انواع مختلف مراکز داده ماژولار پیش ساخته

مقدمه

تا کنون از اصطلاحات بسیاری با تعاریف و محدوده‌های مختلف، برای توصیف سیستم ها و زیرسیستم های مراکز داده‌ ماژولار پیش ساخته در کارخانه، استفاده شده است. در زیر لیستی از این اصطلاحات آمده است :

• کانتینری
• مستقل
• ماژولار
• پیش ساخته
• قابل حمل
• متحرک
• منطقه ای
• صفحه ای

به دلیل هم پوشانی و مبهم بودن تعاریف، این اصطلاحات باعث ایجاد سردرگمی شده و بحث های ناکارآمدی به دنبال دارد.

یک مرکز داده‌ ماژولار پیش ساخته که در این گزارش مطرح شده، مرکز داده‌ای است که:

1. متشکل از حداقل یک مجموعه مونتاژ شده از زیرسیستم های از پیش مهندسی شده، سرهم شده در کارخانه و از پیش تست شده می باشد. در روش های سنتی این مجموعه به صورت جدا از هم در محل پروژه نصب می‌شد.

2. نصب شده بر روی صفحه یا داخل یک محفظه

 در عین حال که مزیت های بکارگیری این نوع مرکز داده در گزارش ” ماژول های پیش ساخته‌ی سرمایش و برق برای مراکز داده”[1] به طور مناسبی مستند‌سازی شده، اما کمبود یک زبان مشترک و سیستمی در طبقه بندی این نوع مراکز داده باعث سردرگمی در تفاوت میان ویژگی ها و کاربردهای انواع مختلف آن شده است.

این گزارش چارچوبی برای دسته بندی انواع مختلف مراکز داده ماژولار و پیش‌ساخته بر مبنای 3 ویژگی مهم ارائه نموده که باعث برطرف شدن ابهام ها می‌شود. این تعاریف  و دسته بندی ها در کنار راهنمایی برای انتخاب راهکار متناسب با الزامات کسب و کار ارائه شده است. شکل 1، سه ویژگی مهمی که در کنار هم، معرف اغلب مراکز داده ماژولار پیش ساخته بوده را به تصویر کشیده است.

شکل 1: چهارچوبی برای طبقه بندی انواع مختلف مراکزداده‌ی پیش ساخته

دلیل آن که در تقسیم بندی مرکز داده ماژورلار، بر اساس واحدهای عملکردی ملاک آنست که شاید مراکز داده به دلیل ظرفیت مصرف نشده از تاسیسات فعلی، تنها به یک منبع مشخص (تنها قدرت یا تنها سرمایش) نیاز داشته باشند. دلیل دیگر آنست که برای عملیات و نگهداری هر واحد، به کارمندان مختلف با مهارت های متفاوت نیاز است(مانند کارکنان تاسیسات و کارکنان فاوا، اپراتورهای مکانیکی و اپراتورهای برق). دلیل آخر، محدودیت فضای فیزیک با توجه سطح اشغال شده توسط ماژول‌ها می باشد. پارامتر شکلی، دومین ویژگی کلیدی است که مراکز داده ماژولار پیش ساخته برمبنای آن از یکدیگر تمیز داده می شوند. دلیل انتخاب این ویژگی بر مبنای نوع کاربرد مرکز داده ماژولار است. شاید نیاز باشد که مرکز داده به منظور برطرف نمودن نیازهای کاری، به صورت موقت، متحرک باشد یا شاید با توجه به میزان ظرفیت، محدود شده باشد. (به عنوان مثال سیستم قدرت در یک محفظه ISO معمولا با ظرفیت حدود 500 کیلو وات محدود شده است. اما طراحی صفحه ای، توانایی پشتیبانی از ظرفیت های بالاتر را دارد).

ویژگی متمایز کننده سوم پیکربندی می باشد. بلوکهای کاربردی پیش ساخته در پیکربندی های متفاوتی به کار گرفته می شوند. در برخی از مراکز داده پیش ساخته، ترکیبی از ماژول های پیش ساخته و سنتی ( مثلا بلوک های ماژول قدرت و سرمایش به همراه فضای IT سنتی) استفاده می شوند.  در برخی دیگر مرکز داده به صورت کامل پیش ساخته می باشد. یعنی تمام سه بلوک کاربردی (قدرت، سرمایش و IT) به صورت پیش ساخته می باشد. در نهایت، مرکز داده پیش ساخته شاید به شکل میکرومرکز داده باشد که واحدهای IT، قدرت و سرمایش در داخل یک محفظه جمع شده باشند.

این 3 ویژگی متمایز کننده (بلوک های کاربردی، پارامتر شکلی، پیکربندی) در قسمت های بعدی با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار می گیرند.

بلوک های عملکردی :

عملکرد مرکز داده را می توان به 3 قسمت عمده تقسیم بندی نمود.

• سیستم قدرت
• سیستم سرمایش
• فضای IT

ماژول های مرکز داده برخی مواقع چندین عملکرد را دارا می باشند. (مانند آنچه میکرو مرکز داده انجام می دهد) اما معمولا هر کردم از ماژول ها یک عملکرد مشخص در مرکز داده دارند. دلایل این موضوع در زیر آمده است :

• ماژول پیش ساخته تنها، برای برآورده کردن یک نیاز بدلیل ظرفیت مصرف نشده در تجهیزات موجود، مورد استفاده قرار گرفته است. (تنها قدرت، تنها سرمایش یا تنها فضایIT)
• ظرفیت IT بیشتری به نسبت آنچه که میکرو مرکز داده تامین می کند نیاز می باشد و در نتیجه به فضای IT تنها نیاز است.
• الزام به جداسازی فضای کاری کاکنان مجموعه (IT، مکانیکی، الکتریکی) به منظور کاهش خطرات انسانی.
• به میزان فضای اشغال شده بهینه نیاز باشد. در نتیجه ماژول هایی با عملکرد ویژه، می توانند ظرفیت بیشتری ارائه داده و توان (kW) در متر مربع بیشتری را تامین نمایند.

قدرت :

ماژول قدرت پیش ساخته (تصویر 2) به منظور تامین توان عمده مرکز داده طراحی شده است. ماژول قدرت می تواند برق ماژول IT یا قدرت یک فضای IT سنتی داخل یک ساختمان را تامین نماید. زیرسیستم های معمول داخل یک ماژول قدرت شامل تابلوهای تقسیم برق، ATS، UPS به همراه باتری های مربوطه، مبدل ها و تابلوهای توزیع می باشد. علاوه بر اینها، سیستم های پشتیبانی نظیر روشنایی، حفاظت، سرمایش که در مراکز داده محفظه ای (از نظر پارامتر شکلی) وجود دارند. ژنراتورهای آماده به کار معمولا ماژول های جدایی دارند که می توان آن را با ماژول قدرت یکپارچه نمود.

شکل 2: نمونه ای از بلوک عملکردی قدرت

سرمایش :

امروزه مراکز داده، طیفی از معماری سرمایش برای پشتیبانی از فضای IT خود بر مبنای میزان محدودیت های هزینه، بازده، قابلیت اطمینان و … استفاده می کنند. موقعیت جغرافیای (آب و هوا) مرکز داده نیز عامل مهمی برای مشخص نمودن راهکار بهینه می باشد. ابزار TradeOff اشنایدر الکتریک، “محاسبه‌گر PUE حالت بهینه‌ساز سرمایش” برای مشخص نمودن میزان هزینه بهای معماری های مختلف سرمایش کمک می کند. گزارش “فناوری های مختلف برای سرمایش مرکز داده “[2] جزئیات بیشتری برای راهکارهای سرمایش مختلف ارائه داده است. در سطح بالا، زیرسیستم های داخل ماژولهای سرمایش پیش ساخته در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1: زیرسیستم های معمول در یک ماژول سرمایش پیش ساخته

ماژول دستگاه سرمایش	ماژول دستگاه DX	ماژول هوای غیرمستقیم	ماژول هوای مستقیم
چیلر هوا-خنک	کندانسور هواخنک/ خنک کننده خشک	مبدل های هوا به هوا	فیلترهای هوا
پمپ ها/ درایو ها	پکیج پمپ	خنک سازی تبخیری	خنک سازی تبخیری
تانک ذخیره		پشتیبانی DX	پشتیبانی DX
کولر خشک/ کولر تر		فن ها	فن ها
		داکت ها	داکت ها

 

تصویر 3 ماژول هیدرودینامیک شامل پمپ ها، VFDها، سیستم مدیریت و همچنین سیستم ارتباطات برای یک ماژول چیلر هواخنک نشان داده شده است.

