Центры обработки данных – это «фабрики» новой Цифровой Экономики. Функционирующие на их базе ИТ-сервисы играют всё более важную роль в деятельности компаний и организаций. Во многих случаях они становятся основой производственных и бизнес-процессов. Поэтому от надежной и эффективной работы ЦОДа зависит успех компании на рынке. А проблемы и перебои в такой работе чреваты серьезными финансовыми потерями.
Помимо надежности, ключевой характеристикой современных центров обработки данных является эффективность использования энергии. Этому показателю уделяется все больше внимания. Неудивительно, ведь по итогам 2017 года общее энергопотребление всех центров обработки данных в мире оказалось сопоставимо с энергопотреблением России. А это порядка 800 ТВтч. Индустрия ЦОДов постоянно развивается, они потребляют все больше и больше энергии. По оценкам, ежегодное увеличение мощности ЦОДов в мире составляет 8-12%. В России ситуация схожая.
Использование зеленых технологий позволяет не только сэкономить на электричестве, но и снизить стоимость инженерного оборудования, необходимого для функционирования центра обработки данных. Чем ниже уровень потребляемой центром обработки данных электроэнергии, тем меньше необходимо будет заплатить за источники бесперебойного питания, системы кондиционирования и другие элементы инженерной инфраструктуры.
Для оценки энергоэффективности ЦОД используется показатель PUE (Power Utilization Efficiency), предложенный организацией Green Grid. Он определяется как соотношение полной электрической энергии, потребляемой центром обработки данных, к той энергии, которая расходуется непосредственно ИТ-оборудованием. Приведем пример. Если центр обработки данных получает из электросети мощность 2 МВт, а до ИТ-оборудования доходит только 1 МВт, значит, коэффициент PUE этого объекта будет равен 2. Если удастся снизить «накладные расходы» и довести до ИТ-оборудования 1,5 МВт, то PUE снизится до 1,33 (2/1,5=1,33). Чем меньше значение PUE, тем эффективнее используется электроэнергия.
По данным организации Uptime Institute, в 2007 году средний PUE ЦОДов находился на уровне 2,5. В 2018-му этот показатель снизился до значения 1,58. Более того, существуют ЦОДы, в которых PUE находится на уровне 1,1 и даже ниже. Идеальный вариант, когда PUE=1. Но на практике он недостижим, поскольку КПД инженерного оборудования, например ИБП, не может быть равен 100%.
Существуют различные способы повышения энергоэффективности (снижения коэффициента PUE). Одна из наиболее энергоемких систем современных ЦОДов – система охлаждения. Использование технологий естественного охлаждения (фрикулинга) позволяет существенно снизить энергозатраты на охлаждение. Суть фрикулинга – применение для охлаждения прохладного внешнего воздуха. Этот воздух может через систему фильтров подаваться непосредственно в серверные залы (прямой фрикулинг) или же, проходя через теплообменники, охлаждать воздух, циркулирующий внутри ЦОДа (непрямой фрикулинг). Понятно, что снижению PUE способствует использование ИБП с более высоким КПД, а также снижение потерь при передаче электричества – когда энергия по кабелям или шинопроводам поступает к ИТ-оборудованию.
Чтобы повысить энергоэффективность, необязательно тратить большие средства нза закупку нового оборудования с более высоким КПД. Существует немало рецептов по модернизации уже эксплуатируемых объектов с минимумом вложений. Например, можно закрыть щели в шкафах, чтобы устранить утечки холодного воздуха, изолировать горячий или холодный коридор, оптимизировать размещение серверов в шкафах, например, перенеся высоконагруженный сервер в более «холодную» стойку, и пр.
Но чтобы проводить такую работу надо, в первую очередь, иметь информацию о текущем энергопотреблении. Общее потребление ЦОДа (числитель при расчете коэффициента PUE) измерить не сложно – для этого достаточно установить соответствующие измерительные устройства на вводах электрораспределительных щитов. А вот чтобы получить знаменатель, необходимо измерить энергопотребление непосредственно в местах подключения ИТ-оборудования, т.е. в стойках. Для этого необходима установка распределительных блоков PDU со средствами контроля потребления электроэнергии (такие PDU еще называют интеллектуальными). Рассмотрим возможности этих устройств на примере оборудования английской компании PDU eXpert.
Компания PDU eXpert разрабатывает и выпускает широкий спектр продуктов PDU: от простых неинтеллектуальных блоков с различным числом розеток разного типа до интеллектуальных блоков линейки KWX.
Блоки семейства KWX-N выпускаются в четырех вариантах:
- Модели N1 обеспечивают общий контроль мощности, проходящей через весь PDU, включая общий ток (A), входное и выходное напряжение (В) и общее потребление электричества (кВт*ч) всеми подключенными к PDU устройствами;
- Модели N2 отличаются от моделей N1 тем, что позволяют осуществлять мониторинг на уровне каждой отдельной розетки. Они дают возможность получать данные по энергопотреблению отдельных устройств, подключенных к PDU;
- Устройства N3 имеет все те же функции, что модели N1, но дополнительно позволяют пользователю удаленно включать и выключать отдельные розетки. Это может оказаться удобно для обслуживания ИТ-комплексов, например, когда надо удаленно перезагрузить тот или иной сервер;
- Наконец, наиболее функциональные модели N4 обеспечивают и возможность мониторинга отдельных розеток (как N2) и их удаленного включения/отключения (как N3). Они востребованы в тех случаях, когда требования к контролю и удаленному обслуживанию максимальны.
В семейство KWX входят и «продвинутые» устройства с функциями АВР. Устройства серии KWX-ATS (Automatic Transfer Switch), помимо возможностей интеллектуального PDU, наделены функционалом автоматического ввода резерва (АВР) и последовательного включенияе оборудования (sequential startup). Они обеспечивают автоматическое переключение между основным и резервным источниками питания без прерывания подачи электричества на нагрузку. В случае, когда основной источник подачи электроэнергии становится недоступен, KWX-ATS переведет нагрузку на резервный источник, причем переключение происходит за 8 мс. Устройство способно работать при температуре до +55°С, что позволяет размещать его в горячем коридоре серверных залов.
Кроме того, линейка продуктов PDU eXperts KWX-ATS имеет встроенную функцию мониторинга окружающей среды. Подключаемые к устройству датчики можно соединять в цепочку – до восьми датчиков. Это могут быть датчики температуры, влажности, детекторы дыма или присутствия воды. Для повышения уровня безопасности могут применяться датчики дверного затвора и инфракрасного излучения. Мониторинг окружающей среды обеспечивается из удобного интерфейса программного управления, с помощью которого также осуществляется ввод учетных записей пользователей, установка пороговых значений и настройка выдачи сигналов о неисправностях.
Программное управление KWX-ATS имеет удобный интерфейс, обеспечивающий легкий доступ к управлению основным устройством, а также подсоединенных к нему подчиненных АВР-PDU (до трех устройств в цепочке). Через этот интерфейс можно как отслеживать текущее потребление электроэнергии, так и устанавливать предельные значения. В случае превышения предельных значений происходит автоматическое включение визуальных и звуковых сигналов. Предупреждающие сообщения могут направляться посредством SMS-сообщений или по электронной почте определённым пользователям.
Сочетая в себе функции интеллектуального PDU, системы автоматического ввода резерва, мониторинга параметров окружающей среды и контроля доступа, устройство KWX-ATS может стать идеальным решением для небольшого ЦОДа. А наличие в портфеле продуктов PDU eXpert мощной системы управления Symbiosis делает их эффективным инструментом для крупного ЦОДа и даже комплекса из нескольких дата-центров. Кстати, ПО Symbiosis поддерживает как устройства производства PDU eXpert, так и PDU от Raritan, APC (Schneider Electric), Eaton и других компаний, различные кондиционеры и датчики.
Рассмотрим на примере, как использование устройств KWX-ATS позволяет повысить энергоэффективность ЦОДа, и при этом избежать дополнительных расходов на его модернизацию. Предположим, необходимо установить в работающий ЦОД несколько новых серверов. Наличие информации о текущем энергопотреблении уже установленного оборудования позволит определить, в каких шкафах имеется энергетический резерв для подключения нового оборудования. Использование же функции мониторинга рабочей среды даст возможность увидеть, где температура ниже всего, а значит, достаточно ресурсов для охлаждения дополнительного оборудования. Сопоставив эти данные, можно выбрать оптимальное место, куда можно установить новые серверы без модернизации имеющихся систем охлаждения и электропитания. Получается, что вы добавите ИТ-нагрузку без увеличения мощности системы охлаждения, что, очевидно, позволит снизить коэффициент PUE.
Но дело не только в оптимизации энергопотребления. При отсутствии информации о текущем энергопотреблении можно принять ошибочное решение по выбору стойки для размещения серверов. Это решение может базироваться просто на данных о наличии свободного места в стойке. Но если в стойке установлены высоконагруженные серверы, возможно, добавление еще одного устройства приведет к превышению допустимого предела, что чревато отключением этой стойки от системы электропитания.
В случае использования KWX-ATS такой негативный сценарий практически исключен. Эти устройства позволяют наиболее эффективно использовать такие дорогие для любого ЦОДа ресурсы, как электричество, холодный воздух и физические места в стойках. Кроме того, функции АВР обеспечат надежное переключение ИТ-оборудования на резервный источник. Так что KWX-ATS это не только эффективность, но и высокая надежность.
Это прекрасно понимают и ценят ведущие компании по всему миру, которые активно используют оборудование KWX-ATS. В частности, эти технические решения установила в своих ИТ-комплексах нефтяная компания Aramco из Саудовской Аравии. Поставщик услуг коммерческих ЦОДов компания Hostdime оснастила такими устройствами все свои объекты в Бразилии, Великобритании и США.
Среди причин использования KWS-ATS заказчики выделяет обеспечение бесперебойной работы ИТ-оборудования – как уже говорилось, переключение с основного источника питания на резервный происходит за 8 мс безболезненно для оборудования, – а также отличный баланс
цены и качества. Например, модель KWX-ATS32A1H1 имеет один выход 32A, куда подсоединяется 48-розеточный базовый блок PDU – такая связка обеспечивает существенную экономию средств.
Автор: Андрей Парамонов
