabb szükséglet, hogy a végső rendszer a lehető legnagyobb rendelkezésre állással bírjon. Ez azt igényli, hogy az energiaellátó- és hűtőrendszerek redundánsak legyenek, és hogy a rendszert teszteljék a redundancia biztosításához. Sűrűn telepített szerverek. Nagyon nagy szükség vagy igény lehet a szerverek lehető legsűrűbb elhelyezésére. Ennek fő okai:
•
Demonstrációs rendszer (bemutató terem funkció)
•
Helymegtakarítás igénye
•
Előírások vagy jogi követelmények vagy miatt az összes szervert egy kis helyre kell telepíteni
•
Adatkábelezés egyszerűsítése
•
Az informatikai eszközök logikai csoportosításának igénye (pl. az összes webszerver egy helyre történő telepítése)
•
Az adatközpont különböző részeinek más a tulajdonosa
•
Az eszközök adminisztrációjának egyszerűsödése (pl. a fejlesztéseké)
•
Az az (általában téves) felismerés, hogy ezzel pénzt lehet megtakarítani
Megjegyezzük, hogy a teljes sűrűséggel történő telepítés rendkívül drága lehet, és az adatközpont átépítését és módosítását igényli. Erősen javasolt, hogy mielőtt a blade szerverk sűrű telepítése mellett döntenénk, alternatív megoldásokat (amelyek a szerverek elosztását támogatják) is számba vegyünk. Felkészülés a soron következő telepítésekre. Lehet, hogy a jelenlegi csak az első lépés egy blade szerver telepítési sorozatban, ami azt jelenti, hogy a jelenlegi telepítésnek kell lefektetni a jövőbeli telepítések alapjait, és nem szabad azokat akadályoznia.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
9
Idő. Szükség lehet a blade szerverek gyors telepítésére. Ebben az esetben törekedni kell a tervezés, a szerződések és a bonyolult kivitelezés elkerülésére. Költségek. Az elsődleges cél a blade szerverek minimális költséggel járó telepítése lehet. Ez tisztán kijelöli az utat.
A telepítési módszer kiválasztása Amint a létesítmény adottságait sikerült jól megérteni, és a szükséges kompromisszumokat megkötni a felhasználó igényeivel és szükségleteivel, ki lehet választani a telepítési alapmódszerek egyikét. A telepítési módszert a hűtéssel járó problémák alapján kell kiválasztani, mert egy gyakorlati rendszernek ezek a fő korlátozó tényezői. Miután a telepítési módszert meghatároztuk, az energiaellátási problémák megoldása következik. A telepítési módszert befolyásoló kulcsszempont a telepítés sűrűsége. Sok felhasználó egyértelműnek veszi vagy előnyben részesíti, hogy a blade szervereket a lehető legnagyobb sűrűségben telepítsék. Ez sokszor nem megfelelő megoldás, amikor a blade szervereket egy meglévő környezetbe telepítik. Valójában a legtöbb blade szerver kerete modulárisház-felépítésű, és a maximális rackszekrény-sűrűségnél kisebb sűrűséggel is telepíthető. Az IBM BladeCenter™ például független keretekre épül, amelyeket rackszekrényenként 1–6 példányban lehet elhelyezni. Habár úgy tűnik, hogy a blade szerverek előnyeit csökkenti a szétosztásuk, valójában a megtakarításokat, a rendszer rendelkezésre állását és a telepítés sebességét növelni lehet így, különösen meglévő környezetbe történő telepítéskor. Sok szervertermet 2 kW/rack vagy alacsonyabb energiasűrűségre terveztek. Ha egy ilyen környezetbe 10–30 kW-os sűrűséggel telepítünk blade szervereket, a blade rackszekrények aránytalanul veszik igénybe az energiaellátó- és hűtőinfrastruktúrát, és végül az adatközpontnak lesznek olyan területei, amelyeket nem lehet használni az energia- és hűtési kapacitás teljes kihasználtsága mellett. Ezért a legtöbb adatközpontban gyakorlatilag nincs értelme a hellyel takarékoskodni blade telepítés során. Emiatt a tény miatt válik praktikussá és költséghatékonnyá a blade szerverek laza elhelyezése az adatközpontokban. A blade-ek maximális sűrűségű elhelyezése általában csak új, a