Исследования в области энергопотребления и операционной эффективности в ЦОД и серверных, и их практическое применение: зарубежный опыт

Технический комитет общества постоянно исследует условия функционирования систем охлаждения и потребление энергии ЦОДов в изменяющихся современных условиях и публикует свои исследования в виде книг.  Толщина этих книг  от 50 до 150 страниц.

За последние несколько лет Общество выпустило несколько гидов для компаний, строящих ЦОДы, а также руководителей сотрудников дата-центров.

Первая книга, «Гид по температурной среде дата-хранилищ», содержит всю информацию о том, какой температурный режим надо поддерживать в ЦОДах и почему. Вторая и третья содержат важную информацию об энергопотреблении и охлаждении разного оборудования дата-центра, а также базовые сведения о том, какие требования к дизайну Дата-центра необходимо предьявить.

Четвертое и пятое пособия рассказывают о водяном охлаждении для дата-центров и об оборудовании, оптимально потребляющем энергию, что очень важно для больших дата-центров.

Шестой гид рассказывает о требованиях к структуре и шуму в дата-центрах. Седьмой рассказывает о построении ЦОДов высокой плотности, а восьмой – о порошковом и газовом пожаротушении в ЦОД.

Ниже предлагаем вашему вниманию семь советов ТК Общества тем, кто собирается приступить к построению дата-центра.

1 – Целостный, комплексный подход: оптимизация и компромиссы

Различные индустриальные сферы имеют свои приоритеты и акценты: ИТ, дизайн и строительство, обслуживание строений.

Очень важно оценить свои размеры заранее и создать дизайн дата-центра согласно вашим нуждам. В процессе планировки и строительства необходимо комплексно подойти к требуемым ресурсам: вычислительным мощностям, серверам, пространству серверной и общим возможностям здания по обслуживанию и обеспечения ресурсами вычислительные мощности. При планировании нужно принять во внимание следующие параметры:

• Сервера
• Связь
• Энергопотребление
• Охлаждение
• Пространство

Нужно провести анализ текущих возможностей и экстраполировать будущий рост и принять во внимание три поколения ИТ-оборудования

Обычно самую большую сложность вызывают энергетические ресурсы и охлаждение. Оборудование, связанное с энергопотреблением и охлаждением обычно работает 15-25 лет, компьютеры живут меньше – 3-5 лет. Поэтому мы видим диспропорцию в работоспособности. И чтобы не было этой проблемы, обслуживающее оборудование должно быть способным обслуживать несколько поколений ИТ оборудования. Иначе каждые 3-5 лет вам придется тратиться еще и на замену обслуживающего оборудования.

Нужно составить план для каждого клиента, в котором все параметры учтены с первого дня его  работы и на три поколения ИТ-оборудования.

Также, очень важным вопросом является уровень надежности. Большинство дата-центров сегодня делаются на один уровень. Но не все приложения должны быть на высшем уровне надежности дата-центра.

2 – Используйте при работе спецификации и руководства по стандартизации от ASHRAE

Большинство дата-центров сегодня работают при температуре 20С и ниже. В руководстве от ASHRAE говорится, что дата-центры вполне могу работать при температуре до 27 С. Если вы поднимите температуру в своих дата-центрах, то вам придется тратить меньше на охлаждение и энергопотребление. ASHRAE получил согласие основных вендоров, разрабатывающих и продающих оборудование для дата-центров, по температурному режиму.

Работа на более низких температурах – это потеря энергии.

3 – Использовать данные по поддержке по актуальной загрузке техники, а не по тому, что написано на бирке сзади.

Сегодняшнее ИТ-оборудование из-за радикальных изменений в ПО, и с появлением виртуализации испытывает двойные, и даже тройные нагрузки. Это не теория – это общий сдвиг парадигмы.

Документация данного оборудования может говорить об определенных объемах выброса тепла, а на самом деле выработка тепла может увеличиться. Поэтому ASHRAE просит всех производителей создавать таблицу характеристик своего оборудования, в которой бы содержалась следующая информация:

1)      Стабильный объем выработки тепла в ваттах,

2)      Максимальный и номинальный выброс воздуха в обычных условиях.

3)      Вариации этих же данных при работе оборудования в разных конфигурациях.

4 – Пользуйтесь всеми способами экономить по максимуму.

Можно, например, активно экономить на охлаждении.  Вы можете сэкономить на охлаждении, если вы поднимете температуру в своих ЦОДах до 27 градусов. Рабочие температуры 24-26С позволяют сэкономить в энергопотреблении до 31%

Можно упростить охлаждение с помощью более простой подачи воздуха – если у вас на улице температура, удовлетворяющая параметрам – можно просто загонять прохладный воздух вентиляторами. Но здесь есть несколько вопросов, требующих уточнения:

Такая система требует установки и поддержания системы фильтров для очистки наружного воздуха.

Требуется больше исследований по влиянию загазованности на работу дата-центра

Потеря контроля над влажностью

Любой воздух, который попадает в ЦОД, должен быть фильтрован, и нужной температуры и влажности. Согласно требованиям ASHRAE

Эти вопросы могут быть решены, если о них подумать заранее, а также если поддерживать нужное оборудование в рабочем состоянии.

5- Походите к энергоснабжению, охлаждению и связи как к сервису

Существует стандартный документ – соглашение об уровне обслуживания (Service Level Agreement — SLA) – это документ о том уровне обслуживания, которого ожидает клиент. В нем должны быть перечислены метрики, по которым определяется уровень сервиса, а также, те меры, которые должны быть приняты в случае невыполнения этих обязательств и наказание за это невыполнение. В документе должен быть определен уровень энергоснабжения, охлаждения и  сетевого подключения для каждого кластера или зоны. Нужно определить:

Время наработки на отказ

Профиль нагрузки (величина и степень варьированности)

Уровень сервиса (вольтаж и температурные колебания)

Максимально возможное время простоя.

6 – Организация воздушных коридоров

Утечка воздуха связана с:

1)      Фальшполом (между частями перекрытий)

2)      Незащищенным фальшполом (через отверстия для кабельных соединений)

3)      Неправильно расположенными выходами для воздуха.

7 – Правильно рассчитывайте размер и все аспекты: энергопотребление, охлаждение и обслуживание сетевого соединения.

• Выбирайте оборудование, которое работает эффективно при частичной нагрузке.
• Используйте технологии распределения нагрузки
• Поищите возможности минимизировать потребление энергии чиллера.
• Подумайте над трубами большего диаметра, чтобы понизить давление.
• Системы охлаждения башенной конструкции более эффективны, чем те, которые не используют водяного охлаждения. Но башни требуют большого объема воды.

Главное – выбрать правильный размер компонентов, от этого зависит надежность, загрузка и обслуживание. Будет ли ваш дата-центр иметь запасные мощности для перераспределения нагрузки, будет ли он загружен полностью, как? Размещение:  в стойках,, на полках, на полу

Есть ли необходимость особой конфигурации «железа» (CPU, RAM, HDD)?

Какое будет соотношение загрузки серверов: простой  против полной загрузки, ПО, виртуализция, конфигурация сети.

Система охлаждения обычно работает на неполной загрузке круглые стуки, поэтому выбор оборудования в данном случае очень важен. Вам нужно решить, какое оборудование для кондиционирования вы будете использовать:

CRAC & CRAH девайсы, кулеры, насосы, чиллеры, охлаждающие тауеры, сухие кулеры или прецизионные кондиционеры, приборы, поддерживающие уровень влажности, приборы вентиляции.

Какое бы вы не выбрали, его нужно оптимизировать не только само по себе. Но и в комплексе со всем остальным оборудованием дата-центра.

Использование модульной системы поможет планировать загруженность и рассчитать необходимые мощности, она помогает сделать систему более гибкой. Вы сможете рассчитать потребление энергомощностей и необходимый объем охлаждения на весь дата-центр, основываясь на запуске одного модуля. Модульная систем позволит избавиться от ненужного оборудования и отложить капиталовложение до того момента. Когда вам действительно понадобятся дополнительные мощности.

Документы ASHRAE позволяют ежегодно повышать экономичность системы охлаждения за счет исследований в области оптимизации условий работы различных систем оборудования в связке. Комплексный подход к ЦОДу позволяет максимально оптимизировать его работу благодаря интеграции, казалось бы, различных сфер его существования в единое целое.

По докладу Дона Бити на конференции DatacenterDynamics 2009