اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات

استراتژی‌های اجرای سرورهای تیغه‌ای در مراکز داده‌ی موجود

 

سرورهای تیغه‌ای، مزایای گسترده‌ای نسبت به سرورهای سنتی دارند که در عین مصرف برق کمتر در هر سرور، توانایی پردازش را نیز ارتقا می‌دهند. اگرچه، با سطح اشغال کمتر، تیغه‌ها می توانند با تراکم بسیار بالاتری یکپارچه شده، که در مقایسه با طراحی مراکز داده‌ی متوسط سنتی، منجر به رک‌هایی با 20 برابر مصرف برق و 20 برابر تولید گرما، خواهد شد. این امر می‌تواند بر توانایی‌های سیستم‌های موجود برق و سرمایش، فشار بسیاری وارد کند. برای اجرای کارآمد سرورهای تیغه‌ای، باید زیرساخت‌های برق و سرمایش در مرکز داده به روز رسانی شده یا مصارف سرورهای تیغه‌ای در سرتاسر چندین رک، گسترده شود.

استراتژی‌های مختلفی وجود داشته که می‌توانند در اجرای سرورهای تیغه‌ای، به کار گرفته شوند. این مقاله، راهنمایی برای تعیین استراتژی مناسب برق و سرمایش، بر اساس نیازها و محدودیت‌های یک نصب خاص، فراهم می‌آورد.

چالش اصلی

در بیشتر مراکز داده‌ی موجود، چالش اصلی در نصب سرور تیغه‌ای به توزیع برق و سرمایش مربوط است. بیشتر مراکز داده ظرفیت‌های بلااستفاده ای از برق و سرمایش داشته ولی زیرساخت مورد نیاز را درا ختیار ندارند تا این ظرفیت را به ناحیه‌ی پرتراکم انتقال دهند. متاسفانه، بسیاری از کاربران حتی وجود چنین مشکلی را تا زمان شروع اجرا، درک نمی‌کنند. این مشکل ناشی از آنست که در حقیقت، هیچ مرکز داده‌ای ابزارها و مستندات لازم را نداشته تا بتواند اطلاعات مربوط به توانایی تامین ظرفیت در مرکز داده در یک ناحیه‌ی خاص از تاسیسات را برای اپراتورهای خود تامین کند. خلاصه‌ای از دلایل فنی این مشکلات در این متن آورده می‌شود.

جریان هوای ناکافی: سرورهای تیغه‌ای تقریبا به 120cfm از هوای سرد در هر kW ظرفیت برق نیاز دارند. بیشتر مراکز داده‌ی سنتی تنها 200-300cfm هوا در هر جایگاه رک تامین می‌کنند، که این مقدار، تا 10 برابر کمتر از هوای یک رک کاملا پر شده از سرورهای تیغه‌ای بوده و متوسط توان رک را تا کمتر از 2kW محدود می‌کند. یک سرور تیغه‌ای که هوای خنک کافی دریافت نکند،  در نهایت هوای گرم خروجی خود را مجددا به درون کشیده و با حرارت بیش از حد، مواجه می‌شود.

این مشکل، تا به حال بزرگ‌ترین چالش در اجرای سرورهای تیغه‌ای بوده است.

توزیع ناکافی برق: سرورهای تیغه‌ای در قیاس با مقداری که سیستم‌های توزیع برق در مرکز داده‌ی معمولی برای آن طراحی شده، برق بسیار بیشتری مصرف می‌کنند. این مشکل در سه حالت نمود دارد: 1) تعداد ناکافی و/یا نوع نادرست کابل‌های برق که زیر کف یا سقف نصب شده، 2) ظرفیت ناکافی دستگاه‌های توزیع برق(PDU) در اطراف، 3) مکان‌های ناکافی برای کلیدهای قطع مدار. هر یک از این مشکلات می‌توانند از توانایی تامین برق پرظرفیت جلوگیری کند.

باید توجه داشت که در میان دو مشکل کلیدی توضیح داده شده، مشکل توزیع سرمایش محدودیت اصلی به شمار می‌رود. به همین دلیل، تمرکز اصلی این مقاله نیز بر انتخاب معماری سرمایش قرار داده شده است. معماری برق پیرو معماری سرمایش انتخاب شده خواهد بود و به برند مشخص سرور تیغه‌ای بستگی دارد.

