مرکزداده مقالات

تعیین بهای تمام شده برای زیر ساخت مرکز داده و اتاق شبکه

طراحی زیر ساخت مرکز داده
طراحی زیر ساخت مرکز داده

برای تحلیل بارگشت سرمایه و دیگر فرایندهای تصمیم­ گیری در کسب و کارها، به پیش­ بینی و اندازه­ گیری بهای تمام شده (Total Cost of Ownership) برای زیر ساخت مرکز داده و اتاق شبکه نیاز داریم. علاوه بر آن، درک و شناخت عوامل محرک در هزینه­ های TCO، به نوعی بینشی فراهم کرده تا از فرصت­ها در راه کنترل هزینه­ ها بهره گرفته شود. بسیاری از کاربران اگر بدانند که TCO در زیر ساخت­ها، ممکن است برابر و یا حتی بیش از TCO در تجهیزات پشتیبانی فاوا باشد، شگفت­ زده خواهند شد.

در این مقاله، روشی برای تعیین TCO در زیر ساخت­های فیزیکی مرکز داده و اتاق شبکه توضیح داده خواهد شد. در این توضیحات منظور از زیر ساخت فیزیکی در اینجا، تمامی تجهیزات مورد نیاز برای تامین برق، سرمایش و حفاظت فیزیکی از تجهیزات IT بوده ولی خود تجهیزات IT در این مفهوم نمی گنجند.

هیچ روش استاندارد شناخته­ شده­ای برای اندازه­ گیری TCO در زیرساخت ­های فیزیکی مراکز داده وجود ندارد. البته، روش ساده­ ای مانند جمع کردن موارد مختلف از هزینه­ ها و مخارج عملیاتی یک مبنای اولیه و دیدگاهی کلی از مجموع مبلغ سرمایه ­گذاری شده ارائه داده ولی، هزینه­ ی استفاده از تجهیزات در آن لحاظ نمی­شود.

دو مرکز داده را در نظر بگیرید که به شکل کاملا یکسان ساخته شده و هر دو دارای 100 kW ظرفیت هستند. در یکی از آن­ها، مرکز داده 100% توان مصرف برق و فضا مورد استفاده قرار گرفته ولی در دیگری، تنها یک رک با 2 kW از تجهیزات IT به کار گرفته می­شود. در حالی که هزینه­ ی نقد عملیات در طول عمر این دو سری تجهیزات قابل مقایسه بوده، ولی بازگشت مفید سرمایه در آن دو کاملا متفاوت خواهد بود.

در مرکز داده ی اول که تمام ظرفیتش به کار گرفته شده، TCO شامل تعداد زیادی از تجهیزات فاوا بوده که در حال کار و سرویس­ دهی هستند، می­باشد. در مرکز داده­ دیگر که کمتر از ظرفیتش کار میکند، قسمت اعظم هزینه­ های زیر ساخت فیزیکی مرکز داده، به وسیله­ ی تنها یک رک تحمل می­شود. زمانی که TCO زیر ساخت فیزیکی مرکز داده و یا اتاق شبکه، از منظر عملکرد مفید از جمله آن که چقدر تجهیزات IT مورد پشتیبانی قرار گرفته­ اند، محاسبه شود، تجهیزات بی­کار و به­ کار نگرفته شده موجب افزایش چشمگیری در هزینه­ ها ایجاد کند.

این مقاله ثابت می­کند که در نمایش TCO از منظر عملکرد مفید،بزرگترین عامل ایجاد کننده­ ی هزینه ها در TCO زیر ساخت­های فیزیکی مرکز داده و یا اتاق شبکه، هزینه منابع بلا استفاده است.

بالاترین بازگشت سرمایه­ ای که اپراتورها و کابران در مرکز داده­ با اندازه­ ی متوسط می­توانند از زیر ساخت­های فیزیکی به ­دست آورد، در ابعاد و اندازه­ ی درست نهفته است. بازگشت مالی عملی و امکان­پذیر از این سیاست اندازه­ ی درست، کمی­ سازی شده است.

