Быстро растущий объем данных на предприятиях всех отраслей и всех типов собственности требует постоянно растущего количества все более производительных серверов. Вследствие увеличения плотности размещения серверов ужесточаются требования к планированию и построению вычислительных центров. Площадь, на которой они располагаются, обходится слишком дорого, а места для размещения дополнительных серверных шкафов часто нет. Поэтому доминирующей тенденцией становится «уплотнение».
Многие производители шкафов, говоря о размещении оборудования, рекомендуют не превышать пороговое значение, которое, по их расчетам, составляет 50% от занимаемого объема. Между тем современные шкафы высокой плотности можно загружать полностью — «под завязку». В случае надежной конструкции рамы и допустимой нагрузки до одной тонны в стойки высотой 40-50 монтажных единиц допускается устанавливать тяжелые серверы, шасси с модульными серверами, коммутаторы и компоненты хранения данных — и все это на минимальной площади. Оборудование постоянно меняется, а значит, подобные шкафы должны предусматривать размещение серверов разных производителей и разную глубину установки. Для этого некоторые производители предлагают дополнительные 19-дюймовые уровни или половинчатые модули.
УВЕЛИЧЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ
Большая часть вычислительных центров с низкой плотностью размещения оборудования реализуется в расчете на энергопотребление один-два киловатта на квадратный метр. При построении вычислительного центра высокой плотности, оснащенного современным оборудованием, планировщикам уже сегодня приходится исходить из уровня потребления
в 15 кВт и более на один шкаф.
Соответствующим образом растет и тепловая нагрузка. В крупных серверных шкафах выделение теплоты в зависимости от конфигурации сервера при нагрузке в 50% составляет от 4 до 8 кВт. В случае полностью загруженной серверной системы высокой плотности тепловая нагрузка может превышать 20 кВт, причем независимо от температуры окружающего воздуха.
Поскольку в последнее время потребление энергии и тепловая нагрузка выросли почти десятикратно, темы управления энергией и охлаждения становятся все более важными при планировании вычислительного центра. Аналитики компании Gartner предупреждают, что в следующем году около половины всех провайдеров услуг столкнутся с проблемой охлаждения своих компьютеров, коммутаторов и систем хранения данных. Как полагают другие эксперты рынка, затраты на отвод тепла — включая необходимую для этого электроэнергию — в ближайшие годы составят уже около 70% всего текущего бюджета на эксплуатацию серверов.
Еще недавно при очень высокой тепловой нагрузке рекомендовалось отводить излишки тепла из шкафа посредством системы воздушно-водного охлаждения. Это отпугивало многих администраторов ИТ, поскольку система охлаждения располагалась слишком близко к серверу, что было весьма опасно. Тем временем, некоторые производители стали предлагать интеллектуальные решения охлаждения, способные справляться с растущим выделением теплоты с помощью охлажденного воздуха и одновременно эффективно использовать энергию. К примеру, компания Schaеfer IT Systems в своей системе высокой плотности применяет устройство охлаждения с воздушным теплообменником, которое в режиме рециркуляции воздуха обеспечивает управляемое, плавное охлаждение. Поскольку серверы в разное время выделяют разное количество тепла, система охлаждения гибко адаптируется под реальную производительность сервера. Располагающийся в днище шкафа блок охлаждения, куда снизу подается вода, обеспечивает серверу именно ту температуру, которая ему в данный момент нужна (см. Рисунок 1).
Высокопроизводительные системы охлаждения выпускаются в виде отдельных, то есть размещаемых вне серверных стоек, устройств или в виде интегрируемых в шкаф решений. По сравнению с отдельно стоящими охлаждающими системами интегрированные компактные решения занимают меньше места. Однако в шкафу их следует инсталлировать отдельно от серверов; доступ к ним также должен быть независимым. Это позволяет добиться того, чтобы в случае неполадок или при профилактическом обслуживании работа серверов не прекращалась, а соответствующая область оказывалась недоступной для неавторизованного персонала.
Чувствительные печатные и системные платы могут выйти из строя уже при кратковременном перегреве, поэтому система охлаждения шкафа должна быть избыточной. Это позволяет осуществлять обслуживание устройства без необходимости отключения всех серверов. В идеальном случае решение должно обладать функцией автоматического регулирования системы, которая при отказе устройства или поломке датчика временно запускает подходящий вентилятор.
Оптимальная вентиляция серверных шкафов долгое время считалась — причем не без основания — специальной областью для конструкторов, разбирающихся в аэрогидродинамике и термодинамике. Между тем для циркуляции воздуха в стойках высокой плотности имеется множество вариантов целенаправленной вентиляции. Серверы засасывают охлажденный воздух, который подается непосредственно на компоненты, нуждающиеся в охлаждении, и потом выводится наружу.
Многие из доступных на рынке серверных шкафов предлагают возможность мониторинга как системы подачи питания, так и состояния шкафа по сети IP (управление подачей энергией и стойкой). Управление подачей энергии распространяется прежде всего на избыточную систему питания, которая, как правило, снабжает несколько серверов и настолько компактна, что может быть встроена и в шкаф. Колодками с розетками также можно управлять по сети.
УДАЛЕННОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Система управления стойками (Rack Management System, RMS) служит в качестве интеллектуального сетевого агента и при помощи датчиков ведет мониторинг всех процессов, протекающих в стойке. В качестве реакции на определенные состояния окружающей среды она автоматически генерирует сигналы тревоги или, в зависимости от настроек, запускает определенные процессы, к примеру, активирует внутреннюю независимую 19-дюймовую газовую систему пожаротушения. Во многих вычислительных центрах и контроль доступа к стойке реализуется посредством RMS и электромеханического запирания. В такие системы можно интегрировать даже мониторинг и управление охлаждением шкафов.
В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности администраторы ИТ часто применяют системы мониторинга стоек. Удаленный доступ к серверам реализуется, к примеру, с использованием переключателей KVM, которые размещаются непосредственно в шкафу. Стоечные системы высокой плотности обычно соответствуют классу защиты IP 54. Таким образом, компоненты ИТ защищаются от негативных воздействий окружающей среды — тепла, влаги и дыма. Кроме того, шкаф IP54 эффективно предохраняет аппаратное обеспечение от его окружения и соседних блоков. Подобные шкафы подходят и для размещения вне вычислительных центров, в частности, для офисных помещений и комнат отдыха.
Петер Вэш — руководитель продаж IT DACH компании Schaefer IT Systems.
© AWi Verlag