پنج روش متفاوت در اجرای سرورهای تیغه‌ای

پنج روش اصلی برای سرمایش سرورهای تیغه‌ای وجود دارد. پس از انتخاب یک روش، با محصولات و تکنیک‌های مختلفی می‌توان آن را اجرا کرد. این روش‌ها در گزارش “استراتژی‌های سرمایش برای رک‌های فوق پرظرفیت و سرورهای تیغه‌ای”[1] به تفصیل توضیح داده شده و در جدول 1، خلاصه شده است.

جدول 1: کاربرد پنج روش سرمایش رک‌های پرظرفیت

روش

مزایا

معایب

کاربرد

1.        گسترده‌سازی مصرف

تجهیزات را میان رک‌ها تقسیم کرده تا اوج مصرف رک پایین نگه داشته شود.

در هر جایی کار می‌کند، به برنامه‌ریزی نیاز ندارد.

در اصل، در بسیاری موارد رایگان است.

تجهیزات پرظرفیت باید حتی بیشتر از روش 2، گسترده شوند.

اشغال سطح بیشتری از کف

احتمال ایجاد مشکلات در کابل‌ شبکه

مراکز داده‌ی موجود، وقتی تجهیزات پرظرفیت تنها بخش کوچکی از مصرف کلی را تشکیل می‌دهند.

2.       سرمایش تعدیلی

مکان استفاده از مازاد سرمایش تولید شده برای رک های کم مصرف تر از نرمال را به رک های پرمصرف تر می دهد.

به هیچ تجهیزات جدیدی نیاز نبوده

در اصل در بسیاری موارد رایگان است.

محدود به 2 برابر توان مصرفی طراحی

اشغال سطح بیشتری از فضا

نیازمند اعمال قوانینی پیچیده

مراکز داده‌ی موجود، وقتی تجهیزات پرظرفیت تنها بخش کوچکی از مصرف کلی را تشکیل می‌دهند.

3.       سرمایش مکمل

تامین متوسط توانایی سرمایش با تامین تجهیزات مکمل سرمایش

پرظرفیت در زمان و مکان مورد نیاز

هزینه‌های سرمایه به تاخیر افتاده

بهره‌وری بالا

استفاده‌ی مناسب از سطح کف

محدود به 10kW در رک

رک‌ها و اتاق باید پیشاپیش به نحوی طراحی شده باشند که چنین روشی را پشتیبانی کنند.

ساخت و سازهای جدید یا بازسازی‌ها

محیط‌هایی با چند کاربری

وقتی مکان تجهیزات پرظرفیت از پیش نامعلوم باشد.

4.       نواحی پرظرفیت سرمایش

ردیف یا ناحیه‌ی پرظرفیت مخصوصی در مرکز داده ایجاد شود.

حداکثر ظرفیت

استفاده‌ی بهینه از فضای کف طبقه

تجهیزات پرظرفیت به گسترده شدن نیاز ندارد.

بهره‌وری بالا

نیاز به برنامه‌ریزی پیشین برای ناحیه‌ای پرظرفیت، یا رزرو فضا برای آن

تجهیزات پرظرفیت باید جداسازی شوند.

ظرفیت 10-25 kW در رک

وقتی به هم‌مکانی دستگاه‌های پرظرفیت نیاز باشد.

ساخت مراکز جدید یا بازسازی

5.       تمام سالن

تامین توانایی سرمایش پرظرفیت برای هر رک

رویارویی با تمام سناریوهای آتی

هزینه‌های بالای سرمایه و هزینه تا 4 برابر روش های دیگر

ممکن است به عدم استفاده از تمام ظرفیت زیرساخت‌های گران، منجر شود.

مواردی نادر و حاد از دستگاه‌های بزرگ تجهیزات پرظرفیت با فضاهای فیزیکی بسیار محدود

 

برای اجرای سرورهای تیغه‌ای باید یکی از روش‌های فوق انتخاب شود. این انتخاب بر اساس محدودیت‌های ناشی از نصب فعلی تجهیزات و همچنین نیازها و اولویت‌های کاربر، تعیین می‌شود.

فرایند اجرای سرور تیغه‌ای

فرایند آماده‌سازی محیط فیزیکی برای پشتیبانی از اجرای سرورهای تیغه‌ای، شامل عوامل کلیدی زیر می‌باشد:

  • شناسایی محدودیت‌های تاسیسات موجود
  • شناسایی نیازها و اولویت‌های کاربر
  • تعیین روش مناسب طراحی برق و سرمایش
  • طراحی و سپس اجرای آن طراحی

در شکل 1، الگوریتمی برای این فرآیند ارائه شده که بیانگر گام‌های مختلف فرایند و داده‌های به دست آمده در هر گام، می‌باشد. این فرایند شامل دو چرخه‌ی کلیدی در آغاز الگوریتم بوده که محدودیت‌ها، نیازها و اولویت‌های کاربر را از طریق روندی با قابلیت ارتقا مکرر، تعیین می‌کند. این چرخه‌ها برای تنظیمات مناسب و مصالحه‌های مورد نیاز، ضروری هستند. معمولا محدودیت‌ها و اولویت‌های اولیه پس از بازبینی شرایط و مصالحه‌های مربوطه، تغییر می‌کنند. اگر عواقب و دستآورهای استفاده از سرورهای پرتراکم و چگال دانسته شود بهتر می توان اجبار و علاقه به استفاده از این تجهیزات را درک کرد. این شناخت در چرخه‌ی 2 در الگوریتم فرآیند صورت گرفته است.

نمونه‌ی رایج دیگر، زمانی است که در ارزیابی نصب‌های فعلی تجهیزات، مشکلاتی شناسایی می‌شوند که به آسانی قابل اصلاح بوده و توانایی مرکز داده را در مدیریت برق و سرمایش مورد نیاز سرورهای تیغه‌ای، افزایش می دهد. این تنظیمات، در چرخه ی 1 الگوریتم فرآیند رخ می‌دهند.

در قسمت بعد، فرایندهای مختلف موثر در انتخاب روش طراحی، به تفصیل بررسی خواهند شد.

شکل 1: الگوریتم فرآیند برای تعیین روش مناسب اجرای سرورهای تیغه‌ای در مرکز داده‌ی موجود
شکل 1: الگوریتم فرآیند برای تعیین روش مناسب اجرای سرورهای تیغه‌ای در مرکز داده‌ی موجود

شناسایی محدودیت‌های تاسیسات موجود

مراکز داده‌ی موجود با بسیاری از محدودیت‌های فیزیکی غیر قابل تغییر مواجه هستند. این محدودیت‌ها عبارتند از:

ظرفیت دقیق برق – ممکن است مرکز داده ظرفیت اضافی کافی در UPS نداشته باشد تا برق مورد نیاز در نصب سرور تیغه‌ای پیشنهادی، تامین کند.

ظرفیت دقیق سرمایش – ممکن است مرکز داده ظرفیت اضافی کافی در سرمایش موضعی نداشته تا سرمایش مورد نیاز در نصب سرور تیغه‌ای پیشنهادی را تامین کند. این محدودیت به ظرفیت ردیفی از دستگاه‌های تهویه مطبوع سالن کامپیوتر اشاره داشته و به سیستم توزیع هوا ارتباط ندارد.

محدوده‌ی فضای کف ممکن است فضای کلی کف طبقه‌ در مرکز داده یا فضای در دسترس برای نصب سرور تیغه‌ای، محدود باشد. این محدودیت‌ها اگر خیلی شدید باشند، می‌توانند روش‌های خاصی را در طراحی تحمیل کنند.

فاقد پلنوم سقفی اتاق ممکن است پلنوم سقفی برای بازگشت هوا در اختیار نداشته باشد. ممکن است ارتفاع اتاق محدود بوده و در نتیجه، تامین پلنوم امکان‌پذیر نباشد. این محدودیت می‌تواند بعضی از گزینه‌های طراحی را حذف کند.

محدودیت‌های کف کاذب- در صورت وجود کف کاذب، ارتفاع آن ممکن است کمتر از 2 فوت(در حدود 61 سانتی متر) بوده و/یا قسمتی از آن با کابل‌ها یا لوله‌ها پر شده باشد. در نتیجه، توانایی توزیع هوا از طریق کف کاذب محدود شده که مانع بکارگیری بعضی از گزینه‌ها طراحی خواهد شد.

محدودیت وزن کف مرکز داده به خصوص در صورت وجود کف کذب، می‌تواند با محدودیت‌هایی در بار وزنی قابل تحمل مواجه باشد. این عامل نیز ممکن است موجب حذف بعضی از گزینه‌های طراحی شود.

معمولا محدودیت‌های یک مرکز داده‌ی موجود، مستند نشده و واضح نیست، در نتیجه شرایط مرکز داده باید مورد ارزیابی قرار گیرد.

ارزیابی شرایط موجود

برای اجرای سرورهای تیغه‌ای، ارزیابی شرایط موجود مرکز داده کاملا ضروری است. اگر تعدد این سرورهای تیغه‌ای در حدود تعداد یک رک یا کمتر باشد، این ارزیابی‌ها ممکن است سطحی و کم اهمیت باشند. اگرچه، برای اجرای سرورهای بیشتر از این تعداد، عمق و سطح جزییات در این ارزیابی‌ها نیز به طور محسوسی افزایش خواهد یافت.

در طول ارزیابی، داده‌های مختلفی از ظرفیت سیستم‌های برق و سرمایش جمع‌آوری شده که شامل ظرفیت نامی و مهم‌تر از آن، ظرفیت واقعی اجرا شده می‌باشد. علاوه بر آن، شرایط فعلی مصرف باید ارزیابی شده تا بزرگی و توزیع فیزیکی مصارف تعیین گردد. بررسی سیستم‌های توزیع برق و سرمایش در این میان بیشترین اهمیت را داشته تا توانایی سیستم‌ها در تامین برق و سرمایش برای مصارف پرظرفیت کمّی‌سازی شود.

در مواردی با اجراهای بسیار پیچیده، بهتر است مرکز داده را با استفاده از مدل‌های کامپیوتری شبیه‌سازی کرد تا هم شرایط فعلی تعیین شده و هم اعتبار طراحی پیشنهادی سنجیده و تایید شود. در شکل 2، مثالی از داده‌های چنین مدلی ارائه شده است.

شکل 2: مدل دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) سه بعدی از مرکز داده بیانگر جریان هوا و دما(از خدمات حرفه‌ای اشنایدر الکتریک)
شکل 2: مدل دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) سه بعدی از مرکز داده بیانگر جریان هوا و دما(از خدمات حرفه‌ای اشنایدر الکتریک)

 

 می‌توان به تمام اپراتورهای مراکز داده توصیه کرد تا دانشی مقدماتی از ارزیابی مرکز داده کسب کنند. اما برای نصب‌های پیچیده، پرهزینه یا پر ریسک، بهتر است متخصصانی را برای انجام این ارزیابی‌ها، به کار گرفت. شرکت Schneider Electric و دیگر سازندگان، چنین خدمات تخصصی در ارزیابی مراکز داده ارائه می‌دهند.

شناسایی بهبودها سلامت اصلی مرکز داده

شرایط موجود مرکز داده معمولا شامل نقاط ضعفی است که باید شناسایی و پیش از هر اقدام دیگری، اصلاح شود چرا که می‌توانند بر داده‌هایی که اساس اجرای سرورهای تیغه‌ای هستند، تاثیر بگذارند. این مشکلات شامل موارد زیر هستند:

  • عدم بکارگیری پنل‌های کاذب؛
  • نشت در کف کاذب یا سیستم تامین هوای رفت؛
  • پیکربندی نامناسب برای بازگشت هوا؛
  • پیکربندی نامناسب تایل‌های تهویه در کف؛
  • کابل‌های بلااستفاده زیر کف که قابل حذف هستند؛
  • نقاط کارکردی نامناسب در دستگاه‌های تهویه مطبوع؛

توضیح دقیق‌تر این مشکلات در گزارش “ده راهکار برای پشتیبانی اجرای سرور پرظرفیت”[2] و “اشتباهات قابل اجتناب موثر بر عملکرد سرمایش در مراکز داده و اتاق‌های شبکه”[3] آورده شده است.

شناسایی نیازها و اولویت‌های کاربر

علاوه بر محدودیت‌های فیزیکی و ساختاری در تاسیسات، مشتریان نیز اغلب محدودیت‌های تنظیم شده یا اولویت‌های خود را اعمال می‌کنند. این محدودیت‌ها ممکن است الزامی بوده یا ممکن است در صورت در پی داشتن هزینه‌های بالا، قابل چشم‌پوشی باشند. این نیازها یا اولویت‌ها می‌توانند بعضی از گزینه‌های اجرای سرور تیغه‌ای را حذف کرده و گزینه‌ی دیگری را پیشنهاد دهند. این نیازها عبارتند از:

عملکرد مداوم – مهم‌ترین نیاز می‌تواند آن باشد که نصب، کمترین دخالت را در عملکرد فعلی مراکز داده و همچنین حداقل ریسک را برای تجهیزات فعال فاوا، داشته باشد. به طور مثال، ممکن است هیچ زمان توقفی در برنامه‌ی زمانی امکان‌پذیر نباشد.

دسترسی بالا به سیستم به دست آمده دیگر نیاز مهم می‌تواند آن باشد که سیستم به دست آمده بیشترین دسترسی ممکن را داشته باشد. این امر نیازمند سیستم‌های افزونه‌ی برق و سرمایش بوده و همچنین سیستم باید جهت اطمینان از افزونگی، تست شود.

هم‌مکانی سرورها (سرورهای پرچگال) ممکن است تمایلی شدید یا الزامی جهت متراکم سازی تیغه‌ها به حداکثر ظرفیت ممکن وجود داشته باشد. دلایل آن عبارتند از:

  • سیستم یک نمونه برای نمایش باشد؛
  • تمایل به حفظ فضای کف؛
  • مقررات یا الزامات قانونی برای نگه‌داشتن تمام سرورها در مکانی کوچک؛
  • تسهیل کابل‌کشی شبکه؛
  • تمایل به دسته‌بندی منطقی در تجهیزات فاوا (یعنی تمام سرورهای شبکه هم‌مکان باشند)؛
  • صاحبان مختلف برای ناحیه‌های مختلف مرکز داده؛
  • ساده‌سازی اداره‌ی تجهیزات (همان بروزرسانی)
  • تصور (معمولا اشتباه) مبنی بر آن که، این کار در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌کند.

توجه شود که متراکم سازی در ظرفیت کامل، می‌تواند بسیار هزینه‌بر بوده و نیازمند ساخت و تغییر مداخله‌گرانه در مرکز داده‌ی فعلی باشد. شدیدا توصیه می‌شود که گزینه‌های پیشنهادی مرتبط با گسترده‌سازی پیش از سرورهای تیغه‌ای متراکم و چگال، در نظر گرفته شود.

برای اجراهای بعدی آماده باشید ممکن است این، اولین سری از اجرهای سرورهای تیغه‌ای باشد، که در آن صورت اجرای فعلی باید اساس اجراهای آتی را تشکیل دهد. همچنین نباید هیچ یک از اجراهای آتی را حذف کرده یا در آن مداخله کند.

زمان ممکن است نیاز باشد که سرور تیغه‌ای را به سرعت اجرا کنید. در این صورت، برنامه‌ریزی، قرارداد و ساخت می‌توانند نامطلوب و زمان‌بر باشند.

هزینه اجرای سرور با حداقل هزینه می‌تواند اولویت اصلی باشد. چنین اولویتی مسیر روشنی ارائه می‌دهد.

انتخاب روش اجرا

زمانی که محدودیت‌های تاسیسات موجود به درستی درک شده و مصالحه‌های مناسب نیز در مورد نیازها و اولویت‌های کاربر، صورت گرفت، میتوان از میان پنج روش اصلی اجرا، یک روش را انتخاب کرد. روش اجرا بر اساس مشکلات سرمایشی انتخاب شده چرا که عمدتا این مشکلات، سیستم‌های اجرایی را محدود می‌کنند. پس از تعیین روش اجرا، مشکلات مربوط به برق برطرف خواهد شد.

متغیر کلیدی که بر روش اجرا موثر است، ظرفیت اجراست.  

بسیاری از مشتریان تصور می‌کنند یا ترجیح می‌دهند سرورهای تیغه‌ای با حداکثر ظرفیت اجرا شوند. در جای دادن تیغه‌ها در فضایی موجود، این امر همواره فرضیه‌ی مناسبی نیست. در واقع بیشتر سرورهای تیغه‌ای از ساختار شاسی ماژولاری استفاده کرده و می‌توانند در ظرفیتی کمتر از ظرفیت حداکثر خود، اجرا شوند. به طور مثال، می­توان تا 6 شاسی IBM BladeCenter™ را به طور مستقلی  در هر رک، اجرا کرد. در عین حال که به نظر می‌رسد با گسترده ساختن سرورهای تیغه‌ای، مزایای آن کاهش می‌یابد، اما در واقع ممکن است به خصوص در نصب تیغه‌ها در فضایی موجود، هزینه، دسترسی به سیستم و سرعت اجرا حتی از این طریق افزایش یابد.

بسیاری از فضاهای موجود برای توان مصرفی 2kW در رک یا کمتر، طراحی شده‌اند. در چنین محیطی، وقتی سرورهای تیغه‌ای با توان 10-30kW در رک اجرا شوند، رک‌های دارای تیغه‌ها به شکل نامتناسبی از زیرساخت‌های برق و سرمایش استفاده می‌کنند به طوری که در نهایت، با اینکه تمام برق و سرمایش مصرف شده، فضای استفاده نشده‌ای در مرکز داده باقی مانده است. به این دلیل معمولا در بیشتر مراکز داده، در حین اجراهای سرورهای تیغه‌ای، هیچ مزیت واقعی از حفظ فضا حاصل نمی‌شود. بر همین اساس در مراکز داده‌ی موجود، گسترده‌سازی تیغه‌ها، عملی‌تر و مقرون‌به صرفه‌تر است.

معمولا تنها در تاسیسات جدید که مشخصا برای پشتیبانی از ظرفیت‌های بالا طراحی شده، وقتی ابعاد این اجرا بزرگ بوده یا زمانی که محدودیت بسیار شدیدی از نظر فضا، اعمال شده باشد، اجرای سرورهای تیغه‌ای با ظرفیت کامل، مقرون به صرفه است.

بنابراین، تصمیم اصلی در اجرای سرورهای تیغه‌ای، سطح تقسیم و گسترده‌سازی شاسی‌ها در میان رک‌هاست- به عبارت دیگر، در هر کر، چند شاسی از تیغه‌ها نصب خواهد شد. برند و مدل واقعی سرور تیغه‌ای انتخاب شده ممکن است توانایی در گسترده‌سازی تیغه‌ها را محدود سازد، به طور مثال، بعضی از سرورهای تیغه‌ای از شاسی‌های مستقلی استفاده می‌کنند که به راحتی افزایش می­یابد، در حالی که بعضی دیگر، از سیستم backplane استفاده کرده که قابلیت توسعه­ی سرورها را به تعداد مشخصی محدود می­کند. برای بررسی جامع‌تری از این مسائل، به نکات کاربردی مرتبط با برندهای خاصی از سرورهای تیغه‌ای مراجعه شود.  وقتی ظرفیت‌های مختلف از اجرای شاسی‌های تیغه‌ای در قالب 5 روش کلیدی اجرای توضیح داده شده، در آمد، نتایجی حاصل می‌شود که در جدول 2 نمایش داده شده است.

جدول 2: نقشه نشان‌دهنده‌ی معیارها در اجرای سرورهای تیغه‌ای برای ترکیب‌های مختلف از رفیت‌های شاسی تیغه‌ای و روش اجرای، بیانگر ترکیب ارجح
جدول 2: نقشه نشان‌دهنده‌ی معیارها در اجرای سرورهای تیغه‌ای برای ترکیب‌های مختلف از رفیت‌های شاسی تیغه‌ای و روش اجرای، بیانگر ترکیب ارجح

جدول 2 نشان می‌دهد که برای 30 ترکیب ممکن از شش سطح توسعه ظرفیت‌ها و 5 روش اجرا، تقریبا 11 ترکیب برتر وجود داشته و همچنین 7 ترکیب حاشیه‌ای دیگر نیز برای تمامی 18 ترکیب عملی در اجرای تیغه‌ها وجود دارد. برای انتخاب بهترین گزینه، هزاران ترکیب از اولویت‌های کاربر، محدودیت‌ها اجرایی و داده‌های شرایط موجود باید در این 18 ترکیب از اجرا، ادغام شود. این امر نیازمند تحلیل‌ها و قوانینی پیچیده بوده و می‌تواند در قالب الگوریتم نرم‌افزاری اجرا شود اما، توضیح کامل آن، در محدوده‌ی این مقاله نمی‌گنجد.

شرکت اشنایدر الکتریک، در حین توسعه ابزارهایی برای انجام این تحلیل‌ها، با مشاهداتی مهم روبرو شده است:

  • در بخشی از رک‌های تیغه‌ای ارا شده، بیش از 25% کل مکان رک‌ها در یک اتاق قرار داشته، ممکن است سیستم‌های برق و سرمایش اتاقی موجود، نیازمند بازسازی کامل باشد. به عبارتی برای هر اجرا در این ابعاد و بزرگی، باید اتاقی جدید ساخت؛ مگر آن که بتوان مرکز داده را به طور کامل برای یک دوره‌ی زمانی، خاموش و متوقف کرد.
  • برای مراکز داده‌ی موجود، با برنامه‌ریزی برای اجرای 1-5 رک از تیغه‌ها، گسترده‌سازی سرورهای تیغه‌ای در 25% تا 50% ظرفیتشان(یعنی کمتر از 3 شاسی در هر رک) بیشتر مورد توجه بوده تا از این طریق، تاثیر آن عملیات مرکز داده به حداقل رسیده و هزینه‌های ناشی از اجرا نیز کاهش یابد. برای بیشتر مراکز داده، هزینه‌ی دستیابی به ظرفیت‌های بسیار بالا، در مقایسه با هزینه‌ی فضای قرار گیری چند رک بیشتر، به طور محسوسی بالاتر است.
  • برای مرکز داده‌ی معمولی موجود که دارای ظرفیت‌های عمده‌ای از برق و سرمایش بوده، سرمایش مکمل، با هزینه‌ای کم و در عین حال، نتیجه‌ای قابل پیش‌بینی، ظرفیت اجرا را افزایش می‌دهد.

روش‌هایی که توصیه نمی‌شوند

در ادامه لیستی از روش ها و اقداماتی آورده شده که با وجود ایرادات وارده، هر روزه توسط اپراتورهای مرکز داده استفاده می‌شوند. این روش‌ها، فایده‌ی ناچیزی در پی داشته، و معمولا شرایط را بدتر می‌سازند.

کاهش دمای هوا

 یکی از آسان‌ترین و بدترین اقدامات کاربران، کاهش دمای کارکرد هوا در دستگاه‌های تهویه مطبوع سالن کامپیوتر بوده تا مشکل نقاط پر حرارت مرکز داده را برطرف سازند. با این کار، ظرفیت دستگاه تهویه مطبوع کاهش یافته، مصرف آب در دستگاه رطوبت‌ساز به طور قابل توجهی افزایش یافته و بهره‌وری عملیات مرکز داده نیز شدیدا کاهش می‌یابد (و در نتیجه، هزینه‌ی قبض بالا می‌رود). با تمام آن چه اتفاق افتاده، حتی مشکلی نیز حل نشده، چرا که این مشکل، ناشی از جریان هوا بوده  به دمای هوا ارتباط ندارد.

تایل‌های توری شکل

 یکی دیگر از اقدامات به ظاهر منطقی، جایگزینی تایل‌ تهویه کف کاذب با تایلی است که مقاومت کمتری در برابر عبور هوا دارد. چنین تایل‌هایی معمولا به جای تایل‌های سوراخ‌دار رایج، شبیه شبکه توری شکل هستند. چنین روشی در حالت رک ایزوله ممکن است مفید باشد، ولی به خصوص اگر تعداد بالایی داشته باشند، عوارض جانبی بسیار شدید در پی خواهند داشت. استفاده از این تایل‌ها در مراکز داده‌ی معمول، موجب خواهد شد تا جریان هوای دیگر نواحی کاهش یافته، اما مهم‌تر از آن این تایل‌ها تغییرات قابل توجه و غیرقابل پیش‌بینی در جریان هوای بین تایل‌ها ایجاد می‌کنند. این مشکلات، در گزارش “استراتژی‌های سرمایش برای رک‌های فوق پرظرفیت و سرورهای تیغه‌ای”[4] به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است.

فن‌های روی بام

 با وجودی که سینی‌های فن، هیچ مزیتی در رک فاوا با طراحی مناسب، ندارند اما باز هم استفاده از آن‌ها در حالت نصب شده بالای رک، بسیار متداول و مورد توجه است. مشکل حرارت بیش از حد سرورها ناشی از هوای گرم داخل رک نیست. منشا این حرارت، هوای گرم در ورودی‌های هوای سرورها بوده که در جلوی رک قرار گرفته است. این فن‌ها تنها حرارت بیشتر تولید کرده و ممکن است حتی ظرفیت سرمایش در مرکز داده‌ای با طراحی مناسب را کاهش دهد. بسیاری از مشتریان سفارش سینی‌های فن را بر اساس مشخصات سنتی و قدیمی می دهند حتی اکثرا کارکرد این فن ها را هم نمیدانند. نوعی از فن­های اضافی برای افزودن در رک وجود دارد که به تفصیل در گزارش “ده راه‌کار سرمایش برای پشتیبانی اجرای سرورهای پرظرفیت”[5] توضیح داده شده­اند.

رک‌های ایزوله شده

 جداسازی رک‌ها از ردیف‌های یک ناحیه که از تمام اطراف باز بوده، گاهی در تلاش برای کاهش ظرفیت یک ناحیه و ارتباط چند تایل تهویه با یک رک صورت می‌گیرد. اگرچه، این روش به هوای گرم تهویه شده اجازه داده تا به اطراف رک و ورودی های سرور باز گردد. تاثیر کلی این روش مفید نیست. بهتر است رک‌ها را در چیدمان راهروی گرم و راهروی سرد قرار داد و از رک‌های بدون بار دارای پنل‌های کاذب بین رک‌های تیغه‌ای، راهروهای سرد عریض‌تر، دستگاه‌های سرمایش مکمل و/یا سیستم راهروی گرم بسته برای افزایش عملکرد،  استفاده کرد.

نتیجه‌گیری

اجرای سرورهای تیغه‌ای به بهبود چشمگیری در توانایی پردازش منجر شده، هرچند که ممکن است سیستم‌های برق و سرمایش مرکز داده‌ای موجود را تحت فشار قرار دهد. روش‌های متعددی برای تامین برق و سرمایش سرورهای تیغه‌ای وجود دارد. بهترین روش در یک نصب مشخص، به محدودیت‌های طراحی موجود و نیازها و اولویت‌های اپراتور مرکز داده، بستگی دارد.

در این مقاله، مشکلات و انتخاب‌ها در اجرای سرور تیغه‌ای بررسی شده است. فرآیندی نیز برای انتخاب روش اجرا بر اساس نیازها و محدودیت‌ها، معرفی شده‌ است.

بیشتر کاربران محدودیت‌های سرمایش در سرورهای تیغه‌ای متراکم را درک نمی‌کنند. با در نظر گرفتن گزینه ها و مزایایشان، اجراهای دربرگیرنده‌ی گسترده‌سازی تیغه‌ها برای بسیاری از تاسیسات موجود بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد چرا که در زمان و هزینه صرفه‌جویی شده و دخالت‌ها در عملیات مرکز داده را نیز کاهش می‌دهد.

 

[1] – White Paper 46, Cooling Strategies for Ultra High Density Racks and Blade Servers

[2] – White paper 42, Ten Cooling Solutions to Support High Density Server Deployment

[3] – White paper 49, Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms

[4] – White Paper 46, Cooling Strategies for Ultra-High Density Racks and Blade Servers.

[5] – White paper 42, Ten Cooling Solutions to Support High Density Server Deployment

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

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

سوال امنیتی *