Trendy w centrach danych: rosnąca gęstość mocy
Na poziomie projektowania centrum danych ważnym trendem jest poprawa gęstości mocy.Ze względu na ograniczenia przestrzenne centrum danych, musi ono działać wydajniej, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię i kosztom.Oczywiście zainwestowanie większej ilości środków w każdy stojak jest bardzo praktycznym rozwiązaniem.Jednak, oprócz nieodłącznych korzyści, zwiększenie gęstości mocy wiąże się również z pewnymi problemami i wyzwaniami, które muszą rozwiązać niektórzy operatorzy centrów danych.
Trend gęstości mocy
Niska gęstość mocy jest często utożsamiana z niską wydajnością.Tak cenne zasoby kosmiczne są zużywane tylko przez tak niewiele zasobów sprzętu IT, a także musi pochłaniać więcej kosztów utrzymania sprzętu.Ben Kuglin, dyrektor finansowy i współzałożyciel colovore, dostawcy usług hostingowych o wysokiej gęstości z siedzibą w Santa Clara, podkreśla: „Obecnie szafy wdrożone przez klientów typowych centrów danych mają moc około 8-12 kW na szafę. niektórych centrów danych jest wyższe, zjawisko prawie 20 + kW jest nadal rzadkie w przypadku najbardziej intensywnych aplikacji do analizy i przetwarzania dużych zbiorów danych.Jednocześnie nadal istnieją typowe centra danych w niektórych obszarach przybrzeżnych w Stanach Zjednoczonych. 4 – 5 kW (co zostało zrewidowane 10 lat temu).”
W zarządzanej przestrzeni koszt obsługi tylko niskiej gęstości mocy jest bardzo wysoki, ponieważ w pełni wynajęte miejsce w szafie może nie zostać wykorzystane ze względu na brak wystarczającego zasilania.Mimo że w szafie znajduje się duża liczba urządzeń, możliwości obsługi infrastruktury w zarządzanej przestrzeni nie są zgodne.„Klienci mogą łatwo wdrożyć 8–10 kW na szafę w swojej istniejącej infrastrukturze serwerowej, ale ponieważ większość centrów danych jest zaprojektowana do obsługi tylko 4–5 kW, muszą wdrożyć sprzęt działający na połowie szafy w różnych szafach, w przeciwnym razie nie będą mogli dobrze wdrożyć chłodzenia. klienci zapłacili za cały regał, mimo że wykorzystują tylko połowę zasobów obciążenia regału. To bez wątpienia marnotrawstwo.”
Jednym z najbardziej oczywistych ograniczeń gęstości mocy jest infrastruktura dystrybucyjna.Zarówno zasilanie dostarczane przez przedsiębiorstwo, jak i poziom urządzeń do tworzenia kopii zapasowych w centrum danych będą miały wpływ na gęstość mocy.Na każdy wat mocy dostarczanej przez dostawcę, centrum danych musi mieć wystarczającą liczbę zasilaczy i generatorów diesla, aby utrzymać swoją zdolność operacyjną w przypadku awarii zasilania.Oczywiście okablowanie, jednostki dystrybucji zasilania (PDU) i tak dalej dostarczają zasilanie do specjalnych szaf.Kuegelin zwrócił uwagę, że „większość centrów danych nie ma dużej mocy do zasilania swoich obiektów, więc mają nadzieję na pozyskanie większych zasobów energii od publicznych przedsiębiorstw energetycznych i rozbudowę swojej podstawowej infrastruktury (infrastruktura elektryczna i mechaniczna, generatory, urządzenia do dystrybucji energii itp.) w centrum danych Kosztuje dużo pieniędzy. Dlatego uzyskanie większej mocy i kosztów to dwie ważne zmienne dla centrum danych.”
Być może jednak pilniejszą potrzebą, przed którą stoi centrum danych, jest chłodzenie: każdy wat energii zużywanej przez sprzęt wytworzy jeden wat ciepła odpadowego, które należy usunąć, aby utrzymać temperaturę roboczą wymaganą przez centrum danych.Jest to również największe wyzwanie, którego centrum danych ma nadzieję uniknąć, gdy początkowo nie zamierza umieszczać sprzętu w wyższej gęstości.„W miarę zwiększania gęstości na poziomie szafy w centrum danych serwery nieuchronnie będą generować więcej ciepła, więc potrzebne jest również więcej chłodzenia” – powiedział Kuglin.„Infrastruktura chłodząca jest bardzo droga, ale największym wyzwaniem może być próba przekształcenia starych centrów danych. Większość tych starych centrów danych ma niskie dachy na początkowym etapie budowy. W wielu przypadkach nie ma prostego sposobu na poprawę gęstości Istnieje kilka metod innych niż rozbiórka, ale jest to bardzo trudne w przypadku centrów danych, zwłaszcza gdy jeszcze goszczą niektórzy klienci.”
Niestety, w przypadku tradycyjnych przedsiębiorstw zajmujących się centrami danych przekształcenie centrum danych w centrum danych o większej gęstości oznacza, że ich obiekty centrów danych mają niewielki praktyczny potencjał do dalszego zwiększania mocy obliczeniowej, z wyjątkiem oczekiwania na poprawę wynikającą z prawa Moore'a dotyczącego półprzewodników.Jednak ta metoda wymaga zakupu nowego sprzętu IT, lepszej technologii procesowej, a wraz z ciągłym postępem prawa Moore'a można osiągnąć wyższą wydajność, co może zająć około dekady.Kuglin zwraca uwagę, że w tym przypadku „Dostawcy hostingu mogą po prostu korzystać z „rozproszonego obciążenia” lub zmusić klientów do korzystania z infrastruktury na połowie szafy. Jest to jednak oczywiście nie do utrzymania. W końcu zabraknie im miejsca, zasobów zasilania i chłodzenia podczas odświeżania serwerów klienckich."
Skonsolidowana infrastruktura zapewnia większą gęstość mocy
Promowanie większej gęstości można podsumować jako długoterminową integrację infrastruktury: zasadniczo, pakowanie większej ilości zasobów komputerowych w mniejsze wolumeny można zrealizować poprzez istniejące trendy w centrach danych, takie jak przyjęcie technologii wirtualizacji, serwerów kasetowych i mikroserwerów.Integracja infrastruktury „odgrywa bardzo pozytywną rolę w wydajności operacyjnej centrum danych”, powiedział Kuglin, „Ponieważ fizyczny rozmiar wdrożenia jest mniejszy, uprawnienia zarządcze menedżerów IT są bardziej ograniczone. Gdy liczba serwerów jest mniejsza zmniejszone o 30-50%, oszczędności w całkowitej mocy będą bardziej znaczące."
Takie podejście ma na celu zmniejszenie całkowitej mocy centrum danych poprzez zwiększenie mocy na poziomie szafy (ma podwójną korzyść, ponieważ zmniejsza również wymagania dotyczące chłodzenia).„W rzeczywistości zapotrzebowanie na energię każdego serwera znacznie wzrosło, ale ogólnie można zmniejszyć całkowitą moc, ponieważ potrzeba mniej serwerów. Właśnie dlatego centra danych o wysokiej gęstości stały się tak ważne. Są one kluczem do integracji całą infrastrukturę. Dzisiejsze serwery mogą z łatwością osiągnąć od 500 W do 1 W na jednostkę szafy Kilowaty! ”
Rozpraszanie ciepła spowodowane wysoką gęstością
Oczywiście wyższą wydajność można osiągnąć dzięki dużej gęstości.W każdym stelażu mieści się jak najwięcej sprzętu, aby pomóc centrum danych zaoszczędzić koszty, powierzchnię i rozwiązywać jak najwięcej problemów związanych z zarządzaniem.Ale dobre rzeczy należy zważyć: w tym przypadku spowoduje to problemy z chłodzeniem.Wdrożenie o niskiej gęstości zwykle wykorzystuje chłodzenie powietrzem, aw większości obszarów Jednak wraz ze wzrostem gęstości mocy w centrum danych chłodzenie powietrzem staje się zbyt drogie i zaporowe.
W porównaniu z równomiernie rozłożonym bezpośrednim źródłem chłodzenia, rozwiązanie wytwarzania ciepła jest bardziej zbliżone do dostarczania źródła punktowego: wytwarzanie ciepła wynika z poziomu szafy, serwera, a nawet procesora.„Wydajność przetwarzania poziomu chipów serwera wydaje się stale rosnąć, ale w pewnym momencie będą potrzebować wewnętrznego chłodzenia i natychmiast wdrożyć chłodzenie w pobliżu serwera, aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi ciepła”.Dlatego chłodzenie powietrzem tylko dla jednego punktu może nadal nie wystarczyć.Aby zapewnić większą wydajność chłodzenia, należy wykorzystać zasoby wodne (lub inne płyny).Musi jednak poświęcić część zdolności przesyłowych infrastruktury i istnieją pewne trudności w usprawnieniu wdrażania, takie jak ścisła izolacja wody chłodzącej od elementów elektronicznych sprzętu.
Wdrożenie wodnego rozwiązania chłodzącego może spowodować pewne problemy, zwłaszcza w przypadku starych centrów danych, a istniejąca infrastruktura musi zostać przekształcona.Jednak w przypadku nowych obiektów, które mogą obsługiwać rosnącą gęstość mocy, wodne rozwiązanie chłodzące może zapewnić wydajność chłodzenia wszędzie tam, gdzie jest to potrzebne, a nie tylko utrzymywać stabilność całego pomieszczenia Temperatura jest wystarczająco niska, aby zapewnić ogólną temperaturę roboczą serwera przestrzeń.Schematy takie jak kanał gorący / kanał zimny mogą dawać pewne pole manewru dla powietrza chłodzącego, ale ten schemat ma również swoje ograniczenia.Wreszcie, wraz z ciągłym ulepszaniem wymagań dotyczących wysokiej gęstości centrum danych, technologia namaczania może stać się niezbędną technologią.Obecnie niektóre firmy dostarczają produkty i pakiety w tym zakresie. Zawiera nieprzewodzący płyn i wkład płynu chłodzącego do obudowy serwera.
Zwroty o wysokiej gęstości
Dla klientów, niezależnie od tego, czy są to klienci usług zarządzanych, czy operatorzy centrów danych, wysoka gęstość może zapewnić im ważne i lukratywne zwroty w postaci całkowitego kosztu posiadania (TCO).Kuglin powiedział: „Kiedy firma może skonsolidować swoją infrastrukturę IT do zwirtualizowanych serwerów kasetowych, może natychmiast zaoszczędzić ponad 20% do 30% kosztów operacyjnych i 4-5 kW starszego wdrożenia na szafę. koszt energii wymagany do umieszczenia serwerów w miesięcznej szafie oraz redukcja kosztów połączeń krzyżowych i przełączników w górnej szafie.”Dla klientów usług zarządzanych i operatorów centrów danych oznacza to dalsze zwiększanie dostępnej przestrzeni istniejących szaf, ukazując kłopoty i koszty budowy nowego centrum danych, a korzyści z tego płynące to nie tylko bezpośrednie oszczędności.
Przedsiębiorstwa, które chcą zachować swoje stare budynki centrum danych lub obrać ścieżkę hostingu, w związku ze wzrostem cen energii i wzrostem zapotrzebowania na usługi IT, muszą poprawić wydajność i zaoszczędzić miejsce na ziemi i szafie.Dlatego wdrażanie mocy o wysokiej gęstości w centrach danych jest głównym trendem, ale jest także wyzwaniem: należy zbudować większą pojemność w szafach typu rack Sprzęt do dystrybucji zasilania, infrastruktura tworzenia kopii zapasowych i wydajność chłodzenia również muszą zapewniać odpowiednie wsparcie wdrożeniowe utrzymanie temperatury roboczej zarządzania.Chociaż metoda chłodzenia może nie być obecnie bardziej powszechnym trendem, stanie się bardziej powszechna, ponieważ metoda chłodzenia powietrzem stopniowo staje się mniej praktyczna i przystępna cenowo w środowisku o dużej gęstości.Jednak niezależnie od tego, czy od nadmiernego chłodzenia powietrzem do Jak długo trwa metoda chłodzenia cieczą, a gęstość mocy centrum danych niewątpliwie będzie nadal rosła, ponieważ przedsiębiorstwa starają się maksymalizować swoje zasoby.