اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات

آماده‌سازی زیرساخت‌های فیزیکی در مراکز داده میزبان جهت اجرای تجمیع

بسیاری از اقدامات مربوط به تجمیع مراکز داده، شامل تجمیع دو یا چند مرکز داده و تبدیل آن‌ها به مرکز داده‌ای جدید و واحد است. اغلب تصور می‌شود تجمیع چند مرکز داده در مرکز داده‌ای از پیش موجود، غیرعملی است زیرا زیرساخت‌های فیزیکی موجود با این الزامات جدید مطابقت ندارد یا نمی‌توان ریسک توقف در عملکرد مرکز داده‌ی موجود فعلی را پذیرفت. هرچند، با بکارگیری روش‌های موثر این مقاله، می‌توان در میان تجمیع‌های روزافزون صورت گرفته، نمونه‌های موفقیت‌آمیزی از تجمیع در مراکز داده‌ی موجود را نیز مشاهده کرد.

مشکلات تجمیع در مرکز داده‌ی موجود، شامل موارد زیر است:

  • نیاز به تداوم عملکرد مرکز داده، در طول پروژه‌ی تجمیع.
  • تمایل به اجتناب از نصب تجهیزات اصلی، لوله‌کشی و کابل‌کشی که عملیات‌های فعلی را متوقف می‌سازد.
  • قابلیت محدود زیرساخت‌های موجود فعلی در تامین ظرفیت، معمولا 3kW در رک (100W/ft2)، در حالی که تجهیزات جدید، در بهینه‌ترین حالت به ظرفیت 8-16kW در رک، نیاز دارند.
  • تلاش در جهت پشتیبانی از ظرفیت‌های بالاتر توسط دستگاه‌های سرمایش فعلی، به بروز نقاط پرحرارت یا سرمایش بیش از حد، منجر شده که هدررفتی عظیم در پی خواهد داشت. (PUE مساوی 2 یا بیشتر)
  • کف کاذب موجود که معمولا عمق بسیار کمی دارد و با کابل‌ها و لوله‌ها مسدود شده، نمی‌تواند مسیر جریان هوای مورد نیاز را تامین کند.

تجمیع‌های برنامه‌ریزی نشده و تدریجی زمانی پیش می‌آید که زمان تلاش شود به مرور تجهیزات بیشتری در مرکز داده‌ی موجود فعلی گنجانده شود و اغلب مشکلات قابلیت اطمینان، نقاط پرحرارت و عدم بهره‌وری را پیچیده‌تر می‌سازد. اما از سوی دیگر، بسیاری از اپراتورهای مرکز داده، با پیروی از روش غنی‌سازی با Pod پرظرفیت، که در این مقاله آمده، تمامی این مشکلات را برطرف ساخته‌اند.

روش غنی‌سازی با Pod پرظرفیت

روش غنی‌سازی با pod پرظرفیت در بروزرسانی مراکز داده، در اصل مبتنی بر مفهومی pod های مستقل یا واحدهایی از زیرساخت‌های مرکز داده است. یک منطقه یا pod، مجموعه‌ای از پیش طراحی شده از رک‌های فاوا، توزیع برق و توزیع سرمایش اختصاصی است که در قالب یک واحد اجرا شده و مطابق شکل 1، تقریبا همواره به عنوان یک جفت از ردیف‌های رک اجرا می‌شوند.

شکل 1: نصب pod پرظرفیت در US Army Fort Bliss
شکل 1: نصب pod پرظرفیت در US Army Fort Bliss

در این روش، منطقه‌های پرظرفیت به مرکز داده‌ی موجود افزوده شده تا بهره‌وری، ظرفیت و تراکم افزایش یابد.

به مرور زمان، این podهای افزوده شده جایگزین زیرساخت‌های فعلی خواهند شد. در نهایت، تمامی مرکز داده به چندین pod تبدیل شده و عملکرد آن، تقریبا به اندازه‌ی مرکز داده‌ای کاملا جدید، خوب خواهد بود.  هر منطقه مانند یک مرکز داده‌ی مستقل است که سیستم‌های توزیع برق و سرمایش با تکنولوژی‌های هوای بسته، مخصوص خود را داشته، در نتیجه کمترین تاثیر را بر برق و سرمایش محیط اطراف خود خواهد داشت. به عنوان مثال، یک pod جدید به هیچ جریان هوای رفتی از کف کاذب نیاز نداشته زیرا کولرهای مستقلی دارد. تمامی گرمای تولید شده توسط منطقه‌ی جدید، در داخل pod محدود شده و در همان فضا نیز خنک می‌شود. در نتیجه دیگر نقاط پرحرارت اضافی ایجاد نشده و به دستگاه تهویه مطبوع اضافی نیاز نخواهد بود.

شکل 2: اجرای منطقه پرظرفیت در Sun Microsystems به عنوان بخشی از پروژه‌ی تجمیع (ارائه شده توسط SUN در دینامیک مرکز داده، جولای 2008)
شکل 2: اجرای منطقه پرظرفیت در Sun Microsystems به عنوان بخشی از پروژه‌ی تجمیع (ارائه شده توسط SUN در دینامیک مرکز داده، جولای 2008)

در مثال شکل 2 روش مبتنی بر منطقه‌ی پرظرفیت، در مرکز داده‌ای جدید و به عنوان پروژه‌ی عظیم تجمیع 152 مرکز داده در 14 مرکز داده به کار گرفته شده است. این پروژه به PUE کمتر از 1.3 منجر می‌شود. روش pod، طراحی را تسهیل کرده، برنامه‌ی زمانی پروژه را سرعت بخشیده و به 12 ماه کاهش داده است.

روش غنی‌سازی منطقه‌ی پرظرفیت، مشخصا در پروژه‌های تجمیع عملی و موثر است.

مشتریان دریافته‌اند که از منظر اشغال سطح کف، معمولا افزودن هر منطقه‌ی جدید، 5 تا 10 برابر بهینه‌تر از تجمیع تجهیزات مرکز داده در یک pod جدید است. در نتیجه، اجرای منطقه‌ها، به سرعت به فضای آزاد و خالی بیشتری در کف منجر شده که در نتیجه، برای اجرای podهای جدید استفاده خواهد شد. پس از اجرای چند Pod، این فضای آزاد شده، اجرای Podهای بعدی را آسان‌تر می‌سازد. پس از تکمیل فرایند تبدیل مرکز داده به مجموعه‌ای از podهای مستقل، این فضای کف که به مرور آزاد شده، موجب می‌شود ظرفیت مرکز داده افزایش یافته یا این فضای خالی برای کاربردهای دیگری استفاده شود. در مثال تجمیع شکل 2، با اجرای این پروژه، سطح اشغال خالصی معادل 1,800,000,000 ft2 آزاد می‌شود.

مزیت بزرگ حاصل از روش غنی‌سازی با pod پرظرفیت آنست که با مستقل بودن منطقه‌ها، طراحی‌ها نیز از پیش آماده بوده و به مهندسی سفارشی مطابق محدودیت‌های خاص هر ساختمان یا مرکز داده (محل نصب pod) نیازی نیست.

با وجود آن که podهای پرظرفیت، طراحی استانداردی دارند، اما باید به روش زیر، مطابق کاربرد ساطگار شوند:

  • تعداد رک‌های فاوا داخل pod را می‌توان به شکلی تنظیم کرد که به خوبی در شکل ظاهری اتاق موجود فاوا، جای گیرد.
  • معمولا تجهیزات فاوا قابلیت نصب در رک‌های استاندارد را دارند ولی برخی از دستگاه های ذخیره ساز با رک‌های مخصوص به خود فروخته می‌شود.
  • مقدار معمول مبنا 8kW در رک، در طراحی pod، مقداری استاندارد است اما، مقادیر تا 30kW در رک نیز امکان‌پذیر است.
  • افزونگی توان در هر منطقه، معمولا دو مسیره بوده و افزونگی سرمایش معمولا N+1 در نظر گرفته شده اما، دیگر گزینه‌ها نیز امکان‌پذیر است.
  • در یک اجرا، منطقه‌هایی با ظرفیت، تراکم و افزونگی متفاوت با هم ترکیب می‌شوند.

برآورده ساختن الزامات ظرفیت

در بسیاری از پروژه‌های تجمیع، افزایش ظرفیت نهایی فاوا در زیرساخت‌های مرکز داده‌ی میزبان هدف مطلوبی محسوب می‌شود. به عنوان مثال، ممکن است در ابتدا، برای اجرای تجمیع در مرکز داده‌ی میزبان با توان فعلی 1MW برنامه‌ریزی شده باشد تا با توسعه‌ی ظرفیت آن مرکز داده تا توان 2MW، تمام تجمیع مورد نظر، قابل اجرا باشد. علاوه بر آن، ممکن است به دلیل عدم قطعیت ناشی از مجازی‌سازی و دیگر عوامل، پیش‌بینی نیاز واقعی به ظرفیت 1MW، 2MW یا بیشتر، دشوار باشد. در این حالت، به توانایی توسعه‌ی مرکز داده در زمان لزوم، نیاز خواهد بود. همان طور که پیشتر نیز اشاره شد، پروژه‌های واقعی تجمیع، ظرفیت آنقدر افزایش می‌یابد که مقداری از سطح کف آزاد شده(افزایش ظرفیت فضا) و تقریبا مرکز داده‌ی میزبان، هرگز با محدودیت فضا روبرو نخواهد شد. بلکه محدودیت همواره در ظرفیت برق و سرمایش اعمال می‌شود.

روش غنی‌سازی pod پرظرفیت، توسعه‌ی ظرفیت را از طریق زیر امکان‌پذیر می‌سازد:

  • منطقه‌های جدید می‌توانند از دستگاه‌های چیلر موجود، برق ورودی و ظرفیت تابلو برق‌ها استفاده کنند تا ظرفیت این سیستم‌ها به طور کامل استفاده و تمام شود.

  • با استفاده‌ی کامل از ظرفیت موجود، podهای جدید توسط دستگاه‌های ماژولار جدید برق و سرمایش تغذیه شده و می‌توانند بدون توقف یا تعویض دستگاه‌های فعلی، به تاسیسات اضافه شوند.

مثالی از انواع دستگاه‌های برق و سرمایش (که تحت عنوان ماژول‌های تاسیساتی شناخته می‌شوند)، که قابل افزوده شدن به مرکز داده ی موجود نیز باشند، در شکل 3 نمایش داده شده است. در گزارش “ماژول‌های بسته‌ی برق و سرمایش در مراکز داده”[1]، این دستگاه‌ها با توضیحات بیشتر معرفی شده‌اند.

شکل 3: ماژول‌های 500kW برق و سرمایش که برای توسعه ی ظرفیت مرکز داده‌ی موجود، افزوده می‌شوند.
شکل 3: ماژول‌های 500kW برق و سرمایش که برای توسعه ی ظرفیت مرکز داده‌ی موجود، افزوده می‌شوند.

آماده‌سازی برای تجمیع

جهت آماده‌سازی تاسیسات موجود برای تجمیع، با استفاده از روش غنی‌سازی با pod پرظرفیت، باید بدین ترتیب عمل کرد:

  • مرکز داده‌ی میزبان بررسی شود تا ظرفیت‌ها و قابلیت‌های زیرساخت‌های فیزیکی موجود مشخص شود. (به گزارش “تعیین ظرفیت برق، سرمایش و فضا در تجمیع مراکز داده”[2] مراجعه شود.)
  • با تدوین یک برنامه‌ی توسعه، ظرفیت توسعه‌پذیر نهایی مرکز داده مشخص شود.
  • یک برنامه‌ی رشد و توسعه‌ی فاوا ایجاد شده و با برنامه‌ی توسعه ی فعلی مطابقت داده شود. (به گزارش “پروژه‌های مرکز داده: مدل رشد”[3] مراجعه شود.)
  • طراحی مناسبی برای pod پرظرفیت انتخاب شود.
  • در مرکز داده‌ی موجود فعلی، یک ناحیه از فضای کل، جداسازی و تعیین شود تا اولین pod در آن نصب شود.
  • مصارف فعلی در منطقه‌ی پرظرفیت تجمیع شده تا در صورت نیاز، فضای اضافی آزاد شود.
  • منطقه‌های مستقل و آماده، به مرور زمان در فضا قرار گرفته و مصارف موجود فعلی با مصارف دیگر مراکز داده، در pod تجمیع شود.
  • در صورت نیاز، بر ظرفیت دستگاه برق و سرمایش افزوده شده تا از برنامه‌ی رشد و توسعه، پشتیبانی شود.

در شکل 4، مثالی از این ناحیه‌ی جداسازی شده در مرکز داده‌ای واقعی نشان داده شده که برای جایگیری اولین pod پرظرفیت استفاده شده است.

شکل 4: ناحیه‌ی جداسازی شده در مرکز داده ای موجود، برای اجرای اولین POD پرظرفیت
شکل 4: ناحیه‌ی جداسازی شده در مرکز داده ای موجود، برای اجرای اولین POD پرظرفیت

نتیجه‌گیری

مراکز داده‌ی موجود در حال کار را می‌توان به طوری اثربخش، به عنوان مرکز داده ی میزبان در پروژه‌های تجمیع در نظر گرفت. اگرچه، روش متداول مبنی بر “تلاش جهت جای دادن تجهیزات اضافی”، معمولا به بروز نقاط پرحرارت، مشکلات قابلیت اطمینان، ناکارآمدی و کمبود فضا منجر می‌شود. به جای این روش، می‌توان از روش غنی‌سازی توسط pod پرظرفیت استفاده کرد. این روش به مراکز داده‌ی سنتی اجازه داده تا در قالب پروژه‌ی تجمیع، به مراکز داده ای پرظرفیت و پربازده تبدیل شوند.

انتظار می‌رود در مصرف کامل ظرفیت،  PUE سالیانه‌ی مراکز داده‌ای که از این روش غنی‌سازی منطقه‌ی پرظرفیت استفاده می‌کنند، در حدود 1.35 باشد که به اندازه‌ی PUE معادل 1.2 حاصل از ساخت مرکز داده‌ای جدید، خوب نیست. اما با این حال، از مقادیر معمول PUE معادل 2.0 که در روش‌های دیگر تجمیع مشاهده شده، بسیار بهتر است.

ماهیت مستقل این podها، به کمترین برنامه‌ریزی، طراحی یا مهندسی برای قرارگیری آن در هر فضای موجود نیاز دارد، سطح بالایی از استانداردسازی را امکان‌پذیر ساخته و زمان چرخه‌ی اجرا را کاهش می‌دهد.

روش غنی‌سازی pod پرظرفیت، به طور موفقی در صدها پروژه‌ی تجاری تجمیع به کار گرفته شده است. این روش، در تاسیسات جدید و همچنین تبدیل مراکز داده ی سنتی موجود به مراکز داده‌ی مناسب به عنوان میزبان تجمیع (حتی با ادامه‌ی عملکرد فعلی آن در طول تجمیع)، روش موثری است.

 

[1] – White paper 163, Containerized Power and Cooling Modules for Data Centers

[2] – White Paper 177, Determining Power, Cooling, and Space Capacities when Consolidating Data Centers

[3] – White Paper 143, Data Center Projects: Growth Model

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

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

سوال امنیتی *