Тенденции развития инженерных инфраструктур ЦОД:

© 2009 APC by Schneider Electric

Тенденции развития инженерных инфраструктур ЦОД:

Энергоэффективные решения

Александр Саванович Территориальный менеджер

APC by Schneider ElectricРеспублика Беларусь


ConnectivityConnectivityConnectivityConnectivity

Защита

оборудования

Защита

данных

Network Economy

20082004 200620022000 2012

Доступность

бизнеса

Rel

ativ

e C

ust

om

er V

alu

e

Apple Apps !

Mail

VIDEO

Бизнес & Социальные сети

Облака

Общие тенденции рынка ЦОД


Тренды: значимость ЦОД для бизнеса


Плотность мощности+

+ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ГИБКОСТЬ+

Инвестируй по мере роста

Управление+

«Бесшовный» ЦОД

Оптимальные показатели CapEX и OpEX, при заданных инженерных характеристиках

+ СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Обобщенная модель ЦОД:


Powerto IT

PHY SICAL INFRASTRUCTURE

Power IN to data center

Physical Infrastructure IT load

power consumedIT LOAD

power consumed

Потери в инженерных подсистемах

Data centre

… что повышает общий «КПД» ЦОД

«КПД» инженерных подсистем ЦОД

… Тем меньше ЗДЕСЬ:

Чем меньше здесь…

Power

IN

Power

to IT

PUE: ЭнергоэффективностьPUE

- Power Usage Effectiveness

- Коэффициент энергоэффективности


● PUE – это результат вычислениявычисление будет корректным, если используются стандартизированные методы расчета

● Сравнивать PUE очень сложно

сравнение PUE сильно зависит от принятых допущений

5 основных принципов PUE

● Центральные инженерные системы здания должны учитываться при расчете PUEНеобходимо понимание их влияния на инженерные системы ЦОД

● Надежность ухудшает PUEСтепень резервирования систем электропитания и охлаждения ухудшает PUE вследствие уменьшения уровня загрузки резервируемых устройств

● Счет за электричество и энергоэффективность (PUE) – разные понятияРазличные методы построения ЦОД могут улучшить один показатель, ухудшив при этом другой

Необходимо сравниватьНеобходимо сравнивать “ “яблоки с яблоки с яблокамияблоками” ” и учитывать скрытые потерии учитывать скрытые потери

1

2

3

4

5


=

СравниваяСравнивая PUE, PUE, убедитесь, что вы убедитесь, что вы сравниваете сравниваете ““яблоки с яблокамияблоки с яблоками””

“Дьявол кроется в деталях”

По-простому

полной

картины

Коэффициент PUE показывает сколько дополнительной энергии (“электрические потери”) требуется для охлаждения, электропитания и защиты ИТ-нагрузки

Чем НИЖЕ, тем лучше. Идеально =1для получения

нужно учитывать

много фактов…

● Что включено в расчет? (И что не включено)

● Среднегодовой или единовременный?

● Уровень загрузки ЦОД? (при малых нагрузках PUE ухудшается)

● Географическое расположение ЦОД? (например, возможность “фрикулинга”)


1.000

1.1251.250

1.3751.500

1.625

1.7501.875

2.000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% IT Load

PU

E

PUE 1.05? … В погоне за цифрами1 МВт ЦОД при нагрузке 100%

Что нужно сделать, чтобы получить всего 50 кВт потерь?

PUE

1.05 =1050

1000

Подводимая мощность(

Пошаговая модернизация инженерной инфраструктуры

1.52 PUE

Полная нагрузка (лучший случай)

ИТ-нагрузка)PUE 1.05 50 кВт на инфраструктуру

Традиционная инфраструктура

Действие кВт потерь PUE

Традиционная инфраструктура 520 1.52

520 кВтПотери

Примечание: Это достаточно общий анализ. «Скрытые» потери делают снижение потерь до 50 кВт более затруднительными

ЦЕЛЬ:50 кВт потерь

1.00

1.25

1.50

1.75

PUE

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2.00

ИТ-нагрузка


1.000

1.1251.250

1.3751.500

1.625

1.7501.875

2.000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% IT Load

PU

E



Без чиллера, 100% фрикулинг 330 1.33



Без чиллера, 100% фрикулинг


1.00

1.25

1.50

1.75

PUE

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2.00



1.33 PUE



1.0001.1251.2501.3751.5001.6251.7501.8752.000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% IT Load

PU

E


1.22 PUE

ИБП в байпасе, распределение 400 В



Без чиллера, 100% фрикулинг 330 1.33ИБП в байпасе, распределение 400 В 220 1.22

1.00

1.25

1.50

1.75

PUE

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2.00







1.0001.1251.2501.3751.5001.6251.7501.8752.000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% IT Load

PU

E

1.14 PUE

Без ИБП, теплопередача «воздух-воздух»




Без ИБП, теплопередача «воздух-воздух» 140 1.14

1.00

1.25

1.50

1.75

PUE

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2.00








1.0001.1251.2501.3751.5001.6251.7501.8752.000

0% 20% 40% 60% 80% 100%

% IT Load

PU

E

Свободная подача воздуха

ScenariokW

lossesPUE



Без ИБП, теплопередача «воздух-воздух» 140 1.14

Свободная подача воздуха 50 1.05

PUE 1.05

1.00

1.25

1.50

1.75

PUE

0% 20% 40% 60% 80% 100%

2.00








• Выбор места строительства ЦОД (для оптимизации «Фрикулинга»)

• Зеркальные ЦОД (отказ оборудования становится не критичным)

• Нестандартные сервера (например,

NEBS carrier-grade), способные выжить

в спартанских условиях

И …

• Огромный бюджет на НИР и НИОКР для внедрения «зеленых» технологий!

В обычных ЦОД подобные решения применяются В обычных ЦОД подобные решения применяются крайне редкокрайне редко

PUE меньше 1.10? НЕРЕАЛЬНО для ОБЫЧНЫХ ЦОД в обычном месте и с ОБЫЧНЫМ бюджетомПередовые ЦОД могут показать впечатляющие результаты, но они имеют ресурсы и гибкость, доступные не всем:

БЕЗ ИБП

без резервирования

Только “Фрикулинг”

свободная подача воздуха


Стандартизация расчета

● Построение энергоэффективного ЦОД - это уникальный процесс, стандарты построения таких ЦОД еще не установлены

● Стандарты PUE разрабатываются и устанавливаются ведущими организациями индустрии

● В Информационных Статьях подробно рассматриваются методы расчета PUE

Стандартизация расчета позволяет быть Стандартизация расчета позволяет быть уверенным, что мы сравниваем уверенным, что мы сравниваем ““яблоки с яблокамияблоки с яблоками””

APC Инф. Статья #158 A Standard Method for Calculation of Data Center Efficiency

Индустрия шагает вперед…


Как повысить энергоэффективность ЦОД?

В среднем по действующим ЦОД

Цель: Снизить PUE с 2.13 до 1.46

Как достичь: оптимизировать систему электропитания и охлаждения

Системы естественного охлаждения

Переход от периметрального к внутрирядному и внутристоечному охлаждению

Соразмерная с нагрузкой инфраструктура: модульные системы охлаждения и электропитания

Повышение КЛД ИБП

415/240 V безтрансформаторная схема распределения (NAM) – не учитываем

Динамический контроль систем охлаждения

(VFD вентиляторы, насосы, чиллеры)

32% от общего потребления

снижение PUE на 0.24

16% от общего потребления снижение PUE на 0.12


10% от общего потребления

снижение PUE на 0.07


PUE2.13

1.46

Вся диаграмма представляет полное увеличение PUE, о котором мы говорим

Каждый «кусок пирога» это относительный вклад в улучшение PUE



стратегия зонирования

• Высоконагруженные зоны

• Зоны размещения основного оборудования

Зоны повышенной готовности(т.е. повышенного резервирования)

Построение локальных зон на основе текущих требований ИТ

Пример построения ЦОД


VMware vCenter

Monitoring software(ISX Central)

ISX Operations

UPS a

VMware vSphere

Management Pack

UPS b

Rack 1

Server

Virtual job

= impact analyzer

размещение + электропитание

Питание ИБП от батарейПитание ИБП от батарейСистема мониторинга выдает сигнал тревоги

Система мониторинга выдает сигнал тревоги

ISX Operations регистрирует сигналы тревоги и анализирует

их влияние на ИТ-оборудование.

ISX Operations регистрирует сигналы тревоги и анализирует

их влияние на ИТ-оборудование.

ISX Operations общается с Virtual Machine Manager через

SCOM PRO Pack

ISX Operations общается с Virtual Machine Manager через

SCOM PRO Pack

На основе данных системы анализа инфраструктуры

ответственные виртуальные машины переведены на безопасные хост-серверы

На основе данных системы анализа инфраструктуры

ответственные виртуальные машины переведены на безопасные хост-серверы

Rack 2

InfraStruxure Operations Management Pack для VMware vSphere


Пример Энергоэффективного

ЦОД● Бельгия

● 5 МВт подведенной мощности

● 4,5 МВт полезной мощности

● Фрикулинг

● PUE = 1.06 – разгадка фокуса на следующем слайде

● ИБП Symmetra PX 500

● Стойки АРС

● Внутрирядные кондиционеры АРС






● Понимание эффективности● Заявления о супернизких значениях PUE становятся все более частыми,

но многие из них основаны на неполной информации и не применимы для всех ЦОД

● Включенные и не включенные элементы могут существенно влиять на PUE – всегда “сравнивайте яблоки с яблокам”

● Снижение PUE не самоцель – не забывайте про общее потребление электроэнергии!

Выбор стратегии измерения PUE● Ручной или автоматический● Более дешевый или более точный● Subsystem breakdown

● Способы оптимизации ● Применение внутрирядного охлаждения ● Модульные технологии электропитания и охлаждения● Применение систем контроля, анализа и свободных ресурсов ЦОД● Применение масштабируемых систем● Зонирование нагрузки в ЦОД

Резюме


Спасибо за внимание!

Documents

Тенденции развития инженерных инфраструктур ЦОД: