Maglumat merkeziniň netijeliligini optimizirlemek: Freecooling usullaryna çuňňur çümmek

Öňki makalamyzda maglumat merkeziniň infrastrukturasynyň çalt giňelmegi we netijede elektrik energiýasynyň sarp edilişiniň ýokarlanmagy barada maslahat etdik. Serwerler iş wagtynda elektrik toguny ýylylyga öwürýärkä, ýokary temperaturany dolandyrmak we maglumat merkeziniň desgalaryny we enjamlaryny sowatmak 1-nji meselä öwrülýär. DC toparlary üçin.

Kondisionerleri we sowadyjylary öz içine alýan adaty sowadyş usullary, maglumat merkeziniň jaýlaryny we serwerlerini netijeli sowadýan bolsa-da, olaryň gymmatlygy ep-esli kemçilik bolup galýar. Adaty usullardan tapawutlylykda mugt sowatmak ep-esli maýa goýumlaryny talap etmeýär, ýöne şol bir derejede netijeliligi we ygtybarlylygy hödürleýär. Bu makalada mugt sowadyş tehnologiýasy barada jikme-jik maglumat bererin, peýdalaryny, çäklendirmelerini we üstünlikli durmuşa geçirmegiň talaplaryny görkezerin.

Mugt sowatmagyň fizikasy

Mugt sowatmagyň fizikasyna düşünmek üçin ýylylyk energiýasynyň formulasyna täzeden göz aýlamaly bolarys:

S = mcΔT

Bu ýerde 'Q' gazanylan ýa-da ýitirilen ýylylygyň mukdaryny aňladýar, 'm' nusganyň massasyny aňladýar (biziň ýagdaýymyzda maglumat merkezindäki howanyň massasy), 'c' howanyň belli bir ýylylyk kuwwatyny aňladýar, we ΔT temperaturanyň diferensiýasyny aňladýar.

Maglumat merkezinde esasy ýylylyk çeşmesi CPU. Adatça, takmynan 200 watt işleýän 2-den 4-e çenli CPU bar. Öň bellenip geçilişi ýaly, CPU-laryň sarp edýän ähli elektrik energiýasy ýylylyga öwrülýär. Şonuň üçin, 2 CPU bilen, meselem, dargamak üçin 400 watt ýylylyk öndürýäris. Indi maksadymyz bu maksat üçin zerur howanyň mukdaryny kesgitlemek.

ΔT parametri, ýa-da temperatura tapawudy, açyk howanyň temperaturasy näçe pes bolsa, CPU-lary sowatmak üçin howa massasynyň şonça az zerurdygyny görkezýär. Mysal üçin, giriş howasynyň temperaturasy 0 ° C we çykyş temperaturasy 35 ° C bolsa, ΔT bary-ýogy 35 bolardy, bu howa massasy üçin has pes zerurlygy aňladýar. Şeýle-de bolsa, tomus möwsüminde daşky gurşawyň temperaturasynyň ýokarlanmagy sebäpli sowatmak has kynlaşýar. Açyk howanyň temperaturasy näçe ýokary bolsa, serwerleri sowatmak üçin howa köp bolar.

Serwer we tor komponentleriniň temperatura çäklendirmeleri

Mugt sowatmak orta we sowuk howa üçin täsirli bolup bilse-de, serwer komponentleriniň temperatura çäklendirmeleri sebäpli henizem çäklendirmeleri bar. Prosessorlar, RAM, HDD, SSD we NVMe sürüjileri ýaly IT we tor enjamlarynda möhüm komponentler, iş temperaturasynyň talaplaryna eýedir:

• Prosessorlar: iň ýokary 89 ° C.
• RAM: iň ýokary 75 ° C.
• HDD-ler: iň ýokary 50 ° C.
• SSD we NVMe sürüjileri: iň ýokary 47-48 ° C.

Bu çäklendirmeler açyk howanyň temperaturasynyň sowatmak üçin laýyklygyna gönüden-göni täsir edýär. Mugt sowatmak, açyk howanyň temperaturasy bu çäklerden ýokary bolan ýa-da olara ýakynlaşýan sebitlerde durmuşa geçirip bolmaz, sebäbi aşa gyzmagy sebäpli ulgam zaýalanyp biler. Sebit çäklendirmeleri

Öň düşündirşimiz ýaly, erkin sowatmagyň täsirli bolmagy üçin açyk howanyň temperaturasy IT enjamlarynyň iň ýokary iş temperaturasyndan yzygiderli pes bolmalydyr. Bu, DC şäheriniň ýerleşýän ýeriniň howa şertlerine ünsli garamagy talap edýär. Guramalar, belli bir günlerde ýa-da sagatlarda temperaturanyň zerur çäklerden geçmezligi üçin uzak möhletli howa çaklamalaryny seljermeli. Mundan başga-da, maglumat merkezleriniň uzak ömrüni (adatça 10-15 ýyl) göz öňünde tutsak, global ýylylygyň täsiri ýerleşiş kararlarynda hem hasaba alynmalydyr.

Serwer düwüniniň arhitektura talaplary

Fizika nukdaýnazaryndan serwerlerde netijeli sowatmagy gazanmak ulgamyň üsti bilen howanyň ýeterlik akymyna baglydyr. Bu amalda serweriň arhitekturasy möhüm rol oýnaýar.

Munuň tersine, perforasiýa ýa-da açyklyk ýaly degişli dizaýn aýratynlyklary bolmadyk serwerler erkin sowadyş mehanizminiň umumy netijeliligini bozup, howa akymyna päsgel berip biler.

Çyglylyga gözegçilik

Mugt sowatmak meselesinde çyglylyk derejesi ýene bir möhüm meseledir. Daşarky çyglylyk şertlerine gözegçilik etmeýänligimiz sebäpli iki sany degişli sorag ýüze çykýar: birinjiden, maglumat merkeziniň (DC) içinde çyglylygyň 100% -e golaýlamagy ýa-da ondan ýokary bolmagy; ikinjiden, howanyň çyglylygynyň gaty pes ssenarilerine, meselem, aýazly fewral gününde, açyk howanyň -30 ° C we degişlilikde çyglylygy 2% -den 5% -e çenli. Geliň, bu ýagdaýlary yzygiderli gözden geçireliň.

Çyglylygyň ýokarlanmagy şertlerinde kondensatyň ýüze çykmagy we enjamlaryň işleýşine ýaramaz täsirleri barada umumy alada bar. Bu aladanyň tersine, sowadyş prosesi bolup geçýän DC-iň sowuk zolaklarynda kondensasiýa gadagan edilýär. Bu, ýyly, çygly howa sowuk ýerler bilen gatnaşyga girende kondensasiýa geçýär diýen ýörelge bilen baglanyşyklydyr. Şeýle-de bolsa, DC-iň erkin sowadyş ulgamynyň içinde hiç bir element töweregindäki howadan sowuk däl. Netijede, işjeň çärelere zerurlygy aradan aýyrýan kondensasiýa öz-özünden päsgelçilik döredýär.

Munuň tersine, pes çyglylyk bilen iş salyşanda, howsala statik elektrik öndürmäge geçýär we enjamlaryň durnuklylygyna howp salýar. Bu mesele kondensasiýa bilen baglanyşykly däl, ýöne aýratyn çözgüdi talap edýär. Mitigasiýa ýerüsti proseduralary we ýöriteleşdirilen pol örtügini ulanmagy öz içine alýar. Bu çäreler içerki enjamlary statiki elektrik togundan goramagyň kesgitlenen usullaryna laýyk gelýär. Gurluşyk elementlerini, raflary we IT enjamlaryny toprak bilen statiki zarýad enjamyň bitewiligini saklap, zyýansyz ýere ýaýradylýar.

Tebigy howada aşa ýokary ýa-da pes çyglylyk ýagdaýlary seýrek bolýar. Belli kadadan çykmalar iýul aýynda 100% çyglylyga ýetýän ýyldyrym çakmagy ýa-da çyglylygyň pes bolmagyna sebäp bolýan güýçli aýaz ýaly seýrek hadysalary öz içine alýar. Şeýle-de bolsa, köplenç işjeň çäreler bolmasa-da, enjamlara hiç hili zyýan bermeýän çyglylyk derejesi kabul ederlikli çäklerde saklanýar.

Howanyň mukdary we tizligi

Öň ara alyp maslahatlaşyşymyz ýaly, täsirli sowatmagy ýeňilleşdirmek üçin ep-esli daşarky howa gerek. Şol bir wagtyň özünde, garşylykly ýaly görünýän talap ýüze çykýar - binanyň içinde pes howa akymyny saklamak. Görnüp duran bu gapma-garşylyk, içerde aýlanýan ýokary tizlikli howa akymlarynyň döredýän kynçylyklaryndan gözbaş alýar.

Simplönekeýleşdirmek üçin, ýokary howa giňişligini turbadan ygtybarly akym hökmünde göz öňüne getiriň we IT enjamlarynyň töwereginde aýlawlar we turbulentlik döredýär. Bu turbulentlik howanyň tertipsiz hereketlerine we lokal gyzgynlyga sebäp bolup biler. Bu meseläni çözmek üçin strategiki taýdan kosmosda sekuntda 1-2 metr pes howa giňişligini maksat edinýäris.

Bu gözegçilik edilýän howa giňişligini saklamak, turbulentligi ýok etmäge mümkinçilik berýär. Has ýokary tizlik howa hereketindäki näsazlyklara töwekgelçilik edip biler. Sekuntda 1-2 metre ýapyşmak bilen, lokal gyzgynlygyň öňüni alyp, tekiz, birmeňzeş howa akymyny ösdürýäris. Bu näzik deňagramlylyk, ýokary tizlikli howa akymlary bilen baglanyşykly çukurlardan daşlaşyp, IT enjamlarynyň optimal sowadylmagyny üpjün edýär.

Görşümiz ýaly, erkin sowadyş çemeleşmesi, gözegçilik edilýän pes içerki howa giňişligini ileri tutmak bilen daşarky howany tygşytly peýdalanmakda aýlanýar. Bu bilgeşleýin strategiýa, IT enjamlaryny sowatmagyň netijeliligini üpjün edip, laminar we birmeňzeş howa akymyny saklamaga kömek edýär.

Gurluşyk düşünjesi

Erkin sowadyş paradigmasynda binanyň gurluşynda adaty howa kanallary ulanylmaýar. Diwarlarda, potoloklarda ýa-da belli bir ýerlerde kesgitlenen howa kanallary bolan adaty gurnamalardan tapawutlylykda maglumatlary gaýtadan işleýän merkezler adaty bolmadyk çemeleşmäni kabul edýärler. Binanyň özi howa kanaly hökmünde göz öňünde tutulyp, adaty kondisioner enjamlaryny köne görkezýär. Bu howa kanallarynyň uly göwrümi olary otaglaryň we pollaryň aýrylmaz böleklerine öwürýär.

Howa akymy prosesi daşarky howa binanyň içine girip, iki görnüşli süzgüçden - gödek süzgüçlerden we inçe süzgüçlerden geçýär. Howa arassalaýyş işinden geçensoň, janköýerler tarapyndan beýikligi dört gata deň bolan giň gurluşyk göwrümine iterilýär. Bu ep-esli göwrüm öz maksadyna hyzmat edýär: howa akymyny tizleşdirmek, tizligini sekuntda 1-2 metre çenli azaltmak. Soň bolsa howa tehnika otagyna düşýär.

Maşyn otagyndan geçensoň, howa IT geçelgelerinden geçip, gyzgyn geçelge geçýär. Şol ýerden, gaz çykaryjy janköýerleriň üsti bilen daşardan kowulmazdan ozal gyzgyn howa kollektoryna girýär. Bu gurluşly howa akymy ýoly, gözegçilik edilýän howa giňişligini saklamak bilen, netijeli sowatmagy üpjün edýär.

Howa giňişligi we göwrümi

Giň gurluşyk göwrümini bilgeşleýin dizaýn etmek goşa maksada gulluk edýär. Ilki bilen, howa akymynyň sekuntda 1-2 metr islenýän tizlige ýetmegini üpjün edip, howa giňişligini kem-kemden azaltmaga mümkinçilik berýär. Bu gözegçilik edilýän howa giňişligi, turbulentligiň öňüni almak we laminar akymy saklamak üçin zerurdyr, esasanam howanyň duýgur IT enjamlary arkaly ösmegi bilen möhümdir. Ikinjiden, ep-esli göwrüm öndürilen ýylylygy netijeli ýaýratmak üçin zerur howa göwrümini ýerleşdirýär. Howa giňişliginiň we sesiň sinhronlaşdyrylan özara baglanyşygy ulgamyň umumy üstünligine goşant goşýar.

Dolandyryş dolandyryjysy hökmünde diferensial basyş

Mugt sowadyş gurnamasynda, daşarky howanyň temperaturasyna gözegçilik edip bilmeris, bu maglumatlar merkezine (DC) girýän howanyň temperaturasynyň üýtgemegine sebäp bolar. Muňa garamazdan, enjamlary sowatmak üçin zerur howa akymyna baha bermek zerurdyr. Bu meseläni çözmek üçin diferensial basyş usulyna bil baglaýarys.

