در مورد مدیریت توان دیتاسنتر چه می‌دانیم؟
دیتاسنترهای امروزی مصرف توان بالایی دارند. تنها تاسیسات ایالات متحده در سال ۲۰۱۷ بیش از ۹۰ میلیارد کیلووات ساعت الکتریسیته مصرف کرده‌اند و الگوهای رشد صنعت نشانی از کاهش سرعت نداشته‌اند.
اما این نکته برای مشتریان دیتاسنتر چه مفهومی دارد؟
مدیریت توان دیتاسنتر برای سازمان‌هایی که از خدمات کولوکیشن برای تجهیزات خود در یک تاسیسات carrier-neutral ( مرکز اطلاعات داده) استفاده می‌کنند، از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا نه تنها بر روی قیمت‌گذاری تاثیرگذار هستند، بلکه تاثیرات فراوانی بر روی آرایش‌های IT نیز دارند. مشتریان دیتاسنتر می‌بایست به منظور بهره‌گیری از مزایای ارائه شده توسط تاسیسات کولوکیشن، از میزان توان مصرفی خود آگاه باشند.
۴ نکته در مورد میزان توان مصرفی دیتاسنتر
اصطلاحات علمی
به منظور درک بهتر میزان توان مصرفی دیتاسنتر، بد نیست که با برخی از اصطلاحات علمی به کار رفته در مقاله آشنا شوید:
- Amps: میزان جریان الکتریکی (یا الکترون‌های) حقیقی که از درون خط نیرو عبور می‌کند. دستگاه‌ها بر اساس مقدار آمپری که می‌توانند استفاده یا پشتیبانی کنند، دارای ریتینگ منحصر به فرد هستند. میزان آمپر بالاتر در یک دستگاه به این معنی است که پیش از اینکه سطح بار اضافی زیاد شود، می‌توان از توان بیشتری استفاده کرد.
- Volts: اگر بخواهیم آن را با فشار آب درون لوله مقایسه کنیم، volts مقدار نیروی محرکه الکتریکی مورد نیاز برای عبور ۱ آمپر از درون یک سیم یا رسانای الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند. ولتاژهای بالاتر امکان عبور توان بیشتر در درون یک مدار را فراهم می‌سازند.
- ohms: مقاومتی که جریان الکتریکی را کند نموده و سبب ایجاد اشکال می‌شود. طبق مثال قبلی، تغییر اهم را می‌توان با تغییر اندازه لوله مقایسه کرد. اهم پایین‌تر امکان عبور جریان بیشتری در مدار فراهم می‌سازد، اما برای عبور مقدار آمپر بیشتر، به ولتاژ بالاتری نیاز داریم.
- Watts: مقدار توان بر حسب وات، توان الکتریکی در دسترس یک دستگاه را اندازه‌گیری می‌کند. مقدار توان بر حسب وات اغلب با kWh یا MW اندازه‌گیری می‌شود. مثلا یک رک سرور معمولی، به 7kW توان نیاز دارد. رک‌های تراکم پر قدرت به الکتریسیته‌ی بیشتری، به مقدار ۲۵ یا حتی ۴۰ کیلو وات نیاز دارند.
توزیع توان
اصطلاحاتی که پیش از این یاد گرفتیم، در این بخش به کمک ما خواهند آمد. هنگام کولوکیشن با دیتاسنتر، مشتریان می‌بایست از میزان توان مصرفی خود، آگاه شوند. این مورد با توجه به میزان آمپر مورد استفاده سرورها، نوع توان نصب شده و همچنین تعداد واحدهای توزیع توان (PDU) مورد نیاز را نیز تعیین می‌نماید.
هر یک از آرایش‌های رک بر اساس سرورهای خود، نیازمند مقادیر توان متفاوتی هستند. در اینجا بهره‌وری حرف اول را می‌زند، و هر گونه تغییر در یک آرایش بر روی نحوه‌ی برق‌رسانی دیتاسنتر به رک تاثیرگذار خواهد بود. نصب سرورهای قدرتمندتر نیز چگالی توان رک را افزایش خواهد داد، که در نتیجه لازم است علاوه بر تهیه مدارهای بزرگتر برای مدیریت توان اضافی، مقدار توان درون واحد را نیز افزایش داد. آرایش‌های با چگالی بیشتر نیازمند تجهیزات خنک‌کننده بیشتری هستند که باید هزینه آن را به مجموع هزینه‌های کولوکیشن اضافه کنیم.
مشتریان کولوکیشن باید از نزدیک با دیتاسنترهای خود کار کنند تا از بهره‌وری هر چه بیشتر آرایش تجهیزات خود اطمینان بیابند. توزیع برق کم بازده‌ی دیتاسنتر می‌تواند سبب هدر رفت توان و فضا شده، و علاوه بر هزینه‌های جاری ممکن است میزان رشد احتمالی آینده را محدود سازند.
عملیات بهره‌وری توان
دیتاسنتر‌ها تنها توان مورد نیاز سرورها را تامین نمی‌کند. در حقیقت، طراحی توان دیