Решения для ЦОД - Эффективные методы охлаждения современных ЦОД и серверных помещений

Опубликовано: 03.10.2018

видео Решения для ЦОД - Эффективные методы охлаждения современных ЦОД и серверных помещений

Cloud Computing - Computer Science for Business Leaders 2016

Основной заботой для многих менеджеров ЦОД является поддержание аптайма и нормальной работы системы охлаждения. Высокая температура в серверном помещении негативно сказывается на производительности оборудования, сокращает срок его жизни и приводит к преждевременному выходу из строя.


Охлаждение в ЦОД -- о температуры, тенденциях, free cooling решения компании Emerson Network Power

Поддержание температуры в помещении в рекомендуемых пределах от 20 до 25°С является непростой задачей. Существует множество факторов, которые превращают организацию охлаждения современных ЦОД в серьезное испытание, в том числе: вычислительные кластеры высокой плотности и быстрое изменение используемых технологий.

Вычислительные кластеры высокой плотности

Широкое распространение blade-серверов и виртуальных серверов привело к существенному росту уровня тепловыделения серверных стоек и потребляемой ими мощности. В настоящее время, тепловыделение стойки размером 600х750мм составляет около 10кВт и более. По оценкам экспертов, в скором будущем аналогичная по размерам стойка будет рассеивать порядка 30-50кВт тепла. Тенденция по увеличению энергопотребления была отмечена в нескольких исследованиях, в том числе, в исследовании 19 серверных помещений, проводившемся в течение пяти лет и показавшем рост энергопотребления на 39% за период 1999-2005гг.

Изменение используемых технологий

Совершенствование технологий традиционно происходило очень быстро, в полном соответствии с «Законом Мура», который предсказывает двойное увеличение производительности полупроводниковых структур каждые два года. Рост вычислительных способностей всегда приводил к росту уровней энергопотребления и тепловыделения. Менеджерам ЦОД необходимо учитывать данные тенденции при планировании будущего расширения объекта.

Как сообщает Gartner Research, «При отсутствии тщательного планирования и грамотной координации действий между техническим персоналом ЦОД и людьми, ответственными за приобретение серверного оборудования, дата-центры не смогут увеличивать мощность систем охлаждения и электроснабжения одновременно с ростом количества используемых серверов…уже к концу 2008 года требования к охлаждению и питанию серверов будут препятствовать достижению максимально допустимой плотности размещения оборудования в 90% корпоративных ЦОД».

Изоляция горячих зон

Горячие зоны представляют собой области ЦОД с некачественным охлаждением, которое зачастую приводит к превышению рабочих температур, рекомендованных для обеспечения максимального уровня надежности и производительности оборудования. Появление горячих зон может быть связано вовсе не с низкой производительностью систем охлаждения, а с некачественной циркуляцией воздуха или неправильно организованным воздушным потоком. Горячие зоны зачастую появляются в дата-центрах с более чем достаточным уровнем охлаждения.

Горячая зона может охватывать довольно большой объем пространства ЦОД. Она образуется, когда температура на всех воздухозаборниках стойки или шкафа оказывается слишком высокой в связи с неправильно организованным воздушным потоком.

Вертикальные горячие зоны охватывают небольшой участок и затрагивают, как правило, только одну стойку. Их возникновение связано с тем, что расположенное в нижней части стойки оборудование полностью потребляет охлажденный воздух , так что оборудование, установленное выше, охлаждается уже нагретым воздухом, либо воздухом с температурой на уровне окружающей среды.

Методы повышения качества охлаждения в ЦОД

Менеджеры ЦОД могут предпринять ряд шагов для решения проблем, связанных с охлаждением дата-центров , в том числе: выбрать правильную стойку, повысить энергоэффективность ЦОД, установить жидкостное охлаждение и внедрить мониторинг окружающей среды.

1. Выбор подходящей стойки и аксессуаров

Для достижения максимально эффективного охлаждения оборудования, при выборе серверной стойки стоит обратить внимание на «умные» и гибкие конструкторские решения, предлагаемые различными производителями стоек: профильную раму и возможность размещения оборудования повышенной плотности.

Для управления потоком воздуха следует использовать панели-заглушки. Стоит также приобретать стойку со встроенными каналами для управления кабелями с целью повышения качества воздушного потока. Перфорированные двери и верхние панели могут также улучшить вентиляцию. Имеет смысл использовать аксессуары для серверных стоек, позволяющие повысить качество охлаждения: вентиляторы, нагнетатели воздуха и стоечные воздушные кондиционеры.

Дополнительно стоит установить энергоэффективные блоки питания (к примеру, с напряжением 220В), которые позволяют сократить число используемых схем и обеспечить более сбалансированную нагрузку. Это позволит сократить число PDU (модуль распределения питания), требуемых для работы оборудования, что положительно скажется на воздушном потоке.

2. Повышение уровня энергоэффективности

Существует ряд мер для снижения общего энергопотребления на объекте, позволяющих уменьшить тепловыделение оборудования. В первую очередь стоит нанять эксперта, который проведет диагностику серверного помещения, измерит воздушный поток и устранит обнаруженные проблемы в системе охлаждения.

Далее, следует выполнить тщательный аудит оборудования и определить, могут ли некоторые сервера быть объединены или демонтированы. Данная процедура может привести к сокращению энергопотребления на 30%. Наконец, необходимо убрать весь скопившийся под фальшполом мусор, и привести в порядок кабели, которые могут мешать воздушному потоку.

3. Развертывание систем жидкостного охлаждения

В связи с ростом плотности размещения серверов и числа используемых ресурсоемких приложений, системы жидкостного охлаждения превратились в достойную альтернативу воздушному охлаждению. Они могут применяться для качественного охлаждения вычислительных кластеров высокой плотности.

Подобные модульные, независимые от рабочей температуры решения используют водяные/воздушные теплообменники для обеспечения равномерного и эффективного охлаждения. Модули жидкостного охлаждения используют специальную схему горизонтального воздушного потока, когда на вход в передней части поступает холодный воздух с постоянной рабочей температурой, а на выходе в задней части выбрасывается нагретый воздух. Подобные модули могут быть присоединены к стойке и установлены рядом.

Модуль жидкостного охлаждения  обладает производительностью в 30кВт, каждая стойка может быть оснащена тремя такими модулями. Изменение скорости вращения вентиляторов и течения жидкости зависит от текущего уровня тепловыделения в стойке.

4. Использование систем мониторинга окружающей среды

Устройства данного класса позволяют администраторам выполнять мониторинг температуры в помещении и в серверной стойке , а также отслеживать возникновение горячих зон, в любое время и из любой точки, что позволяет обеспечить защиту для критически важных приложений. Они также позволяют администраторам выполнять постоянный мониторинг потребляемого тока в цепи, следить за утечками жидкости и за физической безопасностью систем.

Устройства могут автоматически отправлять тревожные сообщения через SMTP/SMS/SNMP, если рабочие условия превышают заданные пороговые значения. Это позволяет ИТ-менеджерам быстро реагировать на любые проблемы прежде, чем они перерастут во что-то серьезное. Устройства для мониторинга окружающей среды также помогают администраторам в вопросах будущего планирования, поскольку они предоставляют ценную информацию, которая может быть использована для анализа работы ЦОД. 

rss