شکل 3: نمونه ای از بلوک عملکردی سرمایش

فضای IT

فضای IT پیش ساخته در حقیقت خانه تجهیزات IT می باشد. این فضا همچنین خانه زیرساخت های پشتیبانی برای توزیع قدرت و هوا برای تجهیزات می باشد. فضای IT پیش ساخته محیط کاری کارکنان قسمت IT می باشد که بیشتر زمان خود را در این محیط می گذرانند. معمولا ماژول IT از زیرسیستم های زیر تشکیل شده است :

• رک هایIT برای نگه داشتن تجهیزات IT
• واحدهای توزیع قدرت (PDUها)
• PDUهای رک
• سیستم توزیع هوا (CRAHها، CRACها، داکت های هوا، …)
• سیستم رطوبت و رطوبت زدا
• زیرساخت سیم کشی / مدیریت کابل
• سیستم شناسی و اطفاء آتش
• روشنایی
• سیستمهای حفاظتی

علاوه بر داشتن سیستم های پیش مهندسی شده و یکپارچه، قراردادن تجهیزات IT در یک ماژول مزیت های دیگری نیز بدنبال دارد. از جمله اینکه جریان های هوایی سرد و گرما از یکدیگر جدا می شوند که این موضوع در اثربخشی و بازده توزیع هوا بسیار مهم می باشد. تصویر 4 نمونه ای از یک ماژول فضای IT که دربردارنده 10 رک و سیستم های پشتیبانی می باشد است. اما دیگر پارامترهای ظاهری وجود دارد که باعث افزایش ظرفیت رک خواهند شد.

شکل 4: نمونه ای از بلوک عملکردی فضای IT

در ارتباط با بهینه سازی هزینه های ماژول‌های فضای فاوا، یک قانون کلی وجود دارد که عبارتست از:

افزایش تراکم IT در هر رک، معادل افزایش حساسیت کل فضای تجهیزات فاوا مرکزداده است زیرا که ظرفیت هر ماژول افزایش یافته است.

پارامتر شکلی :

مراکز داده پیش ساخته می تواند در چندین نوع پارامتر شکلی  (پارامتر شکلی  به معنی  نوع ساختار،  اندازه و شکل) استفاده شود. ظاهر یک راه حل مشخص، تاثیر بسیاری بر توانایی جابجایی، مکان قرارگیری آن و موقعیت آن (اینکه در محوطه داخلی یا بیرونی یا اینکه در طبقه همکف یا بالاتر باشد ) می گذارد. 3 شکل عمومی برای ماژول های مرکزداده در زیر آمده است :

• کانتینرهای ISO
• محفظه ای
• نصب شده بر روی صفحه

اینکه کدام شکل یا ترکیب شکل های مختلف برای پروژه مرکز داده مناسب است وابسته به یک سری ویژگی ها مانند توانایی جابجایی، ظرفیت، توسعه‌پذیری و غیره، می باشد. در جدول 2 مقایسه هر کدام با معیارهایی چون موقیعت، مکان و جایجایی به صورت خلاصه آمده است. علاوه بر این، پارامتر شکلی ماژول بر ظرفیت ماژول نیز تاثیر می گذارد زیرکه ابعاد مشخصه ماژول میزان تجهیزاتی که داخل آن قرار میگیرد را معین می کند.

اینها و دیگر ویژگی های در بخش های بعدی به همراه مثال های مربوطه بیشتر مورد بررسی قرار میگیرند.

جدول 2: ویژگی های فاکتور شکلی معمول

	موقعیت	قرارگیری	حمل و نقل
کانتینرهای ISO	معمولا در محوطه بیرونی	نصب بر روی لایه بتونی یا دیگر پی ها	دارای ابعاد استاندارد برای حمل با کشتی یا قطار یا کامیون
محفظه ای	هم محوطه داخلی و هم بیرونی، وابسته به رایط آب و هوایی و کاربرد	حمل به صورت مجزا و مونتاژ در محل نصب، نصب بر روی لایه بتونی یا دیگر پی ها	در صورت مجزا بودن نیاز به آماده سازی برای حمل و نقل، ممکن است به مجوزهای تحویل نیاز باشد، بسته به میزان پهنا ممکن است در حمل، به کمک فردی دیگر نیاز باشد.
نصب شده بر روی صفحه	معمولا فضای داخلی	اغلب مستقیما بر روی کف اتاق	نیاز به آماده سازی برای حمل و نقل، ممکن است به مجوزهای تحویل نیاز باشد، بسته به میزان پهنا ممکن است در حمل، به کمک فردی دیگر نیاز باشد.

 

کانتینر ISO:

کانتینرهای ISO محفظه های حمل ونقل فولادی استاندارد می باشند که برای جابجایی ایمن، کارآمد و مطمئن مواد از نقطه ای به نقطه  دیگر بوسیله کامیون، قطار و کشتی استفاده می شود. استانداردهای ISO متعددی وجود دارد که کانتینرهای حمل را از جنبه های ابعاد، نوع، مشخصه های جفت شدن گوشه ها، نحوه قلاب اندازی برای بلند کردن، نحوه تشخیص و علامت گذاریا تنظیم می کنند. این استانداردها باعث ساده سازی و استاندارد شدن جابجایی و انتقال کانتینرها می شود.

استاندارد فضای اشغالی کانتیرنها برای ماژول های مرکز داده مقادیر زیر می باشد:

• 20 ft × 8 ft (10 m × 2.44 m)
• 40 ft × 8 ft (2 m × 2.44)

ارتفاع کانتینرهای 20 و 40 فوتی 8.6 فوت ( متر2.591) می باشد. البته برخی کانتینر ها دارای ارتفاع 9.6 فوتی (2.896 متر) می باشند. معمولا کانتینرهای دارای ارتفاع بیشتر در مواردی کاربرد دارد که احتیاج به انعطاف پذیری بیشتری برای قراردادن تجهیزات در داخل ماژول می باشد.

زمانیکه کانتینر به عنوان ماژول مرکزداده مورد استفاده قرار می گیرد اصلاحات زیر بر روی آن انجام می شود:

• بریدگی هایی برای قرار گیری درب و تجهیزات نصبی
• تجهیزات نصب شده که به بالا یا اطراف کانتینر نصب می شوند.

با اینگونه اصلاحات، کانتینر دیگرISO  نخواهد بود. به عنوان نمونه نمی توان این کانتینر را در کنار یا بالای کانتینر های دیگر قرار داد. با این وجود داشتن فضای اشغالی استاندارد یک کانتینر ISO درمقایسه با یک کانتینر غیر ISO، باعث راحتی در حمل و نقل، جابجایی و قرارگیری در مکان خاص می شود، که این امر باعث کاهش هزینه های نصب خواهد شد. از طرف دیگر اصلاح یک کانتنر ISO هزینه بسیار پاینتری نسبت به ساخت و نصب یک کانتینر جدید از ابتدا خواهد داشت.

ماژول های کانتینر ISO معمولا دارای محدودیت عملکردی تا حداکثر ظرفیت حدود kW 500 برای سیستمهای سرمایش و قدرت  و kW 200-250 برای اتاقهای IT می باشند. میزان ظرفیت ماژول IT بر مبنای تعداد رک IT که می تواند در داخل کانتینر قرار بگیرند محاسبه می شود و در نتیجه  یک مصالحه مربوط به فضای آرایش قرارگیری رک های وجود خواهد داشت. به عنوان نمونه اگر رک های در طول دیواره پشتی برای ساخت محفظه بسته سرد عریض قرار بگیرند، محفظه بسته گرم تنها از درب ها و پنل های پشتی قابل دسترس خواهد بود. اگر رک هایIT  در یک ردیف طولانی در مرکز قرار بگیرد، محفظه های سرد و گرم می بایست باریک شوند. در نهایت اگر محفظه های کوتاه چندگانه به صورت عمود بر هم  در طول کانتینر استفاده شوند، محفظه های باریک ردیف به ردیف حاصل خواهند شد. معمولا محدودیت ظرفیت ماژول های IT آنها را برای مراکز داده کوچک مناسب می کند. برای ظرفیت بیشتر، می بایست از فضاهای IT سنتی استفاده نمود.

معمولا اینگونه پارامتر شکلی، به دلیل تردد کارکنان به منظور کاربری و نگهداری، نیاز به روشنایی و حفاظت دارد.

قرارگیری کانتینرهای ISO معمولی شامل گذاردن کانتینر روی پایه بتونی می باشد. یک جرثقیل برای بلند کردن کانتینر از روی کامیون و قرار دادن آن بر روی محل مورد نظر استفاده می شود. زمانی که از ظرفیت های مکمل در کنار تاسیسات سنتی موجود استفاده می شود، کانتیرنها معمولا در نزدیکی این ساختمان ها، کنار مرکز داده ای که می بایست از آن پشتیبانی کنند، قرار میگیرند. برخی اوقات برای حفاظت از کارکنان از شرایط آب و هوایی نامساعد درحین فعالیت های کاربری و نگهداری و همچینین تامین حفاظت بیشتر از سیستم های با اهمیت، کانتینر IT یا قدرت در داخل محوطه انبار نگهداری می شود.

تصویر 5 ماژول قدرت و ماژول سرمایش را نشان داده است. در طراحی هر دو  ازکانتینرهای ISO استفاده شده است. البته این کانتیرها برای تامین الزامات سیستم اصلاح شده اند.

شکل 5: نمونه هایی از پارامتر شکلی کانینر ISO

محفظه ای :

در این گزارش نوع دیگر پارامتر شکلی برای ماژول های مرکز داده تحت عنوان ” محفظه ای” نام برده شده است. این نوع شکل باتوجه به ابعاد، از استاندارد پایین تری برخوردار است و در نتیجه مانند کانتینرهای ISO لزومی به رعایت استانداردهای حمل و نقل برای آن نمی باشد.  از قالب های محفظه ای همچنین با نامهای اتاق های فلزی، غلاف ها و ..  نیز یاد می شود.

در مقایسه با کانتینرهای ISO ، فرم های محفظه ای هزینه بالاتر جابجایی و انتقال دارد و اگر ساختار قالب کاملا توسط کارخانه مونتاژ نشده باشد، هزینه قرارگیری آن نیز بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال یک محفظه عریض می تواند دارای دو قسمت باشد (شکل 6). برخی محفظه ها که اتاقهای ماژول نامیده می شوند به صورت کامل در کارخانه ساخته شده تجهیزات در داخل آن مونتاژ شده و تست و ارزیابی می شوند سپس از هم جدا شده و به محل مورد نظر مشتری ارسال می شوند که  این کار کاملا شبیه به بلوک های لگو می باشد.

مزیت این نوع پارامتر شکلی، با توجه به تجهیزات داخل محفظه، انعطاف پذیری در میزان پشتبانی از ظرفیت IT می باشد.

شکل 6: نمونه از محفظه فضای IT که در دو قسمت مجزا حمل شده است.

اغلب محفظه ها برای استفاده در فضای بیرونی می باشند و می توانند شرایط مختلف آب و هوایی را تحمل کنند. اما برخی از محفظه ها این قابلیت را نداشته و می بایست در داخل محیط مسقف استفاده شوند.  حتی اگر قابلیت استفاده در بیرون محوطه نیز برای محفظه ها وجود دارد در برخی مواقع بنا به دلایلی می بایست در داخل محیط مسقف نصب شوند. حفاظت بیشتر، دسترسی بیشتر برای کاکنان، حفاظت تجهیزات حساسی مانند سرورها در مقابل شرایط آب و هوایی زمانی انتقال به داخل محفظه از دلایل استفاده در داخل محوطه مسقف می باشند.

جدول 3: دسته بندی انواع محفظه ها  و مثالهایی از آن

	دسترسی کارکنان
فضای داخلی / فضای خارجی	سیستم بسته در فضای داخلی –          عدم مقاومت آب و هوایی –          دسترسی کارکنان تنها از طریق پنلهای بیرون محفظه	محفظه  قابل تردد در فضای داخلی –          عدم مقاومت آب و هوایی –          دسترسی کامل کارکنان در داخل محفظه
	سیستم بسته در فضای خارجی –          مقاوم در برابر آب و هوای فضای بیرونی –          دسترسی کارکنان تنها از طریق پنلهای بیرون محفظه	محفظه  قابل تردد در فضای خارجی –          مقاوم در برابر آب و هوای فضای بیرونی –          دسترسی کارکنان تنها از طریق پنلهای بیرون محفظه

 

برخی از محفظه ها، اتاق های می باشند که کارکنان می توانند برای عملیات و نگهداری در داخل آن راه بروند. برخی دیگرکه شاید بهتر باشد آنها را سیستم های بسته نامید این قابلیت را نداشته و کارکنان از طریق پنل هایی بیرون از محفظه، تجهیزات داخلی را کنترل می کنند. جدول 3 این دسته بندی های اضافی محفظه ها را به طور خلاصه بیان نموده و مثال هایی برای آن آورده است.

عامل مهم در انتخاب پارامتر شکلی، وابسته به لزوم بیرون بردن زیرسیستم های مرکز داده است یا اینکه این زیرسیستمهای احتیاج به حفاظت بیشتر درمقابل محیط کاری مضر ، سخت و خطرناک داخلی  دارند. محفظه هایی که به بیرون بدهمی شوند، می بایست سطح مناسبی از امنیت را دارا باشد تا از دسترسی های غیرمجاز جلوگیری شود.

نصب شده بر روی صفحه:

نصب کردن بر روی صفحه روشی برای نصب و جاگذاری دستگاه ها می باشد که آنها در کارخانه به طور دائمی بر روی صفحه یا ریل یا پالت های فولادی قرارداده شده اند. تجهیزات به این روش به راحتی و با اطمینان خاطر همانند یک واحد انتقال داده می شوند. شکل7 ماژول های مرکز داده نصب شده بر روی سطح را نشان داده است.

شکل 7: نمونه هایی از پارامتر شکلی نصب شده بر روی صفحه برای ماژولهای مرکز داده

ماژول های نصب شده بر روی صفحه معمولا برای کاربردهای بیرون محوطه استفاده نمی شوند زیرا که تجهیزات آنها  از عناصری جوی و محیطی بیرون حفاظت نشده اند. ماژول های قدرت اغلب دارای این پارامتر شکلی می باشند و تجهیزاتی نظیر تابلو برق ها، مبدلها، UPS نیازی به بیرون برده شدن همانند ماژول های سرمایش ندارند. در مقایسه با قالب های کانتینرهای ISO و محفظه ها، در قالب نصب شده بر روی صفحه، محدو یتهای ظرفیتی کمتری وجود دارد زیرا که مانند دو قالب دیگر با محوددیت های اشغال فضا مواجه نبوده و در نتیجه می تواند ظرفیت بیشتری را در مرکزداده پشتیبانی کند. پس با افزایش نیاز به منبع قدرت،استفاده از  راهکار ماژول های نصب شده بر روی صفحه معقول‌تر می باشند. معمولا هزینه ماژول های نصب شده بر روی صفحه به میزان 40% کمتر از هزینه ماژول معادل در قالب محفظه ای می باشد.

می بایست اشاره کردن که استفاده از قالب نصب شده بر روی صفحه برای فضاهای IT ، کار منطقی نمیباشد زیرا که در این روش تجهیزات کاملا در فضای باز قرار دارند  و سیستم محفظه های سرد و گرم بر روی تجهیزات قابل اجرا نیست.

پیکربندی

چندین روش برای پیاده سازی بلوکهای عملکردی در مراکز داده وجود دارد. این راهکار ها در 3 دسته زیر طبقه بندی می شود:

• نیمه پیش ساخته : مرکز داده ترکیبی از بلوک های کاربردی پیش ساخته و سیستم های سنتی باشند.
• کاملا پیش ساخته : مرکز داده به صورت کامل از ماژول های سرمایش، قدرت و IT کاملا پیش ساخته تهیه شده باشد.
• میکرو : مرکز داده از یک محفظه یک پارچه بسته که شامل تمامی سیستم های سرمایش، قدرت و IT می باشد ساخته شده باشد.

در این قسمت، هر کدام از پیکربندی های بالا تشریح شده مثال هایی برای آن آورده می شود و همچنین حالت های معمول برای هرکدامی که انتخاب می شوند بیان می گردد. در میان تمامی پیکربندی‌ها، مواردی چون نیاز به اجرای مرکز داده در مدت چند هفته به جای چند ماه یا سال، توانایی توسعه‌ی مرکز داده در صورت یا زمان نیاز، و تمایل برای بهبود قابلیت پیش بینی عملکرد مرکز داده، مشترک است. برخی الزامات ویژه (فضای اطراف، جریان نقدینگی یا سرعت اجرا؟!) نیز وجود داردکه بر روند تصمیم گیری اثرگذار است.

مراکز داده نیمه پیش ساخته :

روش معمول برای گسترش مرکز داده شامل استفاده ترکیبی از ماژول های پیش ساخته و سیستم های سنتی می باشد. این راه کار به روش نیمه پیش ساخته نیز موسوم است. در تصویر 8 نمونه ای از این راهکار نشان داده شده است که درآن ماژول های سرمایش و قدرت از یک فضای IT سنتی پشتیبانی می کنند. ترکیب دیگری که ممکن استفاده شود شامل سیستم های سنتی قدرت و سرمایش به همراه ماژول فضای IT می باشد. نوع ترکیب ماژول های پیش ساخته و سیستم های سنتی، وابسته به کاربرد و نیاز مندی مرکز داده می باشد. در یک پروژه، زمانی که منابع خاص با محدودیت ظرفیت روبرو می شوند حالت معمول، این است که از پیکربندی نیمه پیش ساخته می باید استفاده نمود.

شکل 8: نمونه از مرکزداده نیمه پیش ساخته- ماژول های قدرت و سرمایش به همراه فاضی IT سنتی

مراکز داده نیمه پیش ساخته معمولا زمانی پیاده سازی می شوند که :

• ظرفیت توان مرکز داده موجود به انتها رسیده و همچنین در اتاق برق با محدودیت فضا روبرو باشند، اما فضای IT امکان گسترش را داشته باشد.
• ظرفیت سرمایش مرکز داده به انتها رسیده باشد ولی فضای IT امکان گسترش را داشته باشد.
• فضای IT مرکز داده به دلیل استفاده از تراکمی کمتر از ترکم طراحی شده به اتمام رسیده باشد مل مقدار قابل توجهی ظرفیت سرمایش و قدرت هنوز وجودداشته باشد.
• مرکز داده نوع سازمانی که مخلوطی از محیط سنتی IT،(عدم استفاده از ماژول های IT) به همراه ماژول های سرمایش و قدرت می باشد.
• طرح کوتاه مدت برای جبران نمودن کمبود ظرفیت موجود که به کمک ماژول های مرکز داده انجام می گیرد، تا زمیانی که طرح بلند مدت گسترش مرکز داده اجرا شود.

مراکز داده کاملا پیش ساخته :

در مراکز داده کاملا پیش ساخته، ماژول های هر سه نوع بلوکهای عملکردی پیاده سازی شده و همچینین منبع قدرت یدکی، سیستم انتقال و خروج گرما و همچنین اتاق های تجهیزات IT با اهمیت، برای مرکز داده تامین می شود. تصویر 9 دو نمونه از مرکز داده کاملا پیش ساخته نشان داده است و نحوه جای گذاری ماژولها بر روی زمین به تصویر کشیده شده است. نصب  و گسترش مرکز داده با توجه به پارامتر شکلی، ظرفیت قدرت ، فناوری و مکان قرارگیری (بیرون یا داخل) که بر مبنای الزامات کسب و کار انتخاب شده، تغییر می کند.

شکل 9: دو نمونه از مراکز داده کاملا پیش ساخته بر مبنای طراحی های اشنایدر الکتریک

مراکز داده کاملا پیش ساخته معمولا زمانی پیاده سازی می شوند که :

• قابلیت تغییر و تعیین اندازه تمامی مرکز داده عامل مهمی برای کسب و کار باشد.
• در مراکز داده ای که میزبان چندین کاربر هستند، به منظور اختصاص پارتیشنی از کل فضای IT به یک کاربر خاص و همچینین تعیین میزان منابع قدرت و سرمایش اختصاصی به کاربر.
• در مراکز داده بزرگ و همگن IT، به منظور قرار دادن تجهیزات در یک مرحله و تکرار آن.
• در مراکز داده رایانشی با تراکم و عملکرد بالا، قرارگیری هزاران سرور در ردیف های تکراری و محاسبه میزان ظرفیت با توجه به اندازه و میزان سرورها
• در صورت نیاز به مرکز داده بزرگ با توانایی بازیابی پس از سانحه.

میکرو مراکز داده :

یک مرکز داده میکرو، نوع خاصی از مرکز داده کاملا پیش ساخته می باشد که بدلیل قراگیری تمامی اجزاء مرکز داده در یک ساختار واحد، به عنوان نوع دیگری از پیکربندی در این گزارش مجزا شده است. در تصویر 10 نمونه ای از طرح میکرو مرکزداده آمده است. میکرو مرکز داده یک محیط رایانشی امن و جامع است که اعمال ذخیره سازی، پردازش وشبکه ای مورد نیاز برای کاربردهای مشتری را دارا می باشد. میکرو مرکز داده دریک محفظه می یابد و شامل واحدهای قدرت، سرمایش، حفاظت و ابزارهای مدیریتی مربوطه می باشد. میکرو مرکز داده همانند  انواع دیگر مراکز داده پیش ساخته در محیط کارخانه مونتاژ و تست می شود.

شکل 10: تصویری از یک مرکزداده “همه دریکی”

زمانیکه کارکردهای مختلف در یک ماژول جمع آوری می شود، ظرفیت بیشتر محدود خواهد شد. محدودیت توانی برای یک ماژول معمولی که همه واحد ها را در خود دارد و دارای اندازه فضای یک کانتینر ISO است حدود 150 کیلووات است. برای ماژول هایی  که در قالب قطعات و قسمت‌های مختلف به محل پروژه ارسال شده و در محل، در کنار هم نصب و مونتاژ می‌شوند، این محدودیت بالاتر است. استفاده بیشتر از 2-3 ماژول میکر مرکز داده برای یک سایت (توان تقریبی 500 کیلووات) از نظر هزینه ای مقرون به صرفه نمی باشد.

اگرچه این پیک بندی به عنوان پیکربندی “همه در یکی” معروف است اما در برخی موارد زیرساختهای بیرون از ماژول مانند ژنراتور یا چیلر به آن اضافه می شود. می توان حتی با ایجاد تغییرات دیگری، فضای IT و سیستم سرمایش را در یک محفظه یکی کرد و UPS را در ماژول جداگانه ای قرار داد. این روش برای طراحی های استفاده از هوای تازه معمول می باشد. در این طرح ها، فضای IT برای استفاده از هوای تازه به صورت مستقیم یا استفاده از مبدل های حرارتی هوا به هوا به صورت غیر مستقیم برای خنک کردن هوا استفاده می شود.

میکرو مراکز داده معمولا زمانی پیاده سازی می شوند که :

• نیاز به پردازش داده در سریعترین زمان ممکن باشد مثلا اتوماسیون کارخانه یا اتوماسیون صنعتی
• نیاز موقتی وجود داشته باشد. مانند استفاده های نظامی، ورزشی یا رویدادهای موقت
• قابلیت حمل ونقل برای مرکز داده بسیار مهم باشد.
• در شعبه‌ای واقع در مکانی دور، به مرکز داده کوچک با توان کمتر از 150kW نیاز باشد.
• مرکز داده‌ای کوچک در تاسیسات با کاربری‌های ترکیبی قرار گرفته و تمایل به مالکیت و کنترل تمامی کارکردها وجود دارد.
• یک مرکز داده در یک شرایط محیطی نامساعد قرار گرفته باشد مانند کاربردهای صنعتی یا تجهیزات روغنی و..
• مرکز داده کوچک با توانایی بازیابی پس از سانحه مورد نیاز باشد.

نتیجه گیری :

روش های مختلفی برای پیاده سازی مراکز داده پیش ساخته وجود دارد اما وجود نقص در تعریف اصطلاحات انتخاب روش مناسب راب با مشکل مواجه ساخته است. پیکربندی بهینه شامل بلوک‌های کاربردی مناسب و قالب ظاهری وابسته به کاربردها و الزامات کسب و کار خاص می باشد. در برخی مواقع یک مرکز داده کاملا پیش ساخته راهکار مناسبی است. در برخی موارد دیگر مرکز داده نیمه پیش ساخته که ترکیبی از ماژول های پیش ساخته و سیستمهای سنتی  است بهترین راهکار می باشد. آگاهی ازمحدودی تها ومزیت های هر قالب باعث کمک به انتخاب روش بهینه خواهد شد. در نهایت، کسب و کارها به اجرای سریع، توسعه‌پذیری، محدودیت های فضایی، ظرفیت نیاز دارند و جریان نقدینگی عامل تعیین‌کننده در تصمیم نهایی خواهد بود.

 

 

 

 

[1] – White Paper 163, Prefabricated Power and Cooling Modules for Data Centers

[2] – White Paper 59, The Different Technologies for Cooling Data Centers