ارتباط بین TCO و عملکرد مفید

بیشتر تلاش­ها در جهت کمی­ سازی TCO در نهایت به بیان TCO به ازای هر مرکز داده، به ازای یک متر مربع از مرکز داده و یا به ازای یک kW در مرکز داده می­ انجامد. این اندازه­ ها برای بررسی عملکرد مفید، سودمند نبوده و در تعیین بازگشت سرمایه­ ی پروژه کمکی به کارکنان نمی­کنند. همچنین در مسیر تعیین TCO مربوط به پیاده ­سازی یک نرم­ افزار جدید IT در محیط مرکز داده و یا اتاق شبکه، به­ هیچ عنوان موثر نیست.

یک مقیاس در زیر ساخت فیزیکی که از طرف کارکنان IT و تاسیسات به طور یکسانی درک شده، خود رک می­باشد. ملزومات برق، سرمایش و فضای اشغال شده توسط یک رک، به خوبی از نقطه نظر مهندسین تاسیسات و مهندسین فاوا، استاندارد سازی شده است. مقدار کارکرد IT و تجهیزات که در یک رک گنجانده می­شوند، نیز از نقطه نظر IT به خوبی درک شده است. این امر به آن منجر شده است که زیر ساخت تجهیزات، با عناوینی مانند “رک­ها” و یا ” واحد رک” خوانده شوند که این اصطلاحات، امروزه بیشتر نیز مورد قبول واقع شده و استفاده می­شود.[1]

به این دلیل است که کلمه­ ی “رک” همان­طور که به یک رک باز و یا بسته اشاره داشته، ممکن است به یک کابینت اختصاصی مانند کامپیوترهای mainframe و ذخیره ساز های نواری نیز اشاره داشته باشد.

پژوهش­ها حاکی از آنند که یک مرکز داده­ ی معمولی تنها 30% از ظرفیتش را به کار می­گیرد. در حالی که بعضی از مراکز داده تا 90% و یا حتی بیش از ظرفیتشان را استفاده کرده، بعضی دیگر از مراکز داده تنها از 10% ظرفیت استفاده می­کنند. علاوه بر آن، استفاده از یک مرکز داده در طول عمر عملکرد آن با توجه به یک الگوی نسبتا ثابت، تغییر می­کند. ضریب به کارگیری تجهیزات مرکز داده و تغییرات آن در طول زمان، ورودی بسیار مهمی برای مدل محاسبه ی TCO به شمار می­رود. در این مقاله، مدل معمول نشان داده شده در شکل 1 استفاده می­شود. برای یک بحث و بررسی کامل­تر از این موضوع، به گزارش ” جلوگیری از هزینه­ های زیر ساخت­های بزرگ­تر از اندازه­ ی لازم در مرکز داده و اتاق شبکه [2] مراجعه شود.

ضریب بکارگیری زیرساخت های برق مرکز داده در طول عمر
ضریب بکارگیری زیرساخت های برق مرکز داده در طول عمر

زمانی که TCOبه ازای هر رک بیان می­شود، تمام هزینه­ ی مرکز داده و اتاق شبکه به رک­های مورد استفاده اختصاص داده می­شود.

به این ترتیب، هیچ هزینه ­ی سرباری نیست که به یک رک اختصاص داده نشده باشد و هزینه­ های مرتبط با زیر ساخت­های فیزیکی مرکز داده و اتاق شبکه می­تواند دقیق­تر بوده و مستقیما به زیرساخت IT ارتباط داده شوند.

مثالی از یک TCO معمولی:

برای تعیین TCO و بیان آن به ازای یک رک، به حجم بالایی از اطلاعات نیاز است که شامل اطلاعات هزینه­ های سرمایه، مهندسی، نصب و عملیات برای اجزای مختلف زیر ساخت­های مرکز داده و یا اتاق شبکه و همچنین پارامترهای طراحی مانند متر مربع به ازای رک، وات به ازای رک، برنامه­ ی به­ کار اندازی، طول عمر مورد انتظار، گزینه­ های افزونگی و غیره می­باشد.

برای داده­ هایی که در قسمت بعد ارائه می­شود، محاسبات TCO با استفاده از نرم­ افزار محاسبه­ گر TCO اشنایدر الکتریک که در مرکز علم مرکز داده [3] Schneider Electric توسعه یافته، انجام شده است. محاسبه­ گر TCO به گونه­ ای تنظیم شده است که از هزینه­ های متوسط برای هزینه ­ی سرمایه­، تجهیزات، نصب، مهندسی و عملیات استفاده کند. نتایج ارائه شده نشان از مقایر بر اساس مکان جغرافیایی  و صنعت دارند. تصور می­شود که داده­های مربوط به مقادیر استفاده از تجهیزات، در قالبی مانند آنچه در شکل 1 نشان داده شده، توصیف می­شوند.

برای تعیین داده­ های TCO برای یک مرکز داده­ ی معمول، ابتدا با استفاده از ویژگی­های زیر یک مرکز داده­ ی معمولی تعریف می­شود:

  •  نرخ مصرف برق: 100Kw
  • ظرفیت توان: 50 W/sq ft
  • طول عمر: 10 سال
  • توان متوسط رک: 1500W
  • افزونگی: 2N

آزمایش­ها نشان داده ­اند که تغییر این پارامترها در بازه­های معمولی، تاثیر محسوسی بر نتایج و یافته­ های این تحقیق نخواهد گذاشت.

یافته ­ها

بهای تمام شده ی یک رک در یک مرکز داده تقریبا برابر 120k$ در طول عمر مرکز داده است. در بسیاری از موارد، این هزینه با باقی هزینه­ های تجهیزات IT ای که در طول عمر مرکز داده در رک جای داده خواهندشد، قابل مقایسه است. تقریبا نیمی از TCO به ازای رک در طول عمر مرکز داده، که 120k$ عنوان شد، به هزینه­ ی سرمایه اختصاص داشته و نیمی دیگر هزینه­ ی عملیاتی است. این هزینه­ ها در شکل 2 به گروه­های زیر تقسیم شده است:

: گروه¬بندی اجزای TCO برای یک رک معمولی در یک مرکز داده ی 2N با دسترسی بالا
گروه بندی اجزای TCO برای یک رک معمولی در یک مرکز داده ی 2N با دسترسی بالا

یک بررسی از این گروه­بندی، بینشی از فرصت­ها در کنترل و کاهش هزینه­ ها در مناطق مختلف فراهم می­آورد.

فرصت­ها در کنترل TCO:

سیاست­های مختلفی برای کنترل بهای تمام شده درطول عمر وجود دارد. این سیاست­ها شامل بهبود در کارایی، برنامه­ ریزی بهتر، برآورد صحیح برای سیستم، هزینه­ های مذاکره­ای، سیستم­های خودکار و غیره می­باشد. با استفاده از محاسبه­ گر TCO امکان بررسی آثار سناریوهای مختلف بر TCO در جهت شناسایی مناطق موثر برای تحقیق و سرمایه­ گذاری، فراهم آمده است. صرفه­ جویی­های حاصل از سناریوهای مختلف در TCO به ازای رک برای یک مرکز داده و یا اتاق شبکه­ ی معمولی 2N، در جدول 1 به طور خلاصه بیان شده است:

سناریو

TCO صرفه­ جویی به ازای رک $

% از TCO صرفه­ جویی شده

خرید تجهیزات برق با 2% کارایی الکتریکی بالاتر

1,472$

1.1%

کاهش نرخ الکتریسیته تا 1 سنت به ازای kW-Hr

3,100$

2.4%

حذف کف کاذب

4,200$

3.3%

افزایش ضریب عملکرد سرمایش تا 100%

5,500$

4.3%

به دست آوردن فضا بدون هزینه

12,000$

9.4%

تامین تجهیزات و ماشین آلات اصلی با قیمتی 50% زیر قیمت رایج

15,700$

12.3%

تنظیم ابعاد و اندازه­ی صحیح برای سیستم مطابق الزامات واقعی در طول زمان

76,400$

60.1%

جدول 1: سناریوهای کاهش TCO در زیر ساخت های فیزیکی مرکز داده

صرفه­ جویی­ های نشان داده شده در جدول به ازای هر رک محاسبه شده و در نتیجه، برای محاسبه­ ی صرفه ­جویی ها در هر مرکز داده و یا اتاق شبکه ای، می­توان اعدا جدول را در تعداد رک­ها ضرب کرد. نکته­ ی حائز اهمیت آنست که در هر گزینه­ ی مورد بررسی، در مقایسه با طراحی­های معمول قریمی ممکن است بتوان اعداد قابل توجهی برای صرفه­ جویی­ های احتمالی در نظر گرفت، ولی در عمل امکان دستیابی به این اعداد در واقعیت نامعلوم است.

انتخاب ابعاد درست برای سیستم بیشترین منافع را در میان تمام سنادیوهای مطرح شده، حاصل می­کند. این امر ناشی از تاثیرات ابعاد نادرست بر سیستم بوده که پیشتر نیز مطرح شد و در شکل 1 نیز نمایش داده شده است. صرفه­ جویی ­های چشمگیری که از ابعاد درست حاصل می شود ناشی از دو دلیل زیر است:

 الف- زیر ساختی که در مرکز داده و یا اتاق شبکه مورد نیاز نبوده، هرگز استفاده نیز نخواهد شد.

ب- زیر ساختی که در مرکز داده و یا اتاق شبکه مورد نیاز است، تا زمانی که ضرورت آن احساس شود، ساخته نخواهد شد.

یک استراتژی در اجرا که می­تواند از بروز ابعاد نادرست جلوگیری کند، در قسمت قبلی جهت کاهش هزینه­ های احتمالی زیر ساخت­ها تا 60%، نشان داده شد. یک طراحی ایده­ آل مرکز داده و یا اتاق شبکه­، ابعاد و اندازه­ های درستی داشته و تنها هزینه­ هایی را ایجاد می­کند که در زمان مشخص شده، ضروری باشند. برای دستیابی به صرفه­ جویی­ هایی که در تئوری امکان­پذیر تعیین شده، این طراحی ایده ­آل تنها برق و سرمایش مورد نیاز در لحظه را داشته، تنها فضای مورد نیاز در لحظه را اشغال کرده و تنها هزینه­ های خدماتی را بر ظرفیت زیر ساخت­ اصلی تحمل می­کند که در واقعیت در حال استفاده هستند.

این طراحی در ابعاد اندازه کاملا انعطاف­پذیر است. اگرچه که این طراحی ایده ­آل در حال حاضر و در واقعیت امکان­پذیر نبوده ولی توجه به رویه­ هایی در پیاده­ سازی مرکز داده و یا اتاق شبکه، که انعطاف­پذیر و ماژولار بوده و قسمت قابل توجهی از صرفه­ جویی ­های حاصل از ابعاد درست را امکان­پذیر سازد، عملی و مقرون به صرفه است. 

امروزه با کمک تکنولوژی­هایی که در اختیار است، اجزای متعددی از مرکز داده و یا اتاق شبکه مانند منبع تغذیه اضطراری (UPS)، توزیع برق و تهویه مطبوع می توانند با روشی ماژولار و انعطاف­پذیر اجرا شوند. یکی از نمونه­ های اینچنین طراحی انعطاف­پذیری، طراحی InfraStruXure از شرکت اشنایدر الکتریک است. زمانی که این اجزا در طی زمان جهت سازگاری با الزامات واقعی اجرا می­شوند، صرفه­ جویی­ های هزینه، نه تنها برای تجهیزات بلکه برای قراردادهای خدماتی و برق نیز حاصل می­شوند.

در زمینه­ ی هزینه­ های کلی مرکز داده، بسیاری از موارد مانند هزینه­ های بهبود فضای تجهیزات، تجهیزات تابلوی برق و مهندسی، به راحتی با زمان سازگار نشده و معمولا پیشاپیش پرداخت می­شوند. با استفاده از تکنولوژی ماژولار و انعطاف­پذیر تا حدی که در حال حاضر ممکن و عملی است، محاسبه­ گر TCO در صرفه­ جویی تئوری حاصل از برآورد درست را تا حدود 50% تخمین می­زند. این محاسبات در شکل 3 نشان داده شده است.

هزینه¬ی کامل طول عمر به ازای رک برای سه نوع از مدل های زیرساخت در مرکز داده و اتاق شبکه
هزینه ی کامل طول عمر به ازای رک برای سه نوع از مدل های زیرساخت در مرکز داده و اتاق شبکه

صرفه­ جویی­ های مثال عملی و انعطاف­پذیر شکل 3، به حد به دست آمده در تئوری و ایده‌آل خود نمی ­رسد بدان جهت که هنوز هیچ تکنولوژی انعطاف­پذیر عملی وجود نداشته که به اجزای مشخصی در مرکز داده مانند مهار حریق، کف کاذب، فضای تجهیزات و یا تابلوی برق این امکان را بدهد تا در حالت ماژولار و انعطاف­پذیر پیاده­ سازی شوند. علاوه بر آن، اجزایی همچون UPS را نمی­توان عینا با مقدار مصرف تجهیزات یکسان اجرا کرد بلکه می­بایست بالاتر از حد نیاز تامین گردد تا حاشیه­ ی امن ایجاد گردد. علیرغم آنچه گفته شد، صرفه­ جویی­ های بسیار وسیعی در TCO طول عمر مراکز داده و اتاق شبکه امکان­پذیر و عملی است.

از میان صرفه­ جویی­ های مثال عملی و انعطاف­پذیر نشان داده شده در شکل 3، 65% آن ناشی از کاهش مخارج سرمایه بوده و 35% از کاهش در هزینه های عملیاتی حاصل شده است. الزامات مربوط به نقدینگی هر ساله با استفاده از روش انعطاف­پذیر کاهش یافته و بیشترین صرفه­ جویی در نیز در سال اول اتفاق افتاده است. در حدود 90% از سزمایه به طور معمول با استفاده از روش­های قدیمی در طراحی، ­در سال 1 خرج شده و این در حالی است که در سال اول، استفاده از تجهیزات در کمترین حد بوده و دانش مربوط به الزامات آتی نیز بسیار کم است. این امر می تواند توجیه سرمایه را بر اساس بازگشت سرمایه، بسیار دشوار سازد.

صرفه­ جویی حاصل از یک شرایط خاص و معین ممکن است بسته به پیش فرض­ها و محدودیت­های یک پروژه­ ی مشخص، تغییر کند و محاسبه­ گر TCO، برای ارائه­ ی یک تخمین دقیق باید ورودی­های مشخصی از مکان جغرافیایی پروژه داشته باشد.

نتیجه­ گیری:

در بیان TCO برای زیر ساخت­های فیزیکیِ یک مرکز داده و یا اتاق شبکه، بر مبنای TCO به ازای رک، اندازه­ های TCOنرمال سازی شده و یک معیار اندازه گیری استاندارد فراهم می­شود که با کمک آن می­توان مراکز داده و یا اتاق­های شبکه را از یک سو، و روش­های مختلف طراحی را از سوی دیگر، با یکدیگر مقایسه کرد.

استفاده از ابزار و روش محاسبه­ ی TCO توضیح داده شد. این ابزار به ارزیابی سیاست­های کنترل هزینه کمک کرده و TCO را برای روش­های مشخصی از نصب تخمین می­زند.

برای یک مرکز داده با دسترسی بالا، TCO به ازای رک در طول عمرش تقریبا 120k$ برآورد شده است . ابعاد نادرست و بزرگ در زیر ساخت­ها یک عامل اصلی در این هزینه­ ی بالا به شمار می­رود و تنها با اعمال روش­های عملی طراحی با استفاده از زیر ساخت فیزیکی انعطاف­پذیر ماژولار در مرکز داده، می توان تا متوسط 30% باعث کاهش هزینه مرکز داده شد.

 

 

[1] – Snevely, R., Enterprise Data Center Design and Methodology, Palo Alto: Prentice Hall PTR, 2002, p.35

[2] -White Paper 37, Avoiding Costs from Oversizing Data Center and Network Room Infrastructure

[3] -http://www.apcc.com/tools/isx/tco

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *