دستورالعمل های سرمایش و قدرت برای اجرای تجهیزات IT در مراکز داده هم مکانی

مقدمه

مراکز داده هم مکانی[1]  ارائه دهنده مکانی معقول و ایمن برای تجهیزات IT کاربران[2] خود می باشند . علاوه براین، کاربران می توانند از امتیازاتی چون زیرساخت های اشتراکی قدرت، سیستمهای سرمایش، حفاظت فیزیکی و طراحی افزونه ای استفاده نمایند. معمولا کاربران به دلایل زیر، سعی در استقرار تجهیزات به گونه ای دارند که به نظر آنها، مناسب است :

• راحتی عملکرد به شیوه ای که خود کاربران همیشه انجام داده اند.
• لزوم تطابق با اصول طراحی با مراکز داده قبلی که استفاده نموده اند (حتی اگر این اصول منسوخ شده باشند)
• باور به اینکه هزینه های مناسبترین اقدامات تامین کننده بازگشت سرمایه کافی و به موقع نخواهد شد.
• باور به اینکه نحوه استقرار تجهیزات آنها، تاثیر زیادی بر دیگر کاربران یا کل تجهیزات مرکز داده نخواهد داشت.

استراتژی ” استقرار دلخواه ” باعث ایجاد سردرگمی در مراکز داده هم مکانی شده و موجب کاهش بازده انرژی و بازده فضایی  و همچینین نقص در میزان دسترسی به مرکز داده خواهد شد. این استراتژی منجر به تحمیل هزینه های بالا برای صاحبان مراکز داده هم مکانی شده که البته در آخر هزینه ها  بر عهده خود کاربران مراکز داده هم مکانی گذاشته شده و میان آنان تقسیم خواهد شد. بهره گیری از یک سیاست قابل قبول در بکارگیری[3] (AUP) بین صاحبان مرکز داده هم مکانی و کاربران آنها می تواند باعث ارتقاء بازده منابع زیرساختی شده و هزینه ها را برای  هر دو طرف کم کند.

تعداد قابل توجه ای از صاحبان مراکز داده هم مکانی و کاربران آنها، با بازده انرژی پایین و چالش های بازده فضا روبرو هستند. این گزارش دلایل ظرفیت بلااستفاده ، در مراکز داده هم مکانی را بررسی کرده و مناسبترین اقدامات در حل مساله را توضیح خواهد داد.

کاربران چگونه باید تعادلی بین مناسبترین اقدمات و حفظ انعطاف پذیری در مراکز داده هم مکانی پیدا کنند؟  یک AUP کارآمد راهی برای حل این چالشها است. در این گزارش ویژگی های سیاستی که قوانین مربوط به استقرار تجهیزات IT در محیط مراکز داده هم مکانی را تعیین می کند، توضیح می دهد. این قوانین باعث افزایش بازده در سیستم های قدرت، سرمایش و فضا خواهد شد.

دلایل وجود ظرفیت بلا استفاده در مراکز داه هم مکانی

ظرفیت مصرف نشده[4]، ظرفیتی می باشد که به دلیل نوع طراحی یا پیکربندی سیستم، مورد استفاده قرار نمی گیرد. ظرفیت مصرف نشده، ناشی از وجود نقص در یک یا چند مورد زیر است :

• فضای طبقه یا رک
• قدرت
• توزیع قدرت
• سرمایش
• توزیع سرمایش

هر وسیله IT در مرکز داده نیازمند میزان ظرفیت کافی از 5 پارامتر بالا می باشد. می توان گفت این عناصر برای دستیابی به یک ظرفیت تعادلی دقیق به منظور پشتیبانی از بیشینه مصرف IT، تقریبا هیچ گاه در دسترس نمی باشند. ممکن است مراکز داده هم مکانی فضای رک کافی داشته اما فاقد سرمایش لازم باشد یا میزان قدرت موجود در مرکز کافی بوده ولی فضای مورد نیاز وجود نداشته باشد. ظرفیت بلااستفاده زمانی اتفاق می افتد که یک نوع ظرفیت نمی تواند به طور کامل استفاده شود، بدلیل اینکه یک یا چند نوع ظرفیت دیگر در بیشینه مقدار مصرف می شود.  ظرفیت بلااستفاده نامطلوب بوده و باعث محدودیت جدی در عملکرد مرکز داده می شود. برای بسیاری از از مراکز داده ، مسئله ظرفیت­ های بلااستفاده بسیار جدی می باشد که نمونه های زیر در بسیاری از مراکز دیده شده است :

