Идея APC: один ЦОД – один ряд

Интересному подходу к построению современных и высокоэффективных ЦОД можно поучиться у компании APC. Его суть заключается в сближении ИТ-оборудования с инженерной инфраструктурой, заключения и того и другого в стандартные шкафы и их построения в единый ряд.

От чего уходим…

Архитектурное проектирование любого ЦОД начинается с выбора помещения под машинный зал, отдельного помещения под энергетическое оборудования, ещё одного – под щитовое. В отдельных комнатах желательно поселить насосную станцию системы холодоснабжения и баллоны пожаротушения. Такому подходу нас учит американский стандарт EIA/TIA-942.

Каждое при этом помещение имеет своё назначение и свои конструктивные особенности: высоту фальшпола, ширину проходов и дверей, по возможности – несущую способность перекрытий и т.д.

Однако, кабельные трассы при такой планировке оказываются чересчур длинными, потери в них – достаточно высокими, стоимость их – значительной, а надежность – пониженной.

Ещё более существенным недостатком является неэффективность ЦОД при его недозагрузке. Рассчитанным на полную электрическую нагрузку системам энергоснабжения и кондиционирования приходится адаптироваться под работу с недогрузкой, что далеко не всегда эффективно. В частности, КПД ИБП значительно снижается при его загрузке ниже 60%. Мощная система кондиционирования также не способна плавно и точно поддержать заданные параметры при низкой тепловой нагрузке.

Как результат, из общего энергопотребления ЦОД доля инженерного оборудования может достигать 70%, а полезная мощность (мощность ИТ) – снизиться до 30%.

…и к чему приходим

Стремление сократить накладные расходы ведет к размещению инженерного оборудования непосредственно возле вычислительного. Внешне данная архитектура представлена на рис.1.

Рис.1. Инженерная и ИТ-инфраструктура в одном ряду

Особенности полученной архитектуры:

• Применение внутрирядных кондиционеров позволяет значительно сократить длину контура, по которому циркулирует воздух в ЦОД (в среднем, с 15-25м до 5-7м). Благодаря этому становится возможным использовать менее мощные вентиляторы, понизить долю смешения холодного и горячего потоков, повысить эффективность теплосъема и всей системы в целом.

Особо следует отметить, что с помощью внутрирядных кондиционеров проще бороться с «горячими» точками. Плавное регулирование вентиляторов позволяет выдавать ровно столько холода, сколько необходимо на данном участке ЦОД.

В целом, применение внутрирядной системы кондиционирования позволяет повысить её эффективность до 10% при высокой загрузке и до 30% при низкой.

• Использование ИБП, встроенных в 19» шкаф. Отныне источник чистого электропитания находится в шаге от потребителя! Немаловажно то, что ИБП – модульный. При введении в строй нового ИТ-оборудования и при росте мощности ЦОД достаточно добавить дополнительный модуль ИБП. В то же время при частичной загрузке ЦОД отключение лишних модулей ИБП будет произведено автоматически, ведь оптимальной нагрузкой для силовых модулей ИБП является 80-90% (при этом наблюдается максимальных КПД) и модульный ИБП будет стремиться поддерживать именно её.
• Батареям уже не требуется проектировать стеллаж с таким их размещением на нем, чтобы было удобно соединять перемычки. В схеме APC аккумуляторные батареи также размещаются в 19″-шкафу, а их установка и извлечение характеризуются минимальной трудоемкостью и влиянием на систему в целом.
• Ещё одна важнейшая особенность новой архитектуры: возможность управлять этим определенным участком ЦОД комплексно (т.е. всеми сисетмами одновременно), но независимо от других аналогичных. Тем самым достигается выработка индивидуальных рабочих режимов, характеризующихся наивысшим КПД, в каждом таком ряду.

Как заявляют в APC, новая архитектура позволяет повысить эффективность ЦОД в среднем на 15%. При этом использование модульного (масштабируемого) оборудования дает дополнительный положительный эффект при пониженной загрузке ЦОД: ещё около 6-9% (см. рис.2)

Рис.2. Рост эффективности ЦОД при различной его загрузке в зависимости от применяемой архитектуры.

Заключение

То, что всем кажется привычным, видимо, постепенно уходит в прошлое. Модульность проникает не только в конструктивы (использование шкафов стандартной ширины, ИТ-оборудования – строго кратной юнитам высоты и т.д), но и сами ЦОД становятся модульными. Один ряд – это как один отдельный ЦОД – он практически самодостаточен.

Очевидным подобием данной системы являются МЦОД – мобильные ЦОД или контейнерные ЦОД. В них также на несколько стоек приходится своя система энергоснабжения и кондиционирования. И некоторые западные ЦОД уже строятся модульными – из нескольких таких контейнеров.

 

 

 

Автор: Хомутский Юрий