Принципы эксплуатации и построения эффективных ЦОД

All content in this presentation is protected – © 2008 American Power Conversion Corporation

Принципы построения и эксплуатации эффективных ЦОД

Ee

Владимир Приймак,менеджер по работе с корпоративными клиентами APC by Schneider Electric в Украине и Молдове

© 2009 APC by Schneider Electric – Volodymyr Pryymak

Какая из инфраструктур?

ИнфраструктураИнфраструктура ЗДАНИЙЗДАНИЙ

“Системы зданий”

Вентиляция и Вентиляция и кондиционированиекондиционирование

ЭнергетикаЭнергетикаПожаротушениеПожаротушение

ОсвещениеОсвещениеБезопасностьБезопасность

BMSBMSСерверыСерверы, , СХДСХД

управляющее ПОуправляющее ПО, , NMSNMS

ИнфраструктураИнфраструктураITIT

“IT системы”ШкафШкафыы

УправлениеУправление ОсвещениеОсвещение

ПожаротушениеПожаротушениеФизическая Физическая

безопасностьбезопасность

ИБПИБПОхлаждениеОхлаждение

ИнфраструктураИнфраструктура ЦОДЦОД

ИнфраструктураИнфраструктура СЕТИСЕТИ

КоммутаторКоммутаторыы, , СКССКС, , маршрутизатормаршрутизаторыы


Возможность обеспечить необходимую мощность кВт и отвести тепло – основной ограничитель роста IT


Стоимость обеспечения электропитанияСистема Система электропитанияэлектропитания



Система электропитанияСистема электропитания

Стоимость отвода теплаСистема охлажденияСистема охлаждения


Стоимость обеспечения электропитания


Стоимость обеспечения электропитанияСистема электропитанияСистема электропитания

Стоимость отвода теплаСистема охлажденияСистема охлаждения


Ограничения по сервисуОграничения здания и энергосетей

Можем ли себе позволить?

Возможно ли физически?


% от общей мощности % от общей мощности электропитания, который приходится на питание ИТ системэлектропитания, который приходится на питание ИТ системОстальное потребляется системами электропитания, охлаждения и

другими элементами физической инфраструктуры ЦОД

=

Показатель “Эффективности ЦОД”

Эффективность инфраструктуры ЦОД

Powerto IT

Powerto IT

Питание на входе

Физ. инфраструктура

IT нагрузкаПИТАНИЕ

ОХЛАЖДЕНИЕОсвещени

еДГУРаспределени

еПожаротушениеФизическая

безопасность

ЦОД

Питаниена ИТ


Куда девается электроэнергия в ЦОД?

Сист

ема

ЭЛЕК

ТРО-

ПИТА

НИЯ

Сист

ема

ОХЛА

ЖДЕ

НИЯ

Физ. инфраструктура

IT


Эффективность ЦОД выражается в виде функции от загрузки IT

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effic

ienc

y

ЭФФЕКТИВНОСТЬЭФФЕКТИВНОСТЬВ данный момент, при текущей загрузке

Текущая загрузкаТекущая загрузка% мощности, которая используется сейчас

ЭффективностьЦОД

% загрузки ITПроцент использованной мощности ЦОД


Ключевые признаки эффективного ЦОД

Требуемая Требуемая производительностьпроизводительность

АрхитектураАрхитектура

●Требуемый уровень готовности

●Наивысший возможный уровень энергоэффективности

● С возможностью мониторинга

●Гибкость (наращивание, модернизация, повторное использование компонентов)

●Стабильность платформы●Возможность «клонирования»

успешного внедрения в других регионах

●Предсказуемость характеристикПроцессы и поддержкаПроцессы и поддержка●Наивысший уровень ITIL/CMM●Использование PDCA (цикл

Деминга)●Не раздутый штат,

достаточный для автономной работы

●Гарантийная и сервисная поддержка, доступ к складу запчастей

МинимизацияМинимизация●Избыточной мощности●Разницы производительности

подсистем инфраструктуры●Смешивания холодного и

горячего воздуха в ЦОД●Избыточных энергозатрат


Ключевые составляющие эффективного ЦОД


Четыре составляющих эффективности ЦОД

Высокоэффективные, гибко масштабируемые

КОМПОНЕНТЫ

Внутрирядное ОХЛАЖДЕНИЕ

ГЕРМЕТИЗАЦИЯ воздушных потоков CAPACITY Management


Компоненты с высоким КПД1Лучшая в своем классе ЭФФЕКТИВНОСТЬ

МОДУЛЬНАЯ МАСШТАБИРУЕМАЯ МОДУЛЬНАЯ МАСШТАБИРУЕМАЯ конструкция

Внешняя модульность Внутренняя модульность

↑ КПД Гибкость Масштабирование


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effi

cien

cy

Power and cooling installation method

Загрузка IT

Модульная конструкция инженерной инфраструктуры дает Модульная конструкция инженерной инфраструктуры дает значительный прирост эффективностизначительный прирост эффективности

Решение: модульная конструкция

Эффектив-ность ЦОД


Модульная масштабируемая конструкция

● Избежание перегрузок повышенная отказоустойчивость

● Поэтапная оплата за ту мощность, которая нужна сегодня

Снижение энергопотребления до Снижение энергопотребления до 30%30% благодаря поэтапному благодаря поэтапному наращиванию мощности систем электропитания и охлаждениянаращиванию мощности систем электропитания и охлаждения

P = ИБП C = Охлаждение R = Шкафы


25kW50kW75kW100kW125kW150kW175kW200kW225kW250kW275kW300kW325kW350kW375kW400kW425kW450kW475kW500кВт наращиваемой мощности в одном ИБП

До 500кВт в одном модульном масштабируемом высокоэффективном ИБП

Масштабирование от 25кВт до 500кВт в одном ИБПДо 4 ИБП в параллель = 2МВт!Эффективность 96% при нагрузке от 40%Батареи повышенного срока службы: от 5 до 8 лет


Источники бесперебойного питанияAPC by Schneider Electric

ИБП: Symmetra RM, Symmetra LX, Symmetra PX, Symmetra MW

MW

PX

RM

LX

16 40 160 1600 кВА6

PX2

80 500250


Прецизионные системы охлаждения APC by Schneider Electric

Внутрирядные кондиционеры - Серия InRow

RP (CW)

RP (DX)

SC

RC

20 40 кВт6 3010


Внутрирядное ОХЛАЖДЕНИЕ InRow

● Максимально приближает блок кондиционера к источнику тепла, предотвращая рециркуляцию горячего воздуха

● Снижение энергопотребления вентиляторов по сравнению с другими системами

● Постоянно отслеживается изменяющаяся теплоотдача ИТ оборудования и соответственно меняется охлаждающая мощность (скорость вентиляторов, скорость протока хладагента)

● Масштабируемое охлаждение до 20кВт на стойку

● Может использоваться в рядах со стойками с различной плотностью и резервированием (N+…)

Снижение энергопотребления системы кондиционирования Снижение энергопотребления системы кондиционирования до до 20% 20% благодаря архитектуре благодаря архитектуре InRowInRow®®


Внутрирядное охлаждение

Охлажденный воздух выбрасывается в холодный коридор

Холодный коридор

Горячий коридор

Блок кондиционирования

InRow®

Забор горячего воздуха и отдача тепла чиллерной воде

Нагретый воздух поступает из горячего

коридора, избегая смешивания с

холодных воздухом в помещении

Допускается установка на фальшпол либо

обычный пол


Сравнение эффективности

Эффективность охлаждения = охлаждающая способность (кВт) / (энергопотребление + охлаждающая способность)

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Coo

ling

Effic

ienc

y

ИТ нагрузка

Эффективность охлаждения


РЕШЕНИЕ: High-density зона

● “мини датацентр” со своим собственным охлаждением

●Преимущество: термическая “невидимость” для остального зала

●Горячая/холодная циркуляция воздуха локализована в пределах зоны и (или) конструктива

“ОСТРОВ” высокой плотности оборудования в помещении ЦОД

High- density зона

Hot/cool air circulation is

localized within the zone

Выброс теплаК системе утилизации

тепла здания

-Зал с low Density


Системы герметизации

Контейнерная герметизация (HACS)

Герметизацияшкафа (RACS)

Устраняет дорогостоящее смешивание воздуха разнУстраняет дорогостоящее смешивание воздуха разных ых температур с помощью герметизациитемператур с помощью герметизации

● Упрощает анализ и понимание тепловой среды

● Повышает предсказуемость системы охлаждения

● Повышает ЭФФЕКТИВНОСТЬ и МОЩНОСТЬ систем охлаждения герметизируя подачу горячего воздуха в блок кондиционирования

● Обеспечивает правильное распределение воздуха изолируя маршруты холодного и горячего воздуха


Герметизация шкафа

● Герметизация задней части предотвращает утечку горячего воздуха

● Весь горячий воздух поступает в блок кондиционирования InRow®

● Опциональная герметизация передней части направляет холодный воздух прямо к серверам

● Обеспечивает охлаждение до 60 кВт на шкаф (30 кВт с резервированием N+1)

Top Down ViewПередняя часть

Задняя часть

Блок конд. InRow

Герметизация задней части

Герметизация передней

части

шкаф NetShelter SX

Блок конд. InRow


Контейнерная герметизация может быть установлена дополнительно по мере необходимости


● Динамическое охлаждение локализованное с нагрузкой

● Управление на уровне отдельной стойки в режиме реального времени

● Модульные масштабируемые компоненты

Решение по защите ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ – всегда увеличение ЭФФЕКТИВНОСТИ

Идентичные принципы проектирования Идентичные принципы проектирования позволяют достичь двух целей одновременнопозволяют достичь двух целей одновременно

● Динамическое охлаждение локализованное с нагрузкой

● Управление на уровне отдельной стойки в режиме реального времени

● Модульные масштабируемые компоненты

Технические

решения для HIGH

DENSITYТехнические решения

для увеличения

ЭФФЕКТИВНОСТИ


apacity Management™

Увеличение эффективности ИТ-персоналом с помощью Увеличение эффективности ИТ-персоналом с помощью Capacity ManagementCapacity Management

● Идентификация перегруженных и недогруженных областей центра обработки данных

● Минимизация сбоев и ошибок оператора с помощью превентивного мониторинга, контроля датчиков и микроклимата

● Быстрая адаптация в режиме реального времени в соответствии с изменяемыми потребностями электроснабжения и охлаждения


Capacity Manager™

Анализ воздушных потоковУстановка нового оборудования без перегрева и влияния на температурные режимы уже установленного оборудования. Модуляция изменений; анализ температуры, воздухопотоков, учет кондиционеров.

Физическое размещение оборудованияБыстрое определенние опимального места для нового сервера, на основании требований по размещению в стойке, охлаждению и электропитанию.

Анализ конфигурацийМодель эффективности и сравнения альтернативных и существующих расстановок оборудования с помощью детального анализа

Заполнение шкафовПростой фронтальный вид для точного и детального представлению расположения оборудования

Доступные резервы ростаПонимание доступной емкости с помощью учета доступных ресурсов пространства, мощности, доступных розеток и сетевых портов, охлаждения, архитектуры центра обработки данных


ВиртуализацияДраматически изменяет требования к электропитанию и охлаждению.


ДО виртуализации

IT

Legacy Legacy

power/cooling power/cooling

infrastructureinfrastructure

Двойной эффект от виртуализации с оптимизацией инфраструктуры

Счета за электичество

Пример расчета, используя Virtualization Energy Cost Calculator APC TradeOff Tool™

ПОСЛЕ виртуализации

… не измененная инфраструктура электропитания

/охлаждения

экономииТолько после виртуализации

ITVirtualized

… после ОПТИМИЗАЦИИ

электропитания /охлаждения

Экономии

ITVirtualized

ITVirtualized

ITVirtualized

Период окупаемости: <4 лет


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effi

cien

cy

Power and cooling installation method

Загрузка IT

Модульная конструкция инженерной инфраструктуры позволяет Модульная конструкция инженерной инфраструктуры позволяет минимизировать потерю энергоэффективности при минимизировать потерю энергоэффективности при осуществлении виртуализации в ЦОДосуществлении виртуализации в ЦОД

Модульная конструкция при виртуализации

Эффектив-ность ЦОД

Виртуализация


2008 20182013

Data center efficiency

(DCiE)

90%

20%

Реалистичная оценка эффективности центров обработки данных

DCiEDCiEDCiEDCiE

DCiEDCiE

30%

40%

50%

60%

70%

80%

80% 80% всех центров обработки всех центров обработки данных находятся данных находятся

на указанном уровнена указанном уровне


Точки роста эффективности инфраструктуры

УлучшениеПотенциальное

сокращение расходов на

электроэнергиюDCiE

$$ экономия за 15 лет на 100kW центре

обработки данных**

Изменение кондиционирования залов на внутрирядные решения с динамическим изменением охлаждающей способности

70% 8% $590,000

Экономайзеры, приводы с переменной частотой для охлаждения

38% 4% $250,000

Правильно подобранное модульное оборудование для электропитания и охлаждения

4% 4% $240,000

Высокий КПД для ИБП 8% 4% $190,000Динамический контроль системы охлаждения (VFD вентиляторы, насосы, чиллеры), Free Cooling.

25% 5% $220,000

Возможная оптимизация от 47% до 72% DCiE 25% $1,490,000

(Baseline: Average of existing installed base)

**$$ values based on $.15 per kwhr electric cost, starting DCiE of 47%, ave density 8KW/rack


Как определить эффективность Вашего ЦОД

1 Примерная оценка

2 Индивидуальная оценка ЦОД

● Учитываются специфические особенности Вашего ЦОД

● Анализ всех возможностей оптимизации действующей инфраструктуры ЦОД

● В результате – нахождение оптимального по заданным Вами критериям варианта

Привлечение специалистов АРС

Интерактивные средства● Автоматический расчет, используя модель

Вашего ЦОД

● Ввод параметров Вашего ЦОД

● Рассчитывает функцию эффективности, стоимость электроэнергии, распределение потребления между системами питания/охлаждения/ИТ оборудованием

Самостоятельная оценка

Профессиональная экспертиза


Интерактивные средства анализа

● Расчет влияния энергоэффективности ЦОД на экономию энергии

● Расчет влияния различных систем бесперебойного питания и охлаждения на энергоэффективность ЦОД

● Сравнение энергоэффективности различных моделей ИБП

● Расчет влияния различных вариантов построения инфраструктуры ЦОД на капитальные затраты

● Расчет требуемой мощности системы бесперебойного питания в зависимости от выбранной (используемой) ИТ-нагрузки

● Расчет влияния виртуализации серверов и плотности размещения оборудования на экономию электроэнергии и занимаемой площади

● Калькулятор применимости различных вариантов герметизации для ЦОД

● Влияние выбора различных систем питания постоянного и переменного тока на энергоэффективность ЦОД

Доступные калькуляторы для проведения самостоятельного Доступные калькуляторы для проведения самостоятельного анализа вариантов модернизации Вашего ЦОД: анализа вариантов модернизации Вашего ЦОД: http://tools.apc.com

http://tools.apc.com/




Какова эффективность моего ЦОД(серверной комнаты)?

Если не было принято специальных мер, вероятно на 5-20% меньше, чем может быть; Оценить текущую эффективность возможно самостоятельно с помощью data center efficiency calculator или воспользоваться профессиональным сервисом APC data center efficiency assessment

Как я могу уменьшить потребление электроэнергии в ЦОД?

Необходимо идентифицировать и оптимизировать технические решения применяемые в ЦОД. Даже простые и доступные оптимизации, например, потоков воздуха, могут привести к заметному улучшению эффективности. Более действенный подход связанный с проектированием новых ЦОД и/или зон высокой плотности (на существующих площадках) с использованием правильно подобранных, высокоэффективных решений бесперебойного питания и охлаждения.

Как обеспечить оптимизацию для улучшения ROI ЦОД?

Вновь создаваемые Центры обработки данных или зоны ЦОД, могут быть построены с учетом современных требований. Большинство существующих ЦОД обладают значительным потенциалом для оптимизации и уменьшения текущих затрат, который может быть идентифицирован в процессе обследования.

Data center efficiency Резюме


Ваши вопросы?

Владимир Приймак,менеджер по работе с корпоративными клиентами APC by Schneider Electric в Украине и Молдове

т. (044) [email protected]://it-times.com.ua

mailto:[email protected]

Принципы эксплуатации и построения эффективных ЦОД

Technology

Transcript of Принципы эксплуатации и построения эффективных ЦОД