Активное и пассивное сетевое оборудование представляет собой критически важные компоненты вычислительного центра и в идеальном случае должно монтироваться в специализированных шкафах. Персонал центра нуждается в хорошем обзоре установленного оборудования и простоте доступа к отдельным компонентам. Соблюдение определенной части этих критериев предъявляет к монтажному конструктиву противоречивые требования и дополнительно осложняется необходимостью обеспечения не только эффективного управления кабелями, но и оптимальной подачи охлаждающего воздуха.

Cегодня едва ли найдется хоть один руководитель ИТ, который был бы полностью доволен монтажными шкафами, используемыми в его организации. Требования к этим изделиям больше не ограничиваются монтажом многочисленных компонентов с соблюдением необходимой ширины. Большинство производителей оперативно отреагировали на запросы заказчиков и дополнили свои предложения целыми сериями шкафов с модульным принципом построения, благодаря которому можно в полной мере удовлетворить пожелания пользователей.

Шкафы оценивают прежде всего по их несущей способности, возможности корректного крепления компонентов, удобному управлению кабелями внутри корпуса, а также по наличию эффективного охлаждения внутреннего пространства шкафа и системы защиты от несанкционированного доступа.

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ КОНСТРУКТИВА

Рисунок 1.

Основной вариант каркаса шкафа выбирается с учетом действующих требований для той области применения, на которую ориентирована конструкция. Во внимание принимаются также текущая необходимость установки оборудования и планы на обозримую перспективу. Несущая способность обычных шкафов ИТ варьируется в интервале от 350 до 500 кг, и поэтому в большинстве случаев силовой каркас изготавливается из алюминиевого профиля. Конструкция профиля оптимизируется в целях обеспечения легкости транспортировки и простоты монтажа.

Некоторые шкафы позволяют устанавливать в них множество ИБП и систем хранения — общей массой до одной тонны. В этом случае конструкция несущего каркаса создается из стальных профилей с дополнительным креплением. Благодаря высокой механической прочности подобные изделия могут эффективно применяться в местностях с повышенной сейсмической опасностью и в производственных помещениях с высоким уровнем вибрации. При выборе шкафа одним из критериев для предпочтения определенной конструкции может служить наличие сертификата Bellcore.

КРЕПЛЕНИЕ И ОСНАСТКА

Наибольшим спросом пользуется гибкая система крепления активных и пассивных компонентов. Стандартами нормирован 19-дюймовый формат крепежных рельсов, однако каждый производитель предлагает собственные направляющие элементы с дополнительными фиксаторами, применение которых не нарушает установленных требований. Посредством сменных вертикальных монтажных профилей современные шкафы для ИТ решают задачу размещения 19-дюймовых, модульных и метрических компонентов.

Достаточно часто, по мере приобретения дополнительных устройств, условия эксплуатации шкафа меняются. Поэтому вместо установки новой конструкции при каждом изменении состава оборудования или переоснащения вычислительного центра в случае применения монтажных систем старшего класса производится простое изменение конфигурации. К примеру, если предприятию необходимо установить сервер с увеличенной монтажной глубиной, то оно может заказать у изготовителя элементы удлинения, чтобы просто сдвинуть назад заднюю дверь. Характерным признаком шкафов модульной конструкции является возможность очень гибкой и простой адаптации конструкции шкафа к новой задаче.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Шкаф представляет собой конструкцию, куда устанавливается различное активное оборудование, зачастую со значительным тепловыделением при высокой плотности размещения. Проблема отвода избыточного тепла решается при помощи протяжной вентиляции, посредством которой нагретый воздух выводится в окружающее пространство. Широко распространенная вертикальная вентиляция с подачей воздуха через цоколь с двойным днищем в некоторых случаях не обеспечивает необходимой эффективности. Поэтому при выдвижении специальных требований охлаждающий воздух подается в горизонтальном направлении в зазор между охлаждаемым оборудованием. В шкафах для установки серверов наиболее часто горизонтальное охлаждение реализуется путем перфорации передней и задней дверей.

При создании вычислительного центра проектировщик может применить рядную установку шкафов задними дверями друг к другу (ширина прохода между рядами должна составлять от 1,5 до 2 м). В таких структурах образуются области с повышенными и пониженными температурами, благодаря чему можно спроектировать эффективную систему кондиционирования. Вентилятор системы охлаждения сервера засасывает холодный воздух, который системой кондиционирования здания подается к передней стороне шкафа (холодный сектор), и использует его для отвода избыточного тепла, выделяющегося при функционировании центрального процессора. Нагретый воздух выбрасывается с задней стороны (теплый сектор) и забирается в кондиционер для охлаждения. Для данного случая хорошо действует следующее эмпирическое правило: для эффективного охлаждения одного стандартного 19-дюймового шкафа он должен располагаться на свободной площади не менее 3 м2.

СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Рисунок 2.

Иногда система общего воздушного охлаждения оказывается недостаточно эффективной для обеспечения нормальных условий функционирования процессора сервера. Для решения задачи охлаждения высокопроизводительных кластеров применяются дополнительные холодильники: речь идет о комбинированных системах воздушно-водяного охлаждения. Они выпускаются несколькими компаниями серийно, и поэтому их стоимость не слишком высока. Производительности подобных систем достаточно для отвода 20 000 Вт выделяемой мощности, они могут использоваться в вычислительных центрах научно-исследовательских институтов для распределенных вычислений (grid computing).

Принцип отвода теплоты в подобных установках основан не на подаче холодного воздуха, отбираемого от системы общего кондиционирования, а на прокачке воды, поступающей от системы водоснабжения здания и охлажденной до температуры 6—120С. Охлаждающий воздух циркулирует внутри шкафа по замкнутой схеме. Для повышения эффективности он принудительно подается на серверы, отбирается на выходе системой охлаждения, по воздуховоду поступает в теплообменник и после охлаждения используется снова. При отводе выделяемой мощности до 1 МВт в системе охлаждения необходимо применять трубу с внутренним диаметром 125 мм.

Преимущество подобного решения по сравнению с системой воздушного охлаждения — малые габариты его аппаратной части. Еще одним положительным моментом является то, что система водяного охлаждения нередко включается в состав оборудования современных вычислительных центров еще на стадии архитектурного проекта, а здание старой постройки может быть дополнительно оснащено ею без каких-либо проблем. Система централизованного охлаждения, оборудование которой чаще всего монтируется на крыше здания ВЦ, обеспечивает постоянную подачу охлажденной воды.

Отдельного упоминания заслуживает факт разработки еще более эффективных, но и более дорогих систем охлаждения, принцип функционирования которых основан на непосредственной подаче охлаждающей жидкости на центральный процессор. Компании и научно-исследовательские институты, в чьих вычислительных центрах установлены компьютеры с высоким энергопотреблением, в настоящее время могут работать по схеме воздушно-водяного охлаждения. В перспективе они имеют возможность без каких-либо проблем перевести систему на принцип прямого жидкостного охлаждения.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАБЕЛЯМИ

Наряду с усовершенствованием системы охлаждения активного оборудования разработчикам приходится решать задачу обеспечения управления кабелями, сложность которой обусловлена высокой плотностью портов сетевых устройств и коммутационных панелей. Острота проблемы возрастает пропорционально увеличению количества вводимых в шкаф горизонтальных кабелей. В этой связи правильность расположения отдельных кабелей имеет немалое значение для минимизации времени, затрачиваемого на изменение конфигурации.

Разработчики используют несколько решений. Например, на входе шкафа устанавливается распределительная гребенка, а в корпусе конструктива монтируются гибкие и достаточно прочные направляющие элементы, позволяющие выполнить аккуратную прокладку отдельных кабелей вблизи активного оборудования и коммутационных панелей.

Особое внимание уделяется соблюдению радиуса изгиба кабеля, так как чересчур малый радиус, а тем более его излом приводят к увеличению затухания в стационарной линии. С учетом данного обстоятельства направляющие элементы конструируются таким образом, чтобы обеспечить минимально допустимый радиус изгиба и защитить кабель от излома. Наиболее чувствительны к изгибам волоконно-оптические кабели. Избыток длины кабелей размещается в организаторах ящичного типа либо укладывается в боковых полостях шкафа.

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ШКАФА

Рисунок 3.

Далеко не всегда сетевой администратор при установке в шкаф нового оборудования модернизирует соответствующим образом систему охлаждения. В подобных ситуациях температура во внутреннем пространстве может превысить допустимые пределы, причем при неблагоприятном развитии событий горючие материалы начинают тлеть или даже воспламеняются.

Системы контроля выполняют функции раннего предупреждения и собирают информацию, поступающую с установленных в шкафу (или в нескольких шкафах) датчиков, после чего передают ее на рабочую станцию сетевого администратора. Как правило, они строятся по модульному принципу, и сетевой администратор имеет возможность контролировать все необходимые в конкретной ситуации параметры (появление дыма, уровень температуры во внутреннем пространстве, влажность воздуха, сотрясение или открывание двери) непосредственно со своего рабочего места.

Если фактическое значение контролируемого параметра выходит за установленную пороговую величину или срабатывает сухой контакт, то программное обеспечение системы генерирует сигнал тревоги. Кроме того, в случае, например, превышения предельно допустимой температуры автоматически включается вентилятор охлаждения. Система контроля может быть сконфигурирована вручную таким образом, чтобы при открывании двери включался источник освещения или переводился в активное состояние предупреждающий оптический индикатор. Еще одна возможность — отключение кондиционера и вентиляторов при открытой двери.

Большинство систем передает сигнал тревоги ответственным лицам несколькими способами: посредством электронной почты, пейджинговой связи и сообщений SMS сотовой связи. Обязательно осуществляется протоколирование событий, данные о которых с помощью SNMP отправляются в такие системы сетевого управления, как HP OpenView или Castlerock. Процесс изменения конфигурации в большинстве случаев производится через telnet или интерфейс Web.

ДИЗАЙН КОРПУСА

В процессе принятия решения о покупке определенной модели шкафа наряду с функциональными параметрами чрезвычайно важное значение имеет его соответствие архитектурным особенностям того помещения, где он будет в дальнейшем эксплуатироваться. В современных офисных зданиях вычислительные центры очень часто используются и как средство демонстрации высокого технического уровня компании. Поэтому все более популярна окраска корпуса шкафа в благородный серо-черный цвет, а для лицевой стороны изготавливаются съемные цветные или хромированные декоративные элементы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Многие современные производители монтажных конструктивов начинают предлагать вместо отдельных шкафов целые системы. Шкаф является центральным элементом разработанного решения, однако заказчик имеет возможность получить из одних рук большой набор различных компонентов, необходимых для оборудования вычислительного центра. Таким образом гарантируется их стабильное взаимодействие в процессе дальнейшей эксплуатации.

Николай Кюн — пресс-референт компании Knurr. С ним можно связаться по адресу: db@lanline.awi.de.

?AWi Verlag

Система распределения электроэнергии для шкафов ИТ

Активное сетевое оборудование, особенно серверы, отличаются очень большим энергопотреблением, что вынуждает принимать специальные меры для подачи на них питающего напряжения. Некоторые производители обеспечивают свою продукцию системами распределения силового питания. Продвигаемые ими системы объединяют целую гамму продуктов — от устройств для централизованного питания вычислительных центров до традиционных панелей электропитания с интегрированными предохранителями и элементами дистанционного контроля. Такие панели могут быть установлены без наличия серьезной профессиональной подготовки в области электротехники.

Для упрощения процедуры монтажа и уменьшения занимаемой площади силовые распределительные кабели целесообразно разместить в шкафу внутри профилей силового каркаса. При этом модули распределителя силового питания должны устанавливаться на шину по врубной схеме с эффективной защитой от прикосновения к токоведущим компонентам. Кроме того, пользователю системы необходимо предоставить возможность получения резервируемого трехфазного питания от двух независимых фидеров. Врубные модули распределителя со встроенным измерителем потребляемого тока подключаются к системе централизованного мониторинга, чтобы она могла сигнализировать о достижении током заранее заданного порогового значения путем включения контрольного светодиода или отправки предупреждающего сообщения с привлечением протоколов HTTP, telnet или SNMP. Все эти опции могут быть реализованы посредством системы контроля шкафа.

Система подобного класса позволяет в случае необходимости обеспечить подачу переменного тока от центрального силового шкафа на несколько 19-дюймовых распределителей силового питания, от которых, в свою очередь, ток распределяется по многочисленным шинам и ИТ-шкафам. В каждом из таких шкафных распределителей предусматриваются один главный рубильник и индивидуальный отключающий автомат на фазу. Конструкцию выполняют таким образом, чтобы исключить возможность контакта пользователя с токоведущими элементами. Данное требование является обязательным для главных шкафных распределителей, на уровне шин защита обеспечивается наличием съемных защитных кожухов. В случае применения подобной концепции услуги профессионального электрика понадобятся только для подключения шкафа к сети переменного тока.

Ральф Дамер — менеджер компании Rittal. С ним можно связаться по адресу: db@lanline.awi.de.