nagy teljesítménysűrűség támogatására tervezett létesítményekben költséghatékony, amikor nagyméretű telepítésről vagy szigorú helymegszorításokról van szó. Ezért a blade telepítés meghatározó döntése az, hogy mennyire osszuk szét a blade kereteket a rackszekrények között, vagyis hogy mennyi keretet telepítsünk rackszekrényenként. A kiválasztott blade szerverek aktuális márkája és modellje a gyakorlatban korlátozhatja a szétosztást; néhány blade szerver például könnyen szétosztható, független kereteket használ, míg mások közös hátlapot használnak, ami nem teszi lehetővé a blade szerverek praktikus elosztását néhány telepítési fokozatot leszámítva. A témát részletesen tárgyalják a különböző blade szerver típusokhoz készült APC Application Note tanulmányok. Amikor a korábban említett öt telepítési alapmódszerhez különböző sűrűségű blade telepítéseket alkalmazunk, a 2. táblázat eredményeit kapjuk.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
10
2. Táblázat – A blade keretek sűrűségeinek és a blade telepítési módoknak különböző kombinációi, a javasoltak kiemelésével Keretek száma /rack
A terhelés elosztása
Kölcsönvett hűtés
Kiegészítő Hűtés
Nagy sűrűségű terület
Teljes szoba
1
A legtöbb adatközpont biztosítani tudja
Az összes adatközpont biztosítani tudja
Az összes adatközpont biztosítani tudja. Lehet több szomszédos blade rack.
Az alternatívákkal összevetve nem költséghatékony
Az alternatívákkal összevetve nem költséghatékony
2
Csak ha az adatközpontnak szokatlanul nagy hűtéselosztási kapacitása van
A legtöbb adatközpont biztosítani tudja, korlátozott lehet az egymás melletti rack használat
Az összes adatközpont biztosítani tudja. Megengedettek az egymás melletti blade rackszekrények
Az alternatívákkal összevetve nem költséghatékony Magasabb sűrűséget kell kitűzni az új zónákhoz és sorokhoz.
Az alternatívákkal összevetve nem költséghatékony. Magasabb sűrűséget kell kitűzni a teljes szobára.
3
Nem praktikus: a sűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
A legtöbb adatközpont biztosítani tudja, de egymás melletti rack telepítés általában nem praktikus
Légcsatornázott visszatérő levegő út szükséges. Megengedettek az egymás melletti blade rackszekrények
A maximális korlát jól megtervezett álpadlós hűtőrendszerekhez
Az alternatívákkal összevetve nem költséghatékony. Magasabb sűrűséget kell kitűzni a teljes szobára.
4
Nem praktikus: a sűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
Az adatközpontnak szokatlanul nagy hűtéselosztási kapacitással kell rendelkeznie, szigorúak a szabályok
A blade szerverek meghatározott kombinációjától vagy a kiegészítő hűtési megoldástól függ
A kiáramló meleg levegőt elszívó rendszerekre van szükség.
A kiáramló meleg levegőt elszívó rendszerekre van szükség. A szoba teljes átépítése szükséges.
5
Nem praktikus: a sűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
Nem praktikus: az energiasűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
Nem praktikus: az energiasűrűség meghaladja az ismert kiegészítő hűtések kapacitását
A kiáramló meleg levegőt elszívó rendszerekre van szükség
A kiáramló meleg levegőt elszívó rendszerekre van szükség. A szoba teljes átépítése szükséges.
6
Nem praktikus: a sűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
Nem praktikus: az energiasűrűség meghaladja egy átlagos adatközpont kapacitását
Nem praktikus: az energiasűrűség meghaladja az ismert kiegészítő hűtések kapacitását
Csak ha szigorúan korlátozott a hely. A sűrűség egyenletes elosztása rendkívül sokba kerülhet. Szabályokra lehet szükség.
A sűrűség elérésének rendkívül magas lehet a költsége. A szoba teljes átépítése szükséges. A kiáramló meleg levegőt elszívó rendszerekre van szükség.