• تهویه مطبوع دارای ظرفیت مناسبی است ولی توزیع هوای مناسبی برای بارهای IT وجود ندارد.
• دستگاه‌های PDU­ دارای ظرفیت توانی کافی می باشد ولی بدلیل رک های کم ظرفیت متعدد، مکانهای دردسترس کافی برای کلید، وجود ندارد.
• فضای کف، در دسترس است ولی میزان توان باقیمانده ای وجود ندارد.
• تهویه مطبوع در موقعیت نامناسبی قرار گرفته است.
• برخی از PDUها بیشتر از ظرفیت خود و برخی دیگر پایین تر از ظرفیت خود کار می کنند.
• برخی از منطقه ها بیش از اندازه گرم و برخی دیگر خنک هستند.
• تمایلی برای افزایش ظرفیت توان در هر رک وجود دارد اما میزان ظرفیت قدرت کافی یا  ظرفیت توزیع سرمایش وجود ندارد.

با توجه به موقعیت و طراحی سیستم سرمایش و قدرت، ممکن است استفاده از ظرفیت بلا استفاده به هیچ وجه عملی نباشد یا اینکه ممکن است با صرف هزینه محدودی ظرفیت بلا استفاده به طور موثری مورد استفاده قرار گیرد. به هرحال برای بهره گیری از این ظرفیت می بایست هزینه صرف نمود. برای این منظور معمولا می بایست قسمتی از تجهیزاتی که قبلا نصب شده، جمع آوری شده یا سیستم های جدید قدرت و سرمایش نصب شوند.

زمینه‌ی مدیریت ظرفیت، ظرفیت بلا استفاده بحثی بسیار خسته کننده برای اپراتورهای مرکز داده می باشد زیرا که توضیح وجود چنین ظرفیتی برای مدیران و کاربران بسیار سخت است به عنوان مثال مرکز داده با ظرفیت قدرت و سرمایش نصب شده 1 مگاواتی، توان خنک کردن سرورهای جدید تیغه ای با تنها ظرفیت 200 کیلو وات، را ندارند.

فضای IT در یک مرکز داده هم مکانی به صورت قفسه ای، رکی یا در برخی موارد قسمتی از یک رک (2/1، 4/1) یا حتی یک فضای U برای رایانش های کوچک، اجاره داده می شود. صاحبان مراکز داده هم مکانی و هم کاربران با چالش های ایجاد تعادل بین ظرفیت های فضا، سرمایش و قدرت برای سرورها در مراکز داده هم مکانی مواجه هستند. بسیاری از این مراکز داده از یک یا چند مورد از علل ظرفیت بلااستفاده که در زیر لیست شده، رنج می برند:

• طراحی دشوار برای تمامی فضایی که قبلا اجاره داده شده است
• ازدیاد رک های ظرفیت پایین
• محدودیت طراحی در ظرفیت سرمایش
• اختلاط جریان های هوایی سرد و گرم

طراحی دشوار برای فضایی که قبلا اجاره داده شده

در بسیاری موارد، فضای مراکز داده هم مکانی در طول زمان به کاربران مختلف با میزان فضای موردنیاز متفاوتی اجاره داده می شود. این امر موجب بازده پایین فضای مرکز داده خواهد شد. در طول زمان، با خالی شدن فضایی که قبلا اجاره داده شده بود، فضای باقیمانده در قسمت های مختلف به عنوان ظرفیت بلااستفاده به حساب می آیند که استفاده از این فضا ها برای کاربر جدید با میزان ظرفیت سرمایش و قدرت متفاوت، دشوار یا غیر ممکن می باشد. این وضعیت میتواند باعث عدم استفاده از سرمایش و توان انبوه شود. ولی با افزایش میانگین ظرفیت توان رک ها، می تواند دوباره مورد استفاده قرار گیرد.

ازدیاد رک های کم ظرفیت

رک های کم ظرفیت معمولا با مدارهای 16-20 امپری تک ظرفیت (وابسته به ولتاژ سرویس) در نظر گرفته می شوند. با توجه به مصرف انرژی پایین در اینها (کمتر از 2 کیلووات) هر توزیع برق رک، یک مکان شاخه مدار در دستگاه توزیع برق (PDU) را اشغال می‌کند. ازدیاد این رک ها، می تواند خیلی زود تمامی کلیدهای در دسترس را استفاده نموده و ظرفیت باقیمانده مبدل‌ها در داخل  PDU مصرف نشده باقی می ماند. افزایش توان میانگین رک های می تواند به استفاده از ظرفیت باقیمانده PDU کمک کند.

محدودیت طراحی درظرفیت سرمایش

بسیاری از مراکز داده هم مکانی برای ظرفیت kW 4 در هر رک، طراحی شده اند. تراکم سازی تجهیزات IT باعث افزایش ظرفیت برق رک ها می شود.  علاوه بر این، مجازی سازی نیز اغلب منجر به افزایش ظرفیت برق خواهد شد زیرا که سرورهای مجازی سازی شده، تمایل به گروه سازی با یکدیگر دارند. علاوه بر این بر طبق گزارش DCD 2012 Census میانگین ظرفیت برق رک‌ها 4.05 کیلو وات می باشد. با توجه به این گزارش 58% رک ها دارای ظرفیت کمتر از kW/rack 5 ، 28% رکها بین 5-10kW/rack و 14% رک بیشتر از kW/rack 10 ظرفیت دارند[5]. اگر توزیع قدرت و توان  قادر به پشتیبانی از رک های با پر ظرفیت نباشند باعث ایجاد فضای بلا استفاده در رک خواهند شد.

ترکیب جریان های هوای سرد و گرم

ظرفیت توزیع سرمایش بلااستفاده باعث ترکیب جریان های هوای سرد و گرم می شوند. یک یا چند عامل زیر می‌تواند باعث عدم مصرف این ظرفیت باشند :

• کمبود دالانهای بسته سرد و گرم. این دالانها می توانند از ترکیب جریان های هوایی سرد وگرم جلوگیری کنند. بدلیل پیکربندی متفاوت رک ها برای کاربران متفاوت، عدم سامان‌دهی به روش دالان های سرد و گرم باعث تشدید ترکیب هوا خواهد شد. این موضوع باعث افزایش دمای سرورها شده و ظرفیت سرمایش را پایین خواهد آورد.
• عدم استفاده از پنلهای کاذب برای بستن فضای Uشکل باز. این موضوع باعث نشت هوای خنک می شود.
• حفره های ورود و خروج کابل، در بلوک های کف دالان و همچینین وجود فواصل بین رک می تواند نشت قابل توجهی از هوای خنک را در پی داشته باشد.
• سیم کشی زیرکف می تواند نقش “سد هوایی” را داشته و باعث انسداد مسیر جریان هوا یا ایجاد محدودیت در توزیع هوا در جلوی رک های IT شود.

بیش از 50%  نشت هوا در مراکز داده هم مکانی، مشاهده می شود و در نتیجه هوای خنک پیش از ورود به تجهیزات IT، برگشته و مستقیم به سمت دستگاه سرمایش جریان می یابد. این امر به معنی وجود ظرفیت توزیع سرمایش مصرف نشده می باشد. راه حل های مبتنی بر سیستم هوای بسته می تواند ظرفیت توزیع سرمایش بلااستفاده را جبران نمایند تا ظرفیت توان رک های مجاز به افزایش باشد.

تجارب موفق مطابق با سیاست قابل قبول در استفاده

برخی صاحبان مراکز داده هم مکانی، کاربران را وادار به امضای قراردادی می کنند که بر طبق آن کاربران می بایست مطابق با قوانین AUP ، تجهیزات IT خود را مستقر و مدیریت نمایند. اما برخی صاحبان مراکز داده هم مکانی کوچکتر برای جذب مشتریهای خود از تعیین چنین قوانینی خودداری می کنند تا کاربران این قوانین را به عنوان محدودیت به حساب نیاورند. در بعضی موارد به برخی از کابران  اجازه  اجرای تجهیزات IT “به روش دلخواه” همراه با استاندارد جزئی در طراحی یا حتی بدون استاندارد نیز داده می شود.  اینگونه جایگذاری ها با پیکربندی دالان های سرد و گرم همخوانی مطلوبی ندارند که شاید باعث عدم استفاده راهبرد سیستم بسته شده و در نتیجه موجب عدم استفاده کامل از ظرفیت توزیع سرمایش شود. وجود اینچنین محیطی هایی، صاحبان مراکز داده هم مکانی را در اطمینان از عدم وجود نقاط پرحرارت برای تجهیزات کاربران و همسایگان آنها دچار مشکل خواهد نمود. این مسائل سیستماتیک ممکن است برای دیگر منابع همچون قدرت، فضا، حفاظت نیز پیش بیاید.

با مطالعه چهار عامل اصلی ایجاد ظرفیت بلااستفاده در قدرت، سرمایش و فضا، مشاهده می شود که با افزایش ظرفیت توان رک ها، در3 عامل ابتدایی ظرفیت بلااستفاده می تواند تا اندازه ای جبران شود. در اصل ظرفیت توان رک نقش “ضربه گیر” را بین محدودیت ها و ظرفیت بلا استفاده ایفا می کند. در عامل چهارم نیز، سیستم هوای بسته، ظرفیت توزیع سرمایش را جبران می کند اما باز هم عامل اضافی برای داشتن مرکز داده کارآمد وجود دارد. امروزه تجارب موفق پیشین و راه حل هایی در دسترس است که می‌توانند از بلااستفاده ماندن و اتلاف منابع ارزشمند جلوگیری کنند امامتاسفانه، به دلیل عملکرد و طراحی های ضعیف، نتیجه‌ی مطلوب مورد نظر را در پی ندارند.

یک AUP کارآمد، اینگونه عملکردهای ضعیف را بهبود می بخشد و برای دوطرف (صاحبان مرکز داده و کاربران) منافع مشترکی را به دنبال دارد. در این بخش به بررسی بهترین عملکردها و راه حل ها برای صاحبان مرکز داده هم مکانی و کاربران برای اجرای تجهیزات ITدر مراکز داده هم مکانی خواهیم پرداخت. بهترین عملکردهای می بایست تامین کننده AUP مشخصی باشد :

• استفاده از کابل کشی زیر سقفی
• استفاده از رک های عریض برای تطبیق با مدیریت کابل های پر ظرفیت
• جلوگیری از ترکیب جریان های هوایی سرد وگرم
• استفاده از اجزاء سرمایش مکمل برای رک های پر ظرفیت

استفاده از کابل‌کشی زیر سقفی  

در مراکز داده با سرمایش مبتنی بر کف کاذب، حفره هایی زیادی در تایل های کف برای عبور سیم کشی های زیر کف وجود دارد. این حفره های عبور کابل ممکن است در نزدیکی هر رک و همه PDUها در مرکز داده باشد و در نتیجه باعث ترکیب میزان قابل توجهی هوای سرد و هوای برگشتی گرم شود. قراردادن سیم کشی برق و زیرساخت ها به صورت زیرسقفی باعث برطرف شدن مشکل ترکیب هوا که ناشی از وجود حفره های عبورکابل بوده، شده و همچنین به حذف موانع در مسیر هوا و بهبود مدیریت کابل کشی منجر می شود. در گزارش 159 ” اثر مثبت کابل‌کشی زیر سقف، بر صرفه‌جویی در انرژی مراکز داده” اطلاعات بیشتری در این موضوع آمده است.

استفاده از رک های عریض  برای تطبیق با مدیریت کابل های پر ظرفیت

همانطور که در اوایل این قسمت اشاره شد، ظرفیت توان رک نقش “ضربه گیر” را بین محدودیت های فضای فیزیکی امروز و بیشینه الزامات در سرمایش و قدرت ناشناخته آتی، ایفا می کند.  افزایش ظرفیت توان به مرور زمان، به کاربران اجازه می دهد که از فضای استیجاری خود برای مدت طولانی تری استفاده کنند. به هر حال، با این استراتژی کاری، در ابتدای می بایست فضای بیشتری نسبت به حالت معمولی برای اجاره در نظر گرفت. زیرا که  رکهای عریض (750-800 میلیمتر)  در مقایسه با رک های استاندارد (60 میلیمتر) فضای بیشتری می خواهند. حتی اگر در ابتدا از رکهای استاندارد 600 میلیمتر استفاده شده است درنهایت میبایست برای تامین ظرفیت بالا در توان رک، از رکهای عریض 750 میلیمتری استفاده نمود تا بتواند سیم کشی اضافی را در خود جای دهد.

جلوگیری از ترکیب جریان های هوایی سرد وگرم

یک AUP کارآمد، استقرار تجهیزات و رک های IT در پیکربندی های دالان های سرد و گرم را مشخص میکند. این یک اصل اولیه عملکرد می باشد که در بسیاری از اسناد به آن اشاره شده که با افزایش ظرفیت رکها، جریان هوای بیشتری برای سرمایش تجهیزات IT لازم است.  این امرمی تواند باعث افزایش احتمال ترکیب جریان سرد و گرم شود. برخی از این جریانات گرم به سمت ورودی های هوایی تجهیزات IT بازگشته و در نتیجه باعث ایجاد نقاط پرحرارت خواهد شد.

در مراکز داده هم مکانی موجود، جداسازی جریان های هوایی گرم و سرد توسط دالان های بسته سرد و گرم در سطح pod یا ردیف اجرا می شود و همچینین در سطح هر رک، از دستگاههای مدیریت هوا استفاده می شود. دالان بسته گرم در مقایسه با دالان بسته سرد به میزان 43% بیشتر در میزان هزینه  سالانه سرمایش صرفه جویی میکند (بر طبق عدد PUE آنالیز شده که 15% کاهش یافته است) علاوه بر دالانهای بسته، عملکردها و راه کارهای دیگری نیز مانند پنل های کاذب، رک با هواکش و دیگر وسیله های توزیع هوا برای مدیریت هوا وجود دارد.

در محیط محفظه ای، هوای گرم تولیدی هرمحفظه می بایست درهمان محفظه های محدود شود تا از نفوذ به محفظه دیگر جلوگیری شود. با توجه به اینکه کدام سیستم بسته مورد استفاده قرار میگیرد، به منظور بستن هرگونه درز نامطلوب  و حفره های کف، درAUP باید استفاده از پنل های کاذب و واشرهای کف کاذب برای جلوگیری از خروج هوا مشخص شود. این اقدامات به منظور جلوگیری از ایجاد نقاط پرحرارت و همچنین کمک به افزایش بازده سیستم سرمایش بسیار ضروری می باشند. گزارش 153 [6] ” نصب سیستم هوای بسته سرد و گرم در مراکز داده موجود” مراحل منطقی برای تشخیص بهترین راهکار سیستم بسته را توضیح می دهد.

شکل 1: نمونه ای راهکار محفظه ای به منظور جلوگیری ازاختلاط هوای گرم وسرد

 

استفاده از اجزاء سرمایش مکمل برای رک های پر ظرفیت

در مراکز داده هم مکانی با سرمایش مبتنی بر کف کاذب، بسته به میزان سیم کشی زیر کف، عمق کف، اندازه کلی کف کاذب، به تغییرات دینامیکی فشار نیاز دارند. این تغییرات فشار باعث ایجاد تایلهای سوراخ شده برای تامین جریان هوای کم یا زیاد شده و  در نتیجه به سرمایش غیرقابل پیش بینی منجر می شود. یک محفظه  همراه با تجهیزات مدیریت هوا که به صورت کامل یا جزئی پرشده است ، میتواند بر تغییرات فشار پیروز شده و ظرفیت توزیع سرمایش مناسبی را با توجه به میزان نیاز تامین کنند به خصوص برای رکهای پرظرفیت و رکهایی که ظرفیت آنها بیشتر از میانگین ظرفیت رک ها می باشد.

شکل 2a و 2b ، نمونه هایی از تجهیزات محفظه بندی شده و نصب شده که در بالا به آنها اشاره شد، می باشد. به منظورتامین دسترسی بالا، وسیله های نشان داده شده در شکل 2a و 2b معمولا به صورت فنهای N+1 و دو کابله می باشد. علاوه بر این سرعت فن می تواند بوسیله سیستم بهینه سازی عملکرد کنترل شود. تصویر 3c یک وسیله قابل نصب بر کف را نشان می دهد که می تواند سرعت فن خود را با توجه میزان جریان مناسب هوا و بسته به دمای هوا خروجی رک یا فشار زیر کف تنظیم نماید.

شکل 2: انواع قطعات به کار رفته برای ورود و خروج هوا در رک

 

دیگر اقدامات مناسب توصیه شده

اقدامات مناسب دیگری نیز وجود دارد که با بهره گیری از آنها فوایدی برای هر دو طرف صاحبان مراکز داده هم مکانی و همینطور کاربران خواهد داشت. این اقدامات که معمولا در AUPها ذکر نمی شود، ارزش اشاره کردن در این جا را دارد:

• مدیریت ظرفیت در موقع اجرای تجهیزات IT
• استفاده از معماری قدرت کارآمد و توسعه پذیر
• استفاده از طراحی سرمایش کوپل بسته

مدیریت ظرفیت در موقع اجرای تجهیزات IT

در مراکز داده با توزیع سرمایش و توان مناسب، کاربران قادر خواهند بود از نرم افزار مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM) به منظور کمینه کردن میزان ظرفیت قدرت، سرمایش و فضا استفاده نمایند. این ویژگی به خصوص با ظهور مجازی سازی سرورها و تغییرات دینامیک قدرت که توسط فناوری های مدیریت قدرت در سرورهای و تجهیزات ارتباطاتی، اجرا می شود بسیار با اهمیت و مفید است. برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به تغییرات دینامیک قدرت گزارش 43 [7] ” تغغیرات دینامیک قدرت در مراکز داده و اتاق های شبکه” مورد بررسی قرار گیرد.

جمع اوری اتوماتیک داده های ظرفیت اولین قدم اساسی در آنالیز ظرفیت عرضه و تقاضا می باشد که بدنبال تغییرات پیشنهادی مدلسازی می باشد. کاربران می توانند قبل از استقرار تجهیزات IT، ظرفیت را باتوجه به موقعیت های قبلی پیش آمده یا موقعیت های فرضی مورد آنالیز و ارزیابی قرار دهند. برای مطالعه بیشتر راجع به مدیریت ظرفیت قدرت و سرمایش گزارش 150 [8] ” مدیریت سرمایش و قدرت برای مراکز داده” اطلاعات مناسبی خواهد داشت.

برخی ابزار مربوط به نرم افزار DCIM ، که امروزه در بازار وجود دارد به صاحبان مراکز داده هم مکانی، امکان پیمایش، آنالیز و گزارش دهی درباره شرایط ظرفیتی های مختلف را می دهند. این نرم افزار همینطور به کاربران نیز اطلاعات قفس، محدوده، اتاق و سطح تجهیزات مرکز داده را ارائه می دهد. اگر صاحبان مرکز داده از نرم افزار  DCIM استفاده کرده و کاربران نیز به این نرم افزار یا اطلاعات آن در محدوده اتاق یا محفظه‌ی تجهیزات خود دسترسی داشته باشند، از سرمایه گذاری بر روی DCIM جداگانه خود داری می شود. استفاده از نرم افزار DCIM، نکته ای دیگری می باشد که با افزودن شرکا و کاربران مراکز داده هم مکانی، می باید به آن توجه داشت. اگر صاحبان مراکز داده هم مکانی از ابزارهای مدیریت DCIM استفاده نمی کنند، توصیه می شود که کاربران این ابزارها را خریداری نموده و در محل مورد استفاده خود جایگذاری کنند.

استفاده از معماری قدرت کارآمد و توسعه پذیر

یک سیتم قدرت ایده ال در  مرکز داده هم مکانی، اجازه بهره گیری از سیستم قدرت انبوه و توزیع قدرت توسعه پذیر را می دهد. در مراکز داده با تنها یک راهکار تامین قدرت، استفاده از UPS دوم می تواند باعث افزایش قابلیت اطمینان مجموعه شود. همچنین راهکار استفاده از UPS توسعه پذیر باعث یکپارچگی بیشتر منبع قدرت انبوه خواهد شد. شکل 3a نمونه ای از ماژول UPS توسعه پذیر را نشان داده است.

ماژول PDU توسعه پذیر نیز همچون ماژول های UPS فواید مشابهی دارد. این نوع PDUها می توانند برای افزایش ظرفیت توان بدون اینکه سیم کشی جدید اضافه شد، مورد استفاده قرار گیرند. یک مدار قدرت برای ماژول PDU، یک کابل انعطاف پذیر است که به جلوی PDU اتصال داده می شود تا نیازمندی های هر کدام از کاربران مرکز داده هم مکانی را تامین نماید. به صورت ایده ال هر کاربر می بایست از PDU رک سه فاز استفاده نمایند و مدار مربوطه قادر به پشتیبانی از بیشینه ظرفیت توان رک در حدود 10-15 کیلووات باشد.  این اقدامات باعث می شود که بتوان ظرفیت رک را بدون ایجاد تغییراتی در شاخه مدار ارتقاء داد. دستگاه PDU رک ترکیبی از پریزهای C13 و C19 است که با قسمت عمده ای از تجهیزات شبکه و IT تطابق دارد. این تطابق ها باعث ایجاد قابلیت افزایش ظرفیت توان رک در طول عمر مرکز داده می شود. شکل 3b نمونه ای از ماژول واحد توزیع قدرت با ماژول های کلید قابل تعویض را نشان می دهد. برای اطلاعات بیشتر پیرامون واحدهای توزیع توان ماژولار و توسعه پذیر به گزارش 129 [9]“مقایسه معماری های توزیع قدرت مرکز داده” می توان مراجعه نمود.

شکل 3: واحدهای UPS و PDU ماژولار

استفاده از طراحی سرمایش کوپل بسته

زمانی که امکان استفاده از راهکارهای مبتنی برسیستم بسته وجود ندارد، گزینه جایگزین، استفاده از سرمایش کوپل بسته ردیفی و مبتنی بر رک می باشد.  سرمایش ردیفی و رک، یک راهکار توزیع هوا می باشد که تهویه های هوا برای تنها یک ردیف از رکها یا تنها یک رک اختصاص پیدا می کنند. این نوع سرمایش در مقابل سرمایش سالنی قرار میگیرد که در آن سرمایش مختص یک سالن می باشد. در سرمایش ردیفی، تجهیزات سرمایش ممکن است در بالای رک های قرار گیرند یا در مقابل آنها یا ترکیبی از این دو باشد.

تصویر 4a و 4b نمونه هایی ازسرمایش ردیفی می باشد. برای تامین دسترسی زیاد، تجهیزات تصویر 4a و  b4 معمولا از فن های N+1 و سیم های دوگانه استفاده می کنند. علاوه براین سرعت فن ها بوسیله سیستمهای عملکرد بهینه کنترل می شوند. معماریهای سرمایش کوپل بسته می توانند با معماری های سنتی دالانهای بسته ترکیب شده ودر نتیجه باعث افزایش ظرفیت و توان رک شوند.

تصویر 4c یک واحد سرمایش رک را نشان می دهد که به طور مستقیم در رکIT نصب شده است. ظرفیت سرمایش بالای قرار گرفته بر رک باعث بیشنه ظرفیت قدرت و  افزونگی هدف دار می شود.

شکل 4: انواع  واحدهای ماژولار سرمایش

ار آنجا که این واحدهای سرمایش مجزا ،در داخل ردیف های رک های قرار گرفته اند می توانند مطابق شکل 1، جزئی از یک pod به حساب آیند. یک پاد معمولا از دو ردیف رک با درهای بسته (5 رک در هر ردیف)، پنل های کناری، ماژولهای PDU و UPS و واحد سرمایش برای پشتیبانی از تجهیزات فاوا تشکیل شده است.  یک pod ماژولار توسعه پذیر می تواند مشکلات مربوط به ظرفیت را در مراکز داده هم مکانی که برای ظرفیت های زیاد طراحی نشده اند، برطرف نماید. با ایزوله کردن جریان های هوایی سرد وگرم ، یک منطقه پرظرفیت می تواند تاثیرات حرارتی در رکهای های IT پر ظرفیت را خنثی نماید و عملکردی همانند مراکز داده سنتی کم ظرفیت داشته باشد. برای اطلاعات بیشتر راجع به این موضوع گزارش 134  [10]” استقرار podهای پرظرفیت در مراکز داده کم ظرفیت” را مطالعه نمایید.

ویژگی های یک سیاست نحوه استفاده قابل قبول کارآمد (AUP)

یک AUP کارآمد به صاحبان مراکز داده هم مکانی و کاربرای این مراکز کمک می کند تا با به کارگیری یک یا چند اقدام مناسب میزان ظرفیت بلااستفاده را از طریق افزایش دسترسی و کاهش هزینه های عملکردی، کاهش دهند. امروزه AUPهای شبیه آنچه بیان شد در مراکز داده هم مکانی بسیار رایج یافته‌اند. کاربران مرکزداده آینده بین، با اهمیت دادن به بحث AUP در انتخاب مرکز داده هم مکانی (نه توجه تنها به هزینه های مرکز داده) می توانند باعث ارتقاء AUP صاحبان مراکز داده هم مکانی نیز شوند. در جدول 1 نمونه هایی از سیاستهایی که یک AUP کارآمد می باید داشته باشد، امده است.

جدول 1 : نمونه سیاست هایی برای AUP

ویژگی ها	توضیحات
توان مصرفی	کاربران می بایست از قوانین استفاده از امکانات قدرت زیر، حین استقرار و اجرای تجهیزات IT پیروی کنند: ·         طرح قدرت الکتریکی می بایست از کمتراز 80%گنجایش کلیدهای مدار استفاده کند. نقض این قانون منچر به پرداخت هزینه برای هر رک در هر ماه تا زمان اصلاح مصرف خواهد شد.
پیکربندی سرمایش	کاربران می بایست از قوانین پیکربندی سرمایش زیر، حین استقرار و اجرای تجهیزات IT پیروی کنند: ·         رک های IT میبایست به صورت دالان های بسته سرد و گرم تنظیم شوند. ·         تمامی تجهیزات کابران بیشتراز  kW/racks 6 می بایست از محفظه رکها استفاده کنند. شاید بتهر باشد از اجزاء مکمل سرمایش به منظور افزایش ظرفیت سرمایش نیز استفاده شود. ·         همه کاربران می بایست  کلیه منفذهای باز پنل های کاذب را به منظور جلوگیری از نشد هوای سرد بپوشانند. ·         حفرهای ورود و خروج سیم و درزهای بین رک ها، برای جلوگیری از نشد هوای سر میابیست پوشانده شود. ·         تایلهای کف کاذب به جز مواقع نگهداری و تعمیر نباید باز باشند. ·         درهای دالانهای بسته غیر از مواقع ورود و خروج می باید بسته باشد و درها هیچگاه نباید باز نگه داشته شوند.
سیم کشی	کاربران می بایست به استانداردهای صنعتی برای مدیریت سیم گشی پایبندبوده و قوانین زیر رعایت کنند: ·         برق و سیم کشی می بایست از زیرسقف عبورکرده و کف دالان ها برای این منظوراستفاده نشده باشد.
سرور و رک	کاربران می بایست از قوانین زیر، حین استقرار و اجرای تجهیزات IT پیروی کنند : ·         رک های عمیق به منظور تطبیق با مدیریت سیم کشی پر ظرفیت استفاده شوند.

نتیجه گیری

اگر یک مرکز داده هم مکانی با تعداد زیادی کاربر، اقدامات مناسب بر اساس سیاست استفاده قابل قبول (AUP) را انجام نداده باشد، احتمال وجود ظرفیت های بلااستفاده در سیستمهای قدرت، سرمایش و فضا زیاد خواهد بود. کاهش ظرفیت های بلااستفاده، در قسمت های قدرت سرمایش و فضای IT هم برای صاحبان مرکز داده هم مکانی و هم برای کاربران سودمند خواهد بود. یک AUPکارامد می تواند باعث ایجاد تعادل بین اقدامات مناسب و انعطاف پذیری بوسیله استفاده از راهکارهای استاندارد در استقرار رک ها شود. این راهکارهای استاندارد پارامترهای مختلفی چون مدیریت ظرفیت، مدیریت جریان هوا، توزیع هوشمند قدرت، و منطقه ها را مدنظر قرار می دهند. چنین AUPهایی در بسیاری از مراکز داده هم مکانی رواج پیدا کرده اند. کاربران مرکزداده آینده بین، با اهمیت دادن به بحث AUP در انتخاب مراکز داده هم مکانی (نه توجه تنها به هزینه های مرکز داده) می توانند باعث ارتقاء AUP صاحبان مراکز داده هم مکانی نیز شوند.

 

 

[1] Colocation Data centers

[2] Tenants

[3] Acceptable Use Policy

[4] Stranded Capacity

[5] DCD Industry Census 2011: Forecasting Energy Demand
http://www.datacenterdynamics.com/research/energy-demand-2011-12

[6] White Paper 153 : Implementing Hot and Cold Air Containment in Existing Data Centers

[7] White Paper 43 : Dynamic Power Variations in Data Centers and Network Rooms.

[8] White Paper 150 : Power and Cooling Capacity Management for Data Centers.

[9] White Paper 129 : Comparing Data Center Power Distribution Architectures.

[10] White Paper 143 : Deploying High-Density Pods in a Low-Density Data Center.