Τάσεις κέντρων δεδομένων: αυξανόμενη πυκνότητα ισχύος
Στο επίπεδο σχεδίου κέντρων δεδομένων, μια σημαντική τάση είναι να βελτιωθεί η πυκνότητα ισχύος. Λαμβάνοντας υπόψη τους διαστημικούς περιορισμούς του κέντρου δεδομένων, πρέπει να λειτουργήσει για να αντιμετωπίσει αποτελεσματικότερα την αυξανόμενα απαίτηση και το κόστος δύναμης. Προφανώς, η επένδυση περισσότερων πόρων σε κάθε ράφι είναι μια πολύ πρακτική λύση. Εντούτοις, εκτός από τα έμφυτα οφέλη της, η αυξανόμενη πυκνότητα ισχύος φέρνει επίσης μερικές προβλήματα και προκλήσεις που πρέπει να λυθούν για μερικούς χειριστές κέντρων δεδομένων.
Τάση της πυκνότητας ισχύος
Η χαμηλής ισχύος πυκνότητα εξισώνεται συχνά με τη χαμηλή αποδοτικότητα. Τέτοιοι πολύτιμοι διαστημικοί πόροι καταναλώνονται μόνο από έτσι λίγους πόρους εξοπλισμού ΤΠ, και πρέπει επίσης να καταναλώσει περισσότερα κόστη συντήρησης εξοπλισμού. Το kuglin του Ben, CFO και ο ομο-ιδρυτής του colovore, ένας βασισμένος στη Σάντα Κλάρα φιλοξενώντας προμηθευτής υψηλής πυκνότητας, επισημαίνουν: «Αυτή τη στιγμή, τα ράφια που επεκτείνονται από τους πελάτες των χαρακτηριστικών κέντρων δεδομένων είναι περίπου 8-12 KW ανά ράφι. Αν και οι απαιτήσεις πυκνότητας μερικών κέντρων δεδομένων είναι υψηλότερες, το φαινόμενο σχεδόν 20 + KW είναι ακόμα σπάνιο για τις περισσότερες εντατικές εφαρμογές για τη μεγάλες ανάλυση και την επεξεργασία στοιχείων. Συγχρόνως, υπάρχουν ακόμα χαρακτηριστικά κέντρα δεδομένων σε μερικές παραλιακή περιοχή στις Ηνωμένες Πολιτείες που το πλαίσιο είναι 4 – 5 KW (που αναθεωρήθηκε πριν από 10 χρόνια). »
Στο διοικούμενο διάστημα, το κόστος μόνο τη χαμηλής ισχύος πυκνότητα είναι πολύ ακριβό, επειδή το πλήρως νοικιασμένο διάστημα ραφιών δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί λόγω της έλλειψης ικανοποιητικής παροχής ηλεκτρικού ρεύματος. Αν και ένας μεγάλος αριθμός εξοπλισμού είναι εξοπλισμένος στο ράφι, η ενισχυτική ικανότητα υποδομής του διοικούμενου διαστήματος δεν ταιριάζει με. «Οι πελάτες μπορούν εύκολα να επεκτείνουν 8-10kw ανά ράφι στην υπάρχουσα υποδομή κεντρικών υπολογιστών τους, αλλά επειδή τα περισσότερα κέντρα δεδομένων σχεδιάζονται για να υποστηρίξουν μόνο 4-5kw, πρέπει να εφαρμόσουν τη μισή λειτουργία εξοπλισμού ραφιών στα ράφια, διαφορετικά δεν μπορούν να εφαρμόσουν να δροσίσουν καλά. Αλλά οι πελάτες έχουν πληρώσει για ολόκληρο το ράφι, ακόμα κι αν χρησιμοποιούν μόνο τους μισούς πόρους φορτίων ραφιών. Αυτά είναι αναμφισβήτητα απόβλητα. »
Ένας από τους προφανέστερους περιορισμούς στην πυκνότητα ισχύος είναι η υποδομή διανομής. Και η δύο παροχή ηλεκτρικού ρεύματος που παρέχεται από τη χρησιμότητα και το επίπεδο εφεδρικών εγκαταστάσεων στο κέντρο δεδομένων έχει επιπτώσεις στην πυκνότητα ισχύος. Για κάθε Watt της δύναμης που παρέχεται από τη χρησιμότητα, το κέντρο δεδομένων πρέπει να έχει αρκετές γεννήτριες UPS και diesel για να διατηρήσει την ικανότητα λειτουργίας του σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Φυσικά, η τηλεγράφηση, μονάδες διανομής δύναμης (PDUs) και ούτω καθεξής προβλέπει την εξουσία στα ειδικά ράφια. Kuegelin που επισημαίνει ότι «τα περισσότερα κέντρα δεδομένων δεν έχουν πολλή δύναμη να παρέχουν τις εγκαταστάσεις τους, έτσι ελπίζουν να λάβουν περισσότερους πόρους δύναμης από τις δημόσιες επιχειρήσεις ενέργειας και να επεκτείνουν την υποδομή πυρήνων τους (ηλεκτρική και μηχανική υποδομή, γεννήτριες, εξοπλισμός διανομής δύναμης, κ.λπ.) στο κέντρο δεδομένων που κοστίζει πολλά χρήματα. Επομένως, παίρνοντας την περισσότερα δύναμη και κόστος είναι δύο σημαντικές μεταβλητές για το κέντρο δεδομένων. »
Αλλά ίσως η περισσότερη επείγουσα ανάγκη που αντιμετωπίζει το κέντρο δεδομένων δροσίζει: κάθε Watt της δύναμης που καταναλώνεται από τον εξοπλισμό θα παραγάγει ένα Watt της θερμότητας των αποβλήτων, το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί για να διατηρήσει τη λειτουργούσα θερμοκρασία που απαιτείται από το κέντρο δεδομένων. Αυτό είναι επίσης η μεγαλύτερη πρόκληση ότι το κέντρο δεδομένων ελπίζει να αποφύγει πότε δεν σκοπεύει να τοποθετήσει τον εξοπλισμό σε μια υψηλότερη πυκνότητα καταρχάς. «Δεδομένου ότι αυξάνετε την πυκνότητα στο επίπεδο ραφιών κέντρου δεδομένων σας, οι κεντρικοί υπολογιστές θα παραγάγουν αναπόφευκτα περισσότερη θερμότητα, έτσι περισσότερη ψύξη είναι επίσης απαραίτητη,» kuglin εν λόγω. Η «υποδομή ψύξης είναι πολύ ακριβή, αλλά η μεγαλύτερη πρόκληση μπορεί να προέλθει από την προσπάθεια να μετασχηματιστούν τα παλαιά κέντρα δεδομένων. Τα περισσότερα από αυτά τα παλαιά κέντρα δεδομένων έχουν τις χαμηλές στέγες στο αρχικό στάδιο της κατασκευής. Σε πολλές περιπτώσεις, δεν υπάρχει κανένας απλός τρόπος να βελτιωθεί η πυκνότητα. Υπάρχουν λίγες μέθοδοι εκτός από την κατεδάφιση, αλλά είναι πολύ δύσκολο για τα κέντρα δεδομένων, ειδικά όταν όταν αυτό ακόμα οικοδεσπότες μερικοί πελάτες. »
Δυστυχώς, για τις παραδοσιακές επιχειρήσεις κέντρων δεδομένων, που μετασχηματίζουν το κέντρο δεδομένων τους σε ένα κέντρο δεδομένων με την υψηλότερη πυκνότητα σημαίνει ότι οι εγκαταστάσεις κέντρων δεδομένων τους έχουν λίγη πρακτική δυνατότητα να συνεχίσουν να επεκτείνουν υπολογιστική ισχύ εκτός από την αναμονή τη βελτίωση που παρουσιάζεται από το νόμο Moore ημιαγωγών. Εντούτοις, αυτή η μέθοδος απαιτεί την αγορά του νέου εξοπλισμού ΤΠ, καλύτερη τεχνολογική διαδικασία, και με τη συνεχή πρόοδο του νόμου Moore, η υψηλότερη αποδοτικότητα μπορεί να επιτευχθεί, η οποία μπορεί να πάρει για μια δεκαετία. Το Kuglin επισημαίνει αυτό σε αυτήν την περίπτωση, οι «φιλοξενώντας προμηθευτές μπορούν μόνο απλά να χρησιμοποιήσουν “το διανεμημένο φορτίο” ή τους πελάτες δύναμης για να χρησιμοποιήσουν την υποδομή τους πέρα από μισό ράφι. Εντούτοις, αυτό είναι προφανώς μη αποδεκτό. Θα τρέξουν τελικά από το διάστημα, τη δύναμη και τους δροσίζοντας πόρους καθώς οι κεντρικοί υπολογιστές πελατών αναζωογονούν.»
Η παγιωμένη υποδομή οδηγεί τη μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος
Η προώθηση στην υψηλότερη πυκνότητα μπορεί να συνοψιστεί ως μακροπρόθεσμη ολοκλήρωση υποδομής: βασικά, η συσκευασία περισσότερων πόρων υπολογιστών στους μικρότερους όγκους μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω των υπαρχουσών τάσεων στο κέντρο δεδομένων, όπως η υιοθέτηση της τεχνολογίας εικονικοποίησης, των κεντρικών υπολογιστών λεπίδων και των κεντρικών υπολογιστών μικροϋπολογιστών. Η ολοκλήρωση της υποδομής «διαδραματίζει έναν πολύ θετικό ρόλο στη λειτουργική αποδοτικότητα του κέντρου δεδομένων,» kuglin εν λόγω, «επειδή το φυσικό μέγεθος από τον επέκταση είναι μικρότερο, η διοικητική αρχή των διευθυντών ΤΠ είναι περιορισμένη. Όταν ο αριθμός κεντρικών υπολογιστών μειώνεται από 30-50%, η αποταμίευση στη συνολική δύναμη θα είναι σημαντικότερη.»
Αυτή η προσέγγιση στοχεύει να μειώσει τη συνολική δύναμη του κέντρου δεδομένων με την αύξηση της δύναμης στο επίπεδο ραφιών (έχει ένα διπλό όφελος επειδή μειώνει επίσης τις απαιτήσεις ψύξης). «Στην πραγματικότητα, η ζήτηση δύναμης κάθε κεντρικού υπολογιστή έχει αυξηθεί πολύ, αλλά συνολικά, η συνολική δύναμη μπορεί να μειωθεί επειδή λιγότεροι κεντρικοί υπολογιστές απαιτούνται. Γί αυτό τα κέντρα δεδομένων υψηλής πυκνότητας έχουν γίνει τόσο σημαντικά. Είναι το κλειδί στην ολοκλήρωση όλης της υποδομής. Οι σημερινοί κεντρικοί υπολογιστές μπορούν εύκολα να επιτύχουν 500 Watt σε 1 Watt ανά κιλοβάτ μονάδων ραφιών! »
Διασκεδασμός θερμότητας που προκαλείται από την υψηλή πυκνότητα
Φυσικά, η υψηλότερη αποδοτικότητα μπορεί να επιτευχθεί μέσω της υψηλής πυκνότητας. Κάθε ράφι στεγάζει όσο το δυνατόν περισσότερο εξοπλισμό, ώστε να ενισχυθεί το κέντρο δεδομένων εκτός από το κόστος, διάστημα πατωμάτων και να λυθούν τα διοικητικά προβλήματα όσο το δυνατόν περισσότερο. Αλλά τα καλά πράγματα πρέπει να ζυγιστούν: σε αυτήν την περίπτωση, θα προκαλέσει τα προβλήματα ψύξης. Η επέκταση χαμηλής πυκνότητας υιοθετεί συνήθως την αερόψυξη, και στις περισσότερες περιοχές εντούτοις, με την αύξηση της πυκνότητας ισχύος στο κέντρο δεδομένων, η αερόψυξη γίνεται απαγορευτική και ακριβή.
Έναντι της ομοιόμορφα διανεμημένης άμεσης πηγής ψύξης, η λύση της παραγωγής θερμότητας είναι πιό παρόμοια με την παροχή της πηγής σημείου: η παραγωγή θερμότητας οφείλεται στο επίπεδο ραφιού, κεντρικού υπολογιστή και ακόμη και επεξεργαστή. «Η ικανότητα επεξεργασίας του επιπέδου τσιπ κεντρικών υπολογιστών φαίνεται συνεχώς, αλλά κάποια στιγμή, θα χρειαστούν την εσωτερική ψύξη και θα εφαρμόσουν να δροσίσουν κοντά στον κεντρικό υπολογιστή για να αποτρέψουν αμέσως πάρα πολλή αύξηση θερμότητας.» Επομένως, η αερόψυξη για μόνο ένα σημείο μπορεί ακόμα να μην είναι αρκετές. Οι υδάτινοι πόροι (ή άλλα υγρά) πρέπει να χρησιμοποιηθούν για να παρέχουν τη μεγαλύτερη ικανότητα ψύξης. Εντούτοις, πρέπει να θυσιάσει μέρος της ικανότητας παράδοσης υποδομής, και υπάρχουν μερικές δυσκολίες στη βελτίωση της εφαρμογής, όπως η ακριβής απομόνωση του δροσίζοντας νερού από τα ηλεκτρονικά τμήματα εξοπλισμού.
Η ανάπτυξη μιας βασισμένης στο νερό λύσης ψύξης μπορεί να προκαλέσει μερικά προβλήματα, ειδικά για τα παλαιά κέντρα δεδομένων, και η υπάρχουσα υποδομή πρέπει να μετασχηματιστεί. Εντούτοις, για τις νέες εγκαταστάσεις που μπορούν να υποστηρίξουν την αυξανόμενη πυκνότητα ισχύος, η βασισμένη στο νερό λύση ψύξης μπορεί να παραδώσει την ικανότητα ψύξης οπουδήποτε απαιτημένος, παρά ακριβώς να προσπαθήσει να κρατηθεί ολόκληρος ο σταύλος δωματίων που η θερμοκρασία είναι αρκετά χαμηλή να εξασφαλίσει τη γενική λειτουργούσα θερμοκρασία του διαστήματος κεντρικών υπολογιστών. Τα σχέδια όπως το καυτό κανάλι/το κρύο κανάλι μπορούν να αφήσουν στο δροσίζοντας αέρα κάποιο χώρο για τον ελιγμό, αλλά αυτό το σχέδιο έχει επίσης τους περιορισμούς του. Τέλος, με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων υψηλής πυκνότητας του κέντρου δεδομένων, η τεχνολογία ενυδάτωσης μπορεί να γίνει μια απαραίτητη τεχνολογία. Τώρα μερικές επιχειρήσεις παρέχουν τα προϊόντα και τις συσκευασίες εν προκειμένω που περιλαμβάνει το non-conductive ρευστό και την εισαγωγή της ψύξης του ρευστού στα πλαίσια κεντρικών υπολογιστών.
Επιστροφές υψηλής πυκνότητας
Για τους πελάτες, εάν είναι διοικούμενοι πελάτες υπηρεσιών ή χειριστές κέντρων δεδομένων, η υψηλή πυκνότητα μπορεί να παρέχει σε τους τις σημαντικές και προσοδοφόρες επιστροφές από την άποψη του συνολικού κόστους της ιδιοκτησίας (TCO). Το Kuglin εν λόγω, «όταν μπορεί μια επιχείρηση να παγιώσει την υποδομή ΤΠ της στους virtualized κεντρικούς υπολογιστές λεπίδων, αυτό μπορεί αμέσως να σώσει περισσότερο από 20% σε 30% των λειτουργικών δαπανών του και 4-5kw της επέκτασης κληρονομιών ανά ράφι. Αυτό οφείλεται κατά ένα μεγάλο μέρος στην αποταμίευση του κόστους δύναμης που απαιτείται για να προσαρμόσει τους κεντρικούς υπολογιστές στο μηνιαίο γραφείο και τη μείωση του κόστους της διαγώνιας σύνδεσης και των τοπ διακοπτών ραφιών.» Για τους διοικούμενους πελάτες υπηρεσιών και τους χειριστές κέντρων δεδομένων, αυτό σημαίνει περαιτέρω το διαθέσιμο διάστημα των υπαρχόντων ραφιών, που επιδεικνύουν το πρόβλημα και το κόστος ένα νέο κέντρο δεδομένων, και τα οφέλη του είναι όχι μόνο άμεση εξοικονόμηση κόστους.
Για εκείνες τις επιχειρήσεις που θέλουν να διατηρήσουν τα παλαιά κτήρια κέντρων δεδομένων τους ή να πάρουν τη φιλοξενώντας διαδρομή, με την άνοδο των τιμών ενέργειας και την αύξηση της απαίτησης υπηρεσιών ΤΠ, πρέπει να βελτιώσουν την αποδοτικότητα και να σώσουν το έδαφος και το διάστημα ραφιών. Επομένως, η εφαρμογή της δύναμης υψηλής πυκνότητας στα κέντρα δεδομένων είναι μια σημαντική τάση, αλλά είναι επίσης μια πρόκληση: η συσκευασία περισσότερης ικανότητας στα ράφια πρέπει να χτιστεί τον εξοπλισμό διανομής δύναμης, η εφεδρική ικανότητα υποδομής και ψύξης πρέπει επίσης να παρέχει τη σχετική υποστήριξη επέκτασης για να διατηρήσει τη διοικητική λειτουργούσα θερμοκρασία. Αν και η μέθοδος ψυκτικού μέσου μπορεί να μην είναι μια πιό κοινή τάση αυτή τη στιγμή, θα γίνει πιό κοινό καθώς η μέθοδος αερόψυξης γίνεται βαθμιαία λιγότερο πρακτική και προσιτή στο περιβάλλον υψηλής πυκνότητας. Εντούτοις, εάν από την υπερβολική αερόψυξη πόσο καιρό η υγρή μέθοδος ψύξης παίρνει, και η πυκνότητα ισχύος του κέντρου δεδομένων θα συνεχίσει αναμφισβήτητα να αυξάνεται, δεδομένου ότι οι επιχειρήσεις προσπαθούν να μεγιστοποιήσουν τους πόρους τους.