Minimális költség
Minimális költség
Rackszekrényenként 210–420 ezer forint
Rackszekrényenként 2,1–4,2 millió forint
Rackszekrényenként 4,2–12,6 millió forint
Növekvő költség Könnyű
Eljárások szükségesek
Nem invazív a telepítés
Nagymértékű elektromos és gépészeti átépítés
A teljes szoba leállítása és átépítése szükséges
Növekvő telepítési komplexitás
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
11
A 2. táblázat azt mutatja, hogy a 6 elosztási sűrűségi szint és az 5 telepítési mód 30 kombinációjából körülbelül 11 javasolt és 7 olyan, amelyik határesetet jelent, így összesen 18 gyakorlati telepítési kombináció adódik. A legjobb megoldás kiválasztásához a felhasználói igények, a gyakorlati korlátok és a fennálló adottságok ezreinek kell megfelelnie ehhez a 18 kombinációhoz. Ez a megfeleltetés kimerítő analízist és szabályokat igényel, és szoftveralgoritmusként is megvalósítható, de a teljes leírása túlmutat a tanulmány keretein. Az analízis elvégzéséhez szükséges eszközök kifejlesztése során az APC néhány fontos megfigyelést tett:
•
Ha a telepítendő blade rackszekrények aránya a szobában lévő összes rack 25%-ánál többet tesz ki, a helyiség energiaellátó- és hűtőrendszerének teljes átépítésére lehet szükség. Ebből az következik, hogy egy ilyen kaliberű telepítésnél új helyiség építése ajánlott, hacsak nem lehetséges egy átépítés idejére leállítani az adatközpontot.
•
Az olyan adatközpontoknál, ahol 1–5 blade rack telepítését tervezik vonzó megoldásnak tűnik azok szétosztása a teljes sűrűségük 25–50%-ára (pl. kevesebb, mint 3 keret / rack), azért, hogy csökkentsük a telepítés költségét, és az adatközpont működésére gyakorolt hatását. A nagy sűrűség elérése a legtöbb adatközpont esetén sokkal többe kerül néhány extra szekrény használatánál.
•
Abban a gyakori helyzetben, amikor az adatközpont összes hűtési és energiaellátó kapacitása elegendő, kiegészítő hűtéssel, kis ráfordítás mellett, előre jelezhető módon növelhető a sűrűség.
Nem javasolt módszerek A következő lista olyan elavult módszereket és tevékenységeket sorol fel, melyeket az adatközpontüzemeltetők előszeretettel alkalmaznak. Ezek a megoldások nagyon keveset segítenek, sőt általában rontanak a helyzeten. A levegő hőmérsékletének csökkentése. Az egyik legegyszerűbb, és egyben legrosszabb dolog, amit a felhasználó tehet az az, hogy úgy próbálja megelőzni az adatközpont forró pontjainak kialakulását, hogy csökkenti a számítógépterem légkondicionálóinál beállított hőmérsékletet. Ez a tevékenység csökkenti a légkondicionálók kapacitását, jelentősen megnöveli a párásító vízfogyasztását, és drasztikusan csökkenti az adatközpont működési hatékonyságát (ezáltal jelentősen megnöveli a villanyszámlát). Ez mind bekövetkezik, és NEM oldja meg a problémát, mert az légelosztási, és nem a levegő hőmérsékletével kapcsolatos probléma. Padlórácsok. Egy másik logikus cselekedet az álpadlóban lévő perforált lap kicserélése olyan lapra, aminek kisebb a légellenállása. Ezek a lapok sokkal inkább hasonlítanak rácsokra a szokásos perforált lappal szemben. Ez a módszer elszigetelt rack esetén segíthet, de több mellékhatása is van, különösen, ha nagy számban alkalmazzák. Ilyen lapok használata a légáramlás csökkenését okozza egy átlagos adatközpont más részein, de ami fontosabb, jelentős és előre nem jelezhető változásokat okoz a lapok alatti légáramlásban. Erről a problémáról részletesebb leírás az APC 46-os számú, „Hűtési stratégiák extrém nagy sűrűségű rackszekrényekhez és blade szerverekhez” című tanulmányában található.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
12
Rack tetejére helyezett ventillátorok. Nagyon népszerűek a rackszekrények tetejére szerelt ventilátorpanelek annak ellenére, hogy jól megtervezett informatikai rack esetén nem nyújtanak előnyt. A szerverek túlmelegedése ugyanis nem a rackszekrényen belül jelenlévő forró levegő miatt van. A szerverek elején lévő légbeszívóknál lévő forró levegő az oka. Ezek a ventillátorok csak több hőt termelnek, és egy jól megtervezett adatközpontban még a hűtőkapacitást is lecsökkenthetik. Sok vásárló régi, hagyományos specifikációk szerint tervezi be a tetőventillátorokat, azok céljának megértése nélkül. Létezik néhány hatékony szekrényre szerelhető, ventillátorral ellátott eszköz, ezekről bővebben az APC 42-es számú, „A nagy sűrűségű szerverkiépítés okozta hűtési problémák megoldásának tíz lépése” című tanulmányában olvashatunk. Rackszekrények szigetelése. Néha a rackszekrényeket elszigetelik a soroktól egy nyitott területen azért, hogy az adott területen csökkentsék a sűrűséget, és hogy több szellőzőlapot lehessen egy rackszekrényhez rendelni. Azonban ezzel a megközelítéssel a forró kiáramló levegő az oldalaknál visszaáramolhat a szerverek levegőbeszívó részéhez. Összességében nem jár előnnyel a módszer. A teljesítmény növelésére sokkal előnyösebb a rackszekrényeket meleg- vagy hidegfolyosós elrendezésben tartani, és a nem telepakolt rackszekrényekben, a szerverek között vaklapokat (blanking panel) kell alkalmazni esetleg szélesebb hideg folyosókat, kiegészítő hűtőeszközöket és / vagy zárt melegfolyosót (Hot Aisle Containment System).
Összegzés Blade szerverek terhelése egy adatközpont áramellátó- és hűtőrendszerére nem elhanyagolható. Több módszer használatos a blade szerverek energia- és hűtésellátására. Az adott telepítéshez legjobb módszer a meglévő rendszer paraméterein és az adatközpont-üzemeltető igényein múlik. Ez a tanulmány a blade szerverek telepítéséhez kapcsolódó problémákat és választási lehetőségeket körvonalazza. Egy folyamatot mutatunk be, ami a telepítés módjának kiválasztásában segít, az igényekhez és szükségletekhez igazodva. Sok felhasználó nem érti a blade szerverek sűrűn telepítésének következményeit. Amikor a választási lehetőségeket és előnyeiket mérlegelik, a blade szerverek elosztását kínáló telepítések sok létesítményben vonzónak tűnnek, hiszen idő- és költségmegtakarítással jár, valamint kevésbé zavarja a folyamatos üzemelést.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
13
Hivatkozások 1)
46-os számú APC tanulmány – „Hűtési stratégiák extrém nagy sűrűségű rackszekrényekhez és blade szerverekhez”
2)
29-es számú APC tanulmány – „Rack Powering Options for High Density”
3)
49-es számú APC tanulmány – „Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms”
4)
42-es számú APC tanulmány – „A nagy sűrűségű szerverkiépítés okozta hűtési problémák megoldásának tíz lépése”
5)
76-os számú APC alkalmazási feljegyzés – „Configuring Data Centers to Support IBM BladeCenter Servers”
6)
75-ös számú APC alkalmazási feljegyzés – „Configuring Data Centers to Support HP BladeSystem p-Class Servers”
7)
74-es számú APC alkalmazási feljegyzés – „Configuration of InfraStruXure for Data Centers to Support Dell PowerEdge 1855 Blade Servers”
Néhány szó a szerzőről: Neil Rasmussen az American Power Conversion műszaki igazgatója és egyik alapítója. Az APC-nél Neil irányítja a világ legnagyobb költségvetésű, a létfontosságú hálózatok energiaellátásával, hűtésével és szekrényes infrastruktúrájával kapcsolatos kutatás-fejlesztési munkákat végző szervezetet. A fő termékfejlesztési központok Massachusettsben, Missouriben, Dániában, Rhode Islanden, Tajvanon és Írországban találhatók. Neil jelenleg az APC moduláris, méretezhető adatközpont megoldások kifejlesztésére irányuló munkálatait vezeti. Az APC 1981-es megalapítása előtt Neil az MIT-n szerzett villamosmérnöki diplomát, diplomadolgozatát egy Tokamak fúziós reaktor 200 MW-os tápellátásáról írta. 1979 és 1981 között az MIT Lincoln Laboratóriumában dolgozott, ahol lendkerekes energiatároló megoldásokkal és napenergiás rendszerekkel foglalkozott.
©2009 American Power Conversion.Minden jog fenntartva.A tanulmány sem egészében, sem részlegesen nem használható fel, nem reprodukálható, nem másolható, nem továbbítható és nem tárolható adatlekérdező rendszerekben a szerzői jog tulajdonosának írásos engedélye nélkül. www.apc.com Rev 2005-0
14
