Управление энергопотреблением центра обработки данных

Центры обработки данных по всему миру ежегодно потребляют около 30 миллиардов ватт электроэнергии, что эквивалентно мощности примерно 30 атомных электростанций. Примерно от 1/4 до 1/3 этого объема потребляется центрами обработки данных в США. Один анонимный старший оператор центра обработки данных, опрошенный в ходе опроса, признал, что такое расточительное потребление энергии является грязным секретом, скрытым отраслью, и немногие осмелились это признать. Если бы это произошло в постоянно улучшающейся обрабатывающей промышленности, это было бы давно устранено.

Поскольку потери мощности настолько серьезны в большинстве передовых центров обработки данных США, внимание к энергоэффективности центров обработки данных в Азии догоняет их западные аналоги.

Вы должны управлять потреблением энергии центром обработки данных, прежде чем говорить о его энергоэффективности. Это, в свою очередь, означает правильное измерение энергопотребления, поскольку вы не можете ни с чем справиться без предварительного измерения и количественной оценки. Самая первая задача по повышению энергоэффективности центра обработки данных - это точные измерения потребляемой мощности.

Интеллектуальный стоечный PDU (IRP)

Интеллектуальный стоечный PDU (IRP) на сегодняшний день является наиболее точным инструментом для измерения мощности, потребляемой информационным оборудованием. Стойка размещается в индивидуальном шкафу.

PDU - это последнее устройство, распределяющее питание на информационное оборудование, и поэтому это лучшая точка для измерения энергопотребления, не говоря уже о функциях удаленного включения / выключения и измерения параметров окружающей среды, которыми обладают некоторые IRP высокого уровня.

Ограниченные ценой раннего IRP, многие центры обработки данных вместо этого использовали менее дорогой трансформатор тока (CT). CT добавляется в распределительную панель и собирает и записывает данные о потреблении энергии на центральном сервере мониторинга для последующего анализа.

И все же IRP превосходит CT по многим параметрам. Выполните предварительную сигнализацию отключения при перегрузке.

Стоечный БРП, принятый в первых центрах обработки данных, имеет одну цепь, так как удельная мощность, необходимая для оборудования, содержащегося в каждой стойке, в большинстве случаев была не слишком высокой. (Вы можете проверить количество цепей, посчитав автоматические выключатели, используемые PDU, за исключением резервной цепи.) Если есть только данные по току в одной цепи, измеренные трансформатором тока, достаточно, чтобы администратор узнал оставшуюся мощность перед отключением. Для стоечного PDU с более чем 12 или даже 16 розетками он может иметь 2 цепи, тогда как трехфазный PDU может оборудовать по крайней мере 3 или даже 6 цепей. Несмотря на количество цепей в PDU, ТТ измеряет только общий потребляемый ток. Это не оставляет администратору центра обработки данных никаких мер для предотвращения аварийного отключения отдельных цепей заранее.

С постоянно увеличивающейся плотностью энергопотребления, необходимой для информационного оборудования, содержащегося в стойках (например, блейд-серверами), и быстрым падением цены IRP из-за улучшенных технологий, все больше и больше центров обработки данных предпочитают строить свои системы измерения мощности с IRP.

Центры обработки данных могут выбирать различные типы IRP на основе серверов, обслуживаемых ими сейчас и в будущем, а также на основе планирования их конфигурации. Следующие критерии выбора могут использоваться администратором центра обработки данных при выборе подходящих IRP:

Тип установки IPRS

Горизонтальная установка: обеспечивает максимальную гибкость и минимально ограничивается форматом стойки. Он подходит для любой стандартной стойки, так как устанавливается в передней части стойки. Ограниченная шириной 19 дюймов, стандартная стойка предлагает не более 8 последовательных портов для модели 1U. Если требуется больше портов, каждый порт стоит дороже, чем вертикальный, но весь IRP стоит меньше, чем его вертикальный аналог. В центре обработки данных с относительно небольшим количеством серверов, запланированных для каждой стойки, или с серверами, которые будут установлены в соответствии с ростом, горизонтальный IRP будет хорошим выбором.

Обычная вертикальная установка предлагает 16 или 24 порта, в то время как IRP на 40 портов недавно были предоставлены некоторыми поставщиками. Для стоек с относительно большим количеством серверов вертикальная установка хороша своей низкой средней стоимостью портов.

Раздельная установка: несмотря на преимущества вертикального IRP в большем количестве доступных портов, он подвергается критике со стороны многих администраторов центров обработки данных за его громоздкий размер и помехи для проводки и охлаждения некоторых небольших стоек.

У большего количества портов есть свои недостатки, поскольку многие администраторы центров обработки данных беспокоятся о том, что все устройства, подключенные к IRP, должны быть отключены, прежде чем IRP можно будет заменить из-за неисправного модуля измерения или передачи.

Некоторые поставщики предлагают раздельные IRP для устранения недостатков, выявленных как вертикальными, так и горизонтальными IRP. Разделенный IRP разделяет функции измерения и связи в автономный дисплей, который можно установить спереди или сзади стойки. Оставшийся вертикальный PDU теперь имеет размер, аналогичный размеру обычного неинтеллектуального. Для центра обработки данных, которому важен объем PDU, разделение IRP выглядит хорошо.

Разделение IRP дает еще одно преимущество. Поскольку его измерительные и коммуникационные функции содержатся в отдельной коробке, его можно заменить без прерывания работы источника питания и, в свою очередь, работы сервера.

Раздельная установка выглядит сбалансированным и, возможно, лучшим выбором благодаря большому количеству портов, лучшему использованию пространства и надежности.

Функция измерения - Измерение в зависимости от контура: это базовое значение для любого PDU с измерительной емкостью. Его первоначальная цель - обеспечить состояние энергопотребления текущего PDU перед добавлением любых новых серверов, чтобы впоследствии избежать перегрузки. Поскольку отключения по перегрузке могут привести к отключению электроэнергии для каждого устройства, подключенного к цепи, ни один центр обработки данных не может выдержать такого рода катастрофу.

С введением IRP администратор центра обработки данных теперь может идентифицировать стойки или PDU с доступной мощностью с помощью экранов мониторинга, предоставляемых программным обеспечением дистанционного управления IRP.

Поскольку энергоэффективности центра обработки данных уделяется все больше и больше внимания, а информация об энергопотреблении может собираться с помощью центральных серверов управления через IRP, характеристики емкости для конкретных схем были приняты в качестве наиболее подходящего инструмента для измерения энергоэффективности центра обработки данных (PUE ).

Измерение, зависящее от порта: изначально предназначалось для одновременного измерения энергопотребления оборудованием различных клиентов. Сейчас это принято на многих предприятиях для измерения потребление отдельными единицами для распределения эксплуатационных затрат. Это более практично и точно, чем обычное распределение по количеству серверов.

Дистанционное управление IRP

Функция дистанционного управления - с помощью дистанционного переключателя: наряду с удаленным доступом к данным измерений, IRP добавлены с функциями удаленного включения и выключения для необслуживаемых центров обработки данных. IRP с дистанционным переключателем следует оборудовать вместе с KVM для реального и полностью беспилотного дистанционного управления. - Без удаленного переключателя: PDU с удаленным переключателем обычно запрещены для использования в крупных центрах обработки данных, так как любая неправильная операция отключения питания может привести к огромным потерям. Общепринятые стандарты центров обработки данных TIA942 явно рекомендуют блоки распределения питания без переключателя питания. - Функция критической нагрузки: несмотря на запрет крупномасштабных центров обработки данных на блоки PDU с функцией автоматического включения / выключения, некоторые из них хотят иметь IRP с функцией запланированного включения / выключения для отключения определенного некритического информационного оборудования в нерабочее время для экономии энергии и сократить увеличивающиеся счета за электроэнергию. Как решить дилемму включения / выключения функции автоматического планирования при соблюдении рекомендаций TIA942 для устройств PRD без переключателя включения / выключения?

Один из ответов на этот вопрос может дать недавно запущенная IRP некоторых поставщиков с функцией критической нагрузки. Эти удаленные или планируемые переключатели включения / выключения с функциями IRP резервируют определенное количество ключевых портов нагрузки без переключателя. Критические серверы, которые не могут быть отключены неправильно, могут быть подключены к этим специальным портам, и поэтому они не будут отключены некорректно.

Механизм защиты Вышеупомянутая перегрузка стала кошмаром для любого центра обработки данных. Десятки решений предоставлены поставщиками IRP. Один из них - добавлять по одному предохранителю малой емкости на каждом

Показатели энергоэффективности одной из горячих тем в отрасли центров обработки данных являются стандарты управления энергопотреблением ISO50001, опубликованные в июне 2011 года. Недавно обнародованная директива требует, чтобы каждое подразделение ISO50001 определяло свою критическую область использования энергии в качестве приоритетного элемента управления. Центр обработки данных из-за своей высокой плотности электроэнергии, безусловно, является критически важной областью использования энергии и поэтому должен быть главной целью внедрения ISO50001. Теперь вопрос в том, какие контрольные показатели для центров обработки данных необходимо установить и управлять ими?

Первый - это эффективность использования энергии (PUE), отношение общей потребляемой мощности дата-центра VS. энергопотребление информационного оборудования. Формула PUE указывает на то, что IRP должен быть лучшим устройством для измерения мощности, потребляемой информационным оборудованием. Это может не относиться к общему энергопотреблению центра обработки данных, поскольку последнее может быть измерено только счетчиками с возможностью цифровой передачи, в то время как измерения должны быть интегрированы с данными, предоставляемыми IRP. Эта операция не только сложна, но и может потребовать дополнительных затрат. Некоторые поставщики уже добавляют функцию электронных таблиц в программное обеспечение централизованного управления IRP. Администраторы центра обработки данных могут отправлять данные, записанные в главном счетчике центра обработки данных, в программное обеспечение вручную, чтобы вычислить средний PUE на основе потребления энергии информационным оборудованием, зарегистрированного IRP в заданный промежуток времени.

Оборудование для кондиционирования воздуха потребляет больше энергии, чем информационные устройства. В упомянутом ранее исследовательском отчете программы Energy Star Program, EPA, США, указано, что оборудование для кондиционирования воздуха в большинстве центров обработки данных потребляет более 50% его общего потребления. Самый первый шаг в улучшении данных

PUE центра заключается в оптимизации энергопотребления системы кондиционирования воздуха, где «оптимизация» означает применение всего кондиционирования воздуха к охлаждающим серверам. Индикатор кондиционирования воздуха показывает уровень оптимизации кондиционирования.

Обычно используемые индикаторы кондиционирования воздуха в центрах обработки данных - это RCI, описанный выше, и индекс температуры обратного потока (RTI). Низкая энергоэффективность (высокое значение OUE) в любом центре обработки данных почти всегда связано с низкой эффективностью кондиционирования воздуха. Американская ассоциация холода и кондиционирования воздуха предполагает, что потребление энергии кондиционированием воздуха должно составлять около 1/3 от потребляемой информационным оборудованием. Тот факт, что большая часть оборудования для кондиционирования воздуха в центре обработки данных потребляет более 50% от общей потребляемой мощности, указывает на то, что температура в центре обработки данных установлена слишком низкой, на что указывает относительно низкий показатель RCI. Если RCI остается в норме, в то время как уровень энергопотребления оборудования для кондиционирования воздуха превышает 50%, тогда некоторое количество горячего воздуха, которое необходимо удалить из центра обработки данных, возвращается в охлаждающий канал кондиционера (горячий возврат) или немного холодного воздуха направляется непосредственно в горячий воздуховод. проход (боковой воздух) вместо информационного оборудования путем недопустимого разделения прохода. Когда холодный воздух охлаждает горячий воздух, который должен был быть удален из центра обработки данных, показатель PUE обречен.

Проблемы с горячим возвратом и боковым воздухом проявляются RTI. В результате и RCI, и RTI являются ключевыми показателями для сравнительного анализа эффективности кондиционирования воздуха. Качество и надежность Еще одно преимущество IRP, которое трудно понять из его таблицы данных, - это надежность.

После массовой установки и работы IRP в течение короткого периода времени некоторые из них могут выйти из строя из-за помех, вызванных обработкой большого количества данных. Единственный способ решить эту проблему - перезапустить отказавший IRP, что создает большие проблемы для любого центра обработки данных. Хуже того, как только это вмешательство происходит, оно повторяется снова и снова на разных IRP. Это происходит с IRP от поставщиков, не знакомых с управлением большим количеством устройств через TCP / IP. Лучший способ избежать этой досадной трудности - выбрать поставщиков, обладающих глубокими методами управления огромными устройствами TCP / IP, содержащимися в центрах обработки данных, например Поставщик TCP / IP KVM. Только они обладают знаниями о работе с сигналами TCP / IP для массового контроля, а также достаточными средствами тестирования для обеспечения устойчивости оборудования.

В этой статье описаны способы выбора интеллектуальных блоков распределения питания для стойки. Как упоминалось в начале, ключом к усилиям по управлению энергосбережением центра обработки данных является программная система вместе с интеллектуальным блоком распределения энергии для защиты окружающей среды для измерения и оценки показателей энергоэффективности. Мы надеемся, что это поможет администраторам центров обработки данных выбрать подходящую мощность центра обработки данных.