Jak tworzyć energooszczędne centra danych

Avatar photo

Zapewnienie dostępu do niezawodnych i bezpiecznych platform chmurowych stało się kluczowym elementem współczesnego połączonego świata. Centra danych stały się podstawą prawie każdej aplikacji, z której korzystamy: od motoryzacji po automatykę przemysłową i inteligentny dom. Monitorowanie i utrzymywanie dostaw stabilnej i wydajnej energii do sprzętu komputerowego i pamięci masowej stanowi podstawę zapewnienia ciągłości pracy centrum danych, co jest istotnym miernikiem ich wydajności. W tym artykule omawiamy kwestię dostaw energii do centrów danych, podkreślamy potrzebę monitorowania jakości zasilania oraz wyjaśniamy, jak stworzyć elementy składowe zarządzania infrastrukturą centrum danych.

Zależność od dostępności centrum danych

Przez niespełna dwie dekady całkowicie uzależniliśmy się od dostępu do centrów danych. Oglądając filmy w domu, słuchając muzyki, czy korzystając z inteligentnych głośników, polegamy na komunikacji z chmurą. Podobnie jest w przypadku samochodów, gdzie za pomocą aplikacji nawigacyjnej planujemy podróż, aby uniknąć opóźnień. Od stałego dostępu do internetu uzależnione są także fabryki, korzystające z systemów kontroli procesów oraz biura, w których stosuje się rozwiązania biznesowe. Nawet działanie kawiarni zależy od centrów danych, bez których zamówienie filiżanki kawy byłoby niemożliwe.

Jako klienci, często uznajemy zawsze dostępną łączność za rzecz oczywistą. Działanie smartfonów, komputerów i asystentów głosowych również jest zależne od złożonej infrastruktury sieciowej. Oprócz sieci danych o dużej przepustowości, niezbędnych do prawidłowego działania wszystkich urządzeń, kolejnym kluczowym elementem jest energia elektryczna.

Zużycie energii elektrycznej w centrach danych jest bardzo wysokie i zgodnie ze światowymi trendami podejmowane są intensywne działania mające na celu zapewnienie jak największej efektywności energetycznej urządzeń i infrastruktury centrum danych. Dostępność, czyli czas działania centrum danych, jest istotnym parametrem określającym jego wydajność. W centrach danych osiągnięcie dostępności na poziomie „pięciu dziewiątek”, czyli 99,999%, oznacza rzeczywisty czas przestoju wynoszący około 5 minut rocznie lub mniej niż sekundę dziennie, co stanowi imponujący wynik.

Uzyskanie tak imponującej niezawodności wymaga duplikowania serwerów, pamięci masowych i urządzeń infrastruktury sieciowej w celu stworzenia redundancji. Niestety, wpływa to na dalszy wzrost złożoności systemu zasilania w centrach danych o wysokiej dostępności.

Krytyczna architektura zasilania nowoczesnego centrum danych

Typowe funkcje zasilania podstawowego stosowane w centrach danych zilustrowano na rysunku 1, ukazując ścieżkę zasilania od dostawcy energii elektrycznej do krytycznych serwerów i szafy pamięci masowej.

Rysunek 1: Typowa architektura zasilania centrum danych od dostawcy energii do obciążeń urządzeń krytycznych (źródło: Moxa)

W przypadku przerw w dostawie energii elektrycznej z sieci energetycznej niezwykle istotne dla każdego centrum danych są generatory rezerwowe wyposażone w automatyczne przełączniki transferowe (1 na rys. 1), które stale analizują dostarczaną moc pod kątem ewentualnych nieprawidłowości lub zbliżającej się awarii i natychmiast włączają zasilanie rezerwowe. Szafa rozdzielcza (2) odgrywa istotną rolę w izolowaniu centrum danych od głównej sieci energetycznej i dystrybucji mocy z generatora. Bezprzewodowe zasilacze sieciowe (3) obsługują skoki napięcia i uzupełniają okres pomiędzy awarią sieci podstawowej a włączeniem się generatorów awaryjnych. Zasilacze UPS zabezpieczają krytyczny sprzęt przed zniekształceniami harmonicznymi, stanami nieustalonymi i zmianami częstotliwości. Ostatnią częścią (4) architektury systemów zasilania są szafy dystrybucyjne, które zapewniają niezawodne zasilanie istotnych obciążeń serwerowych.

Wyposażenie centrum danych generuje znaczne ilości ciepła, a zapewnienie odpowiedniej niskiej temperatury pozwala utrzymać niezawodność systemu. Na rysunku 2 przedstawiono typowe wyposażenie stosowane w celu zapewnienia ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) pomieszczeń sprzętowych i szaf. W dużych systemach danych, tego typu urządzenia są monitorowane i kontrolowane przez wszystkie systemy zarządzania budynkiem.

Rysunek 2: Zestawienie urządzeń chłodzących stosowanych w centrum danych (źródło: Moxa)

Aby uzyskać energooszczędne centrum danych, które zużywa mniej energii i jest bardziej przyjazne dla środowiska, infrastruktura zasilania i chłodzenia musi być stale monitorowana i optymalizowana. System zarządzania infrastrukturą centrum danych (DCIM) ze zintegrowanym systemem zarządzania energią (EMS) i systemem zarządzania budynkiem (BMS) stanowi podstawę monitorowania zasilania.

Monitorowanie infrastruktury centrum danych i jakości zasilania za pomocą jednej zintegrowanej sieci

Wdrożenie kompleksowego systemu DCIM oznacza, że każda część instalacji zasilania centrum danych – od dystrybucji zasilania, chłodzenia, UPS i rozdzielni elektrycznej – musi być podłączona do jednej aplikacji w centrum sterowania. Podstawą udanego wdrożenia DCIM jest odporna i bezpieczna sieć z wieloma urządzeniami sieciowymi, takimi jak gigabitowe przełączniki Ethernet warstwy 2 i 3, bramki portów szeregowych na Ethernet Modbus, zdalne wejścia/wyjścia i serwery terminali.

Moxa to światowy lider w dziedzinie obliczeń przemysłowych i rozwiązań z zakresu krytycznej infrastruktury sieciowej, umożliwiających łączność na potrzeby zastosowań przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT) i centrów danych.

Produkty Moxa zaprojektowane z myślą o wdrożeniach DCIM obejmują bramki portów szeregowych na Ethernet Modbus oraz zdalne wejścia/wyjścia. Jednym z przykładów bramek Modbus jest seria MGate MB3170/MB3270 – 1- i 2-portowych bramek portów szeregowych Modbus na Ethernet (10/100BaseTX) (rys. 3).

Rysunek 3: Seria 1- i 2-portowych zaawansowanych bramek portów szeregowych na Ethernet Modbus firmy Moxa MB3170/MB3270 (źródło: Moxa)

Przeznaczona do wdrożeń DCIM na większą skalę, seria 8- i 16-portowych redundantnych bram Modbus Ethernet MGate MB3660 (rys. 5) jest dostępna dla maksymalnie 256 klientów Modbus TCP i może połączyć do 128 serwerów Modbus TCP.

Rysunek 4: Seria redundantnych bram Ethernet Modbus Moxa MB3660 (źródło: Moxa)

Przykładem 2-portowego zdalnego modułu IO są urządzenia serii ioLogik E1200 (rysunek 4). Seria E1200 obsługuje definiowane przez użytkownika adresowanie Modbus TCP slave, protokoły RESTful API do zastosowań IIoT oraz dwa porty Ethernet umożliwiające łańcuchowe łączenie upstream i downstream.

Rysunek 5: Seria dwuportowych przełączników Ethernet Moxa ioLogik E1200 (źródło: Moxa)

Dostępność centrum danych na poziomie pięciu dziewiątek i efektywność energetyczna zaczynają się od redundantnej konstrukcji i zarządzania infrastrukturą centrum danych.

W chmurze obliczeniowej zdalne serwery, które zapewniają obsługę chmury, są fizycznie zlokalizowane w centrach danych, co pozwala użytkownikom na dostęp do aplikacji i danych z dowolnego miejsca z połączeniem internetowym. Na przykład, wysoki poziom dostępności centrów danych jest kluczowy dla wykonywania ciężkich zadań związanych z uczeniem maszynowym, głębokimi sieciami neuronowymi, przesyłaniem multimediów o dużej pojemności oraz niezawodnej nawigacji podczas podróży samochodem.

Elfa Distrelec jest autoryzowanym partnerem firmy


Total
0
Shares
Poprzedni post

Odkryj nową linię produktów magnetycznych Taoglas do systemów komunikacji sieciowej i zarządzania akumulatorami

Następny post

Produkcja przyrostowa elektroniki z marką Voltera

Powiązane posty