Her IT rafyň içinde içerki janköýerleri bolan serwerler dürli tizlikde işleýärler we rafyň öň we arkasynyň arasynda diferensial basyş döredýärler. Köp sanly serwerler bilen, umumy howa akymyna goşant goşýan bu basyş tapawudy sowuk we gyzgyn geçelgeleriň arasynda kem-kemden güýçlenýär. Koridorda we DC binasynyň daşynda basyş datçiklerini ulanyp, bu diferensial basyşy ölçäp bileris.

Hasaplama, gyzgyn geçelgedäki basyş datçiginiň maglumatlaryny atmosfera basyşyndan we sowuk geçelgesindäki basyş datçiginiň maglumatlaryny atmosfera basyşyndan aýyrmagy öz içine alýar. Aşakdaky mysaldaky ýaly:

Hakyky dünýä mysaly

Alnan bahalar, DC-e zerur howa üpjünçiligini we serwer janköýerleriniň işini ýapmak üçin zerur gaz çykaryşyny kesgitlemekde bize ýol görkezýär. Has ýönekeý sözler bilen aýdanymyzda, howa akymynyň zerurlyklaryny basyş tapawudyna esaslanyp ölçäp, DC-de sowadyş işini netijeli dolandyrmaga mümkinçilik berýäris.

Atingyladyş we garyşyk palatasy

Adaty ýyladyş ulgamlary, adatça mugt sowadyş bilen Maglumat merkezlerinde amala aşyrylmaýar. Suwdan peýdalanmak, enjamlara çykdajy we bolup biljek töwekgelçilikler sebäpli manysyz hasaplanýar. Bu aşa sowuk wagtynda daşarda -20-30 dereje ýetýär. Enjamlar ony gowy alyp barýarka, inersenerler has ýumşak çemeleşýärler. Bu ýerdäki iň owadan we logiki çözgüt, IT enjamlary tarapyndan döredilen gyzgyn howany gaýtadan ulanmak. Yssy howany serwerlerden garyşyk kamerasyna gönükdirmek we bir bölegini esasy howa akymyna gaýtarmak, ulgam gyşda jaýlary ýyly saklaýar we ýyladyş üçin çykdajylary tygşytlamaga mümkinçilik berýär.

Plönekeýlik we ygtybarlylyk

Ygtybarlylyk teoriýasyndaky esasy tezis, ýönekeýligiň ygtybarlylygy tassyklaýar. Bu ajaýyp sowadyş ulgamyny saklaýar, bu ajaýyp düşünje. Ulgam barrikada hökmünde işleýär, daşardan süzgüçler arkaly howa çykarýar, IT enjamlaryndan geçirýär we diňe kowýar.

Çylşyrymly ulgamlaryň ýoklugy, yssy howada diňe janköýerleriň gowşaklygy bilen ygtybarlylygy ýokarlandyrýar. Erkin sowatmak çemeleşmesi, elementleriň sanyny azaltmak arkaly ygtybarlylygy ep-esli ýokarlandyryp, radikal ulgamy ýönekeýleşdirmegi görkezýär.

DC janköýerleri vs Serwer janköýerleri

Janköýerleriň iýerarhiki ygtyýary, DC-lerdäki howa akymynyň dinamikasyndaky ýene bir esasy sorag. Ara alyp maslahatlaşyşymyz ýaly, DC derejesinde we serwer derejesinde uly göwrümli janköýerler bar. Sorag: maglumat merkeziniň muşdaklary serwer janköýerlerini zerur boldugyça köp sarp edip, diňe howa üpjün edýärmi? Ora-da isleg, DC janköýerlerini talaplaryny ýerine ýetirmäge mejbur edip, serwer janköýerlerinden gelip çykýarmy?

Mehanizm aşakdaky ýaly: zerur howa akymyny kesgitlemek bilen bu işde serwer janköýerleri agdyklyk edýär. Netijede, DC janköýerleri zerur howa mukdaryny bermek bilen jogap berýärler. Serhli serwerlerden toplanan isleg DC janköýeriniň üpjünçilik kuwwatyndan ýokary bolsa, potensial gyzgynlyga sebäp bolup biljekdigi äşgär bolýar.

Şonuň üçin jogap, serwer janköýerleriniň bu dinamikada birinji orunda durmagydyr. Gerekli howa mukdaryny görkezip, howa akymyny düzýärler.

Netijelilik we PUE hasaplamak

DC taslamasynyň netijeliligini bahalandyrmak üçin adatça güýç ulanyş netijeliligini (PUE) hasaplamak ulanylýar. PUE formulasy, umumy enjam güýjüniň IT enjamlarynyň güýjüne bolan gatnaşygy:

PUE = Enjamyň umumy güýji / IT enjamlarynyň güýji

Iň gowusy, 1-e deň bolup, ähli energiýanyň hiç hili isrip bolmazdan IT enjamlaryna gönükdirilendigini aňladýar. Şeýle-de bolsa, bu ajaýyp ssenariýa ýetmek hakyky dünýädäki taslamalarda seýrek bolýar.

Energiýanyň ulanylyşynyň netijeliligini (PUE) hasaplamagyň anyk usulyýetini döretmäge synanyşanymyzda başga bir mesele ýüze çykýar. Şeýlelikde, meselem, ulgamymyzda, PUE-ni hakyky wagtda hasaplamaga mümkinçilik berýän wattda dessine energiýa sarp edilişini görkezýän ölçeg bar.

Mundan başga-da, möwsümleýin üýtgemeleri göz öňünde tutup has giňişleýin baha berýän ýyllyk ortaça PUE alyp bileris. Bu, esasanam pasyllaryň arasyndaky energiýa sarp edilişindäki tapawudy göz öňünde tutýar; meselem, tomus bilen gyş aýlarynyň arasynda sowatmak talaplarynyň deňsizligi. Bu, has ygtybarly baha bermek isleýän bolsak, has deňagramly we hemmetaraplaýyn baha bermegi üpjün edýän ýyllyk ortaça derejäni ileri tutmalydygymyzy aňladýar.

PUE-ni diňe bir energiýa nukdaýnazaryndan däl, eýsem pul birlikleri bilen hem öwrenmek möhümdir, şeýlelik bilen elektrik bahalarynyň möwsümleýin üýtgemelerini öz içine alýar. PUE-ni pul nukdaýnazaryndan bahalandyrmak, amaly netijelilige has bitewi garaýyş berýär.

Mundan başga-da, bu çemeleşme, dollar bilen ölçelende 1-den pes PUE bahasyna ýetmek mümkinçiligini açýar. Mysal üçin, galyndy ýylylygy suw bilen ýylatmak üçin ulananymyzda we ony ýakyn şäherlere satanymyzda mümkin bolýar. ABŞ-daky Google maglumat merkezi we “Yandex” -iň Finlýandiýadaky desgasy ýaly görnükli mysallar, esasanam ýokary energiýa çykdajylary bilen häsiýetlendirilýän sebitlerde şeýle tejribäniň durmuşa ukyplydygyny görkezýär.

Netijelilik we ygtybarlylyk

Çykdajylary azaltmak we netijeliligi ýokarlandyrmak baradaky aladalar köplenç ygtybarlylyga bolup biljek ýaramaz täsirler barada sorag döredýär. Şeýle-de bolsa, erkin sowatmakda netijelilige ygrarlylygyň ygtybarlylyga zyýan bermeýändigini bellemek isleýärin. Munuň ýerine tehnologiki zyýanlary hatda netijeliligi ýokarlandyryp biler. Mysal üçin, öňem belläp geçişimiz ýaly, artykmaç ýylylygy ýakyn şäherler üçin gyzgyn suw öndürmek ýaly goşmaça peýdalar üçin ýylylyk nasoslaryna gönükdirmek, ygtybarlylygy pida etmezden maddy taýdan amatly tejribe bolýar.

Mugt sowatmagyň geljegi

Mugt sowadyş teklipleriniň ähli artykmaçlyklaryna garamazdan, maglumat merkezi pudagy henizem konserwatiw çemeleşme bilen dolandyrylýar we innowasiýa çözgütlerine garşy durmak meýli bilen subut edilen ygtybarlylygy talap edýär. Bodiesaly guramalaryň şahadatnamalaryna bil baglamak Iş wagty marketing üçin, mugt sowadyş çözgütleri üçin belli bir şahadatnamanyň ýoklugy, täjirçilik üpjün edijilerine şübheli garamak üçin başga bir päsgelçilik döredýär.

Şeýle-de bolsa, korporatiw giper-skalerleriň arasynda DC-ler üçin esasy çözgüt hökmünde mugt sowadyşy kabul etmek tendensiýasy bar. Bu tehnologiýanyň tygşytlylygyny we amaly peýdalaryny ykrar edýän kompaniýalaryň sanynyň köpelmegi bilen, ýakyn 10-20 ýylda has köp korporatiw sowadyş maglumat merkezleriniň peýda bolmagyna garaşýarys.