Xu hướng trung tâm dữ liệu: tăng mật độ điện năng

January 14, 2020
tin tức mới nhất của công ty về [#varname#]

Xu hướng trung tâm dữ liệu: tăng mật độ điện năng


Ở cấp độ thiết kế trung tâm dữ liệu, một xu hướng quan trọng là cải thiện mật độ điện năng.Theo quan điểm của những hạn chế về không gian của trung tâm dữ liệu, trung tâm dữ liệu cần hoạt động hiệu quả hơn để đối phó với nhu cầu điện năng và chi phí gia tăng.Rõ ràng, đầu tư thêm tài nguyên vào mỗi tủ rack là một giải pháp rất thiết thực.Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích vốn có của nó, việc tăng mật độ điện năng cũng mang lại một số vấn đề và thách thức cần phải giải quyết đối với một số nhà khai thác trung tâm dữ liệu.


Xu hướng trung tâm dữ liệu: tăng mật độ điện năng


Xu hướng mật độ công suất


Mật độ điện năng thấp thường được coi là hiệu quả thấp.Tài nguyên không gian có giá trị như vậy chỉ được tiêu thụ bởi rất ít tài nguyên thiết bị CNTT và nó cũng cần tiêu tốn nhiều chi phí bảo trì thiết bị hơn.Ben kuglin, Giám đốc tài chính và đồng sáng lập của colovore, một nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ mật độ cao có trụ sở tại Santa Clara, chỉ ra: "Hiện tại, các giá đỡ được triển khai bởi khách hàng của các trung tâm dữ liệu điển hình là khoảng 8-12 kW mỗi rack. Mặc dù yêu cầu về mật độ của một số trung tâm dữ liệu cao hơn, hiện tượng gần 20 + kW vẫn còn hiếm đối với hầu hết các ứng dụng chuyên sâu để phân tích và xử lý dữ liệu lớn, đồng thời vẫn có các trung tâm dữ liệu điển hình ở một số vùng ven biển Hoa Kỳ là 4 - 5 kW (đã được sửa đổi cách đây 10 năm). "
Trong không gian được quản lý, chi phí chỉ hỗ trợ mật độ điện năng thấp là rất tốn kém, vì không gian tủ rack được thuê đầy đủ có thể không được sử dụng do thiếu nguồn cung cấp điện.Mặc dù một số lượng lớn thiết bị được trang bị trên giá nhưng khả năng hỗ trợ cơ sở hạ tầng của không gian được quản lý không phù hợp."Khách hàng có thể dễ dàng triển khai 8-10kw trên mỗi rack trên cơ sở hạ tầng máy chủ hiện có của họ, nhưng vì hầu hết các trung tâm dữ liệu được thiết kế chỉ hỗ trợ 4-5kw nên họ phải triển khai vận hành thiết bị half rack trên các rack, nếu không, họ không thể triển khai làm mát tốt. Nhưng khách hàng đã trả tiền cho toàn bộ giá đỡ, mặc dù họ chỉ sử dụng một nửa giá đỡ Tải tài nguyên. Điều này chắc chắn là một sự lãng phí. "


Một trong những hạn chế rõ ràng nhất về mật độ điện là cơ sở hạ tầng phân phối.Cả nguồn điện được cung cấp bởi tiện ích và mức độ dự phòng trong trung tâm dữ liệu sẽ ảnh hưởng đến mật độ điện.Đối với mỗi watt điện do tiện ích cung cấp, trung tâm dữ liệu phải có đủ bộ tăng tốc và máy phát điện diesel để duy trì công suất hoạt động trong trường hợp mất điện.Tất nhiên, Hệ thống cáp, bộ phân phối điện (PDU), v.v. cung cấp điện cho các giá đỡ đặc biệt.Kuegelin chỉ ra rằng "hầu hết các trung tâm dữ liệu không có nhiều năng lượng để cung cấp cho các cơ sở của họ, vì vậy họ hy vọng có được nhiều nguồn điện hơn từ các công ty điện lực công cộng và mở rộng cơ sở hạ tầng cốt lõi của họ (cơ sở hạ tầng cơ điện, máy phát điện, thiết bị phân phối điện, v.v.) trong trung tâm dữ liệu Tốn rất nhiều tiền. Do đó, việc sử dụng thêm điện năng và chi phí là hai biến số quan trọng đối với trung tâm dữ liệu. "


Nhưng có lẽ nhu cầu cấp thiết hơn mà trung tâm dữ liệu phải đối mặt là làm mát: mỗi watt điện mà thiết bị tiêu thụ sẽ tạo ra một watt nhiệt thải, nhiệt lượng này phải được loại bỏ để duy trì nhiệt độ hoạt động theo yêu cầu của trung tâm dữ liệu.Đây cũng là thách thức lớn nhất mà trung tâm dữ liệu hy vọng sẽ tránh được khi ban đầu họ không có ý định đặt thiết bị ở mật độ cao hơn."Khi bạn tăng mật độ ở cấp độ tủ mạng của trung tâm dữ liệu của mình, các máy chủ chắc chắn sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn, do đó, việc làm mát nhiều hơn cũng là cần thiết", kuglin nói."Cơ sở hạ tầng làm mát rất tốn kém, nhưng thách thức lớn nhất có thể đến từ việc cố gắng chuyển đổi các trung tâm dữ liệu cũ. Hầu hết các trung tâm dữ liệu cũ này đều có mái thấp ở giai đoạn đầu xây dựng. Trong nhiều trường hợp, không có cách nào đơn giản để cải thiện mật độ . Có một số phương pháp khác ngoài việc phá dỡ, nhưng nó rất khó khăn cho các trung tâm dữ liệu, đặc biệt là khi nó vẫn còn lưu trữ một số khách hàng. "


Thật không may, đối với các doanh nghiệp trung tâm dữ liệu truyền thống, việc chuyển đổi trung tâm dữ liệu của họ thành một trung tâm dữ liệu với mật độ cao hơn có nghĩa là các cơ sở trung tâm dữ liệu của họ có ít tiềm năng thực tế để tiếp tục mở rộng sức mạnh tính toán ngoại trừ việc chờ đợi sự cải tiến do định luật bán dẫn Moore mang lại.Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi phải mua thiết bị CNTT mới, công nghệ quy trình tốt hơn và Với sự tiến bộ liên tục của định luật Moore, có thể đạt được hiệu quả cao hơn, có thể mất khoảng một thập kỷ.Kuglin chỉ ra rằng trong trường hợp này, "Các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ chỉ có thể đơn giản sử dụng 'tải phân tán' hoặc buộc khách hàng sử dụng cơ sở hạ tầng của họ trên một nửa giá đỡ. Tuy nhiên, điều này rõ ràng là không bền vững. Cuối cùng họ sẽ hết dung lượng, nguồn điện và tài nguyên làm mát khi các máy chủ khách làm mới. "
Cơ sở hạ tầng hợp nhất thúc đẩy mật độ điện năng lớn hơn


Việc thúc đẩy mật độ cao hơn có thể được tóm tắt là tích hợp cơ sở hạ tầng lâu dài: về cơ bản, đóng gói nhiều tài nguyên máy tính hơn thành các khối lượng nhỏ hơn có thể được thực hiện thông qua các xu hướng hiện có trong trung tâm dữ liệu, chẳng hạn như áp dụng công nghệ ảo hóa, máy chủ phiến và máy chủ vi mô.Việc tích hợp cơ sở hạ tầng "đóng một vai trò rất tích cực đối với hiệu quả hoạt động của trung tâm dữ liệu", kuglin nói, "Bởi vì quy mô vật lý của việc triển khai nó nhỏ hơn, quyền quản lý của các nhà quản lý CNTT bị hạn chế hơn khi số lượng máy chủ là giảm 30-50%, việc tiết kiệm tổng điện năng sẽ có ý nghĩa hơn. "


Cách tiếp cận này nhằm mục đích giảm tổng công suất của trung tâm dữ liệu bằng cách tăng công suất ở cấp giá đỡ (nó có lợi ích kép vì nó cũng giảm yêu cầu làm mát)."Trên thực tế, nhu cầu điện năng của mỗi máy chủ đã tăng lên rất nhiều, nhưng nhìn chung, tổng công suất có thể giảm do cần ít máy chủ hơn. Đây là lý do tại sao các trung tâm dữ liệu mật độ cao trở nên rất quan trọng. Chúng là chìa khóa để tích hợp tất cả cơ sở hạ tầng. Các máy chủ ngày nay có thể dễ dàng đạt được 500 watt đến 1 watt trên mỗi đơn vị giá đỡ Kilowatts! "


Tản nhiệt do mật độ cao


Tất nhiên, hiệu quả cao hơn có thể đạt được thông qua mật độ cao.Mỗi tủ rack chứa càng nhiều thiết bị càng tốt, để giúp trung tâm dữ liệu tiết kiệm chi phí, không gian sàn và giải quyết các vấn đề quản lý nhiều nhất có thể.Nhưng những điều tốt cần được cân nhắc: trong trường hợp này, nó sẽ gây ra các vấn đề về làm mát.Việc triển khai mật độ thấp thường áp dụng phương pháp làm mát bằng không khí và ở hầu hết các khu vực Tuy nhiên, với sự gia tăng mật độ điện trong trung tâm dữ liệu, việc làm mát bằng không khí trở nên nghiêm trọng và tốn kém.
So với nguồn làm mát trực tiếp phân bố đều, giải pháp sinh nhiệt giống với nguồn điểm hơn: sinh nhiệt là do mức của tủ rack, máy chủ và thậm chí cả bộ xử lý."Khả năng xử lý của cấp độ chip máy chủ dường như đang tăng lên liên tục, nhưng đến một lúc nào đó, chúng sẽ cần làm mát bên trong và thực hiện làm mát gần máy chủ ngay lập tức để ngăn chặn sự gia tăng nhiệt quá nhiều."Do đó, chỉ làm mát không khí cho một điểm vẫn có thể là không đủ.Nguồn nước (hoặc các chất lỏng khác) cần được sử dụng để cung cấp khả năng làm mát lớn hơn.Tuy nhiên, nó cần phải hy sinh một phần năng lực cung cấp cơ sở hạ tầng, và có một số khó khăn trong việc cải thiện việc thực hiện, chẳng hạn như sự cách ly nghiêm ngặt của nước làm mát khỏi các linh kiện điện tử của thiết bị.
Việc triển khai giải pháp làm mát dựa trên nước có thể gây ra một số vấn đề, đặc biệt là đối với các trung tâm dữ liệu cũ và phải chuyển đổi cơ sở hạ tầng hiện có.Tuy nhiên, đối với các cơ sở mới có thể hỗ trợ mật độ điện năng ngày càng tăng, giải pháp làm mát dựa trên nước có thể cung cấp khả năng làm mát ở bất cứ nơi nào cần thiết, thay vì chỉ cố gắng giữ cho toàn bộ căn phòng ổn định ở nhiệt độ đủ thấp để đảm bảo nhiệt độ hoạt động chung của máy chủ không gian.Các sơ đồ như kênh nóng / kênh lạnh có thể cung cấp cho không khí làm mát một số chỗ để điều động, nhưng sơ đồ này cũng có những hạn chế của nó.Cuối cùng, với sự cải tiến liên tục của các yêu cầu mật độ cao của trung tâm dữ liệu, công nghệ ngâm có thể trở thành một công nghệ cần thiết.Bây giờ một số công ty đang cung cấp các sản phẩm và gói về vấn đề này Nó bao gồm chất lỏng không dẫn điện và đầu vào của chất lỏng làm mát vào khung máy chủ.
Lợi nhuận mật độ cao
Đối với khách hàng, cho dù họ là khách hàng dịch vụ được quản lý hay nhà điều hành trung tâm dữ liệu, mật độ cao có thể mang lại cho họ lợi nhuận quan trọng và sinh lợi về tổng chi phí sở hữu (TCO).Kuglin cho biết, "Khi một công ty có thể hợp nhất cơ sở hạ tầng CNTT của mình với các máy chủ phiến ảo hóa, nó có thể ngay lập tức tiết kiệm hơn 20% đến 30% chi phí hoạt động và 4-5kw triển khai kế thừa trên mỗi rack. Điều này phần lớn là do tiết kiệm chi phí điện năng cần thiết để chứa các máy chủ trong tủ hàng tháng và giảm chi phí kết nối chéo và các thiết bị chuyển mạch giá trên cùng. "Đối với các khách hàng sử dụng dịch vụ được quản lý và các nhà khai thác trung tâm dữ liệu, điều này có nghĩa là mở rộng hơn nữa không gian có sẵn của các giá đỡ hiện có, cho thấy những rắc rối và chi phí xây dựng một trung tâm dữ liệu mới, và lợi ích của nó không chỉ là tiết kiệm chi phí trực tiếp.
Đối với những doanh nghiệp muốn duy trì các tòa nhà trung tâm dữ liệu cũ của họ hoặc đi theo con đường lưu trữ, với sự gia tăng của giá năng lượng và sự tăng trưởng của nhu cầu dịch vụ CNTT, họ cần phải nâng cao hiệu quả và tiết kiệm không gian mặt bằng và tủ rack.Do đó, việc triển khai nguồn điện mật độ cao trong các trung tâm dữ liệu là một xu hướng lớn, nhưng cũng là một thách thức: cần phải xây dựng nhiều công suất hơn vào các giá đỡ. để duy trì nhiệt độ vận hành quản lý.Mặc dù phương pháp làm mát có thể không phải là một xu hướng phổ biến hiện nay, nhưng nó sẽ trở nên phổ biến hơn khi phương pháp làm mát bằng không khí dần trở nên ít thực tế hơn và giá cả phải chăng trong môi trường mật độ cao.Tuy nhiên, liệu từ phương pháp làm mát bằng không khí quá mức đến phương pháp làm mát bằng chất lỏng mất bao lâu, và mật độ năng lượng của trung tâm dữ liệu chắc chắn sẽ tiếp tục tăng, khi các doanh nghiệp đang cố gắng tối đa hóa nguồn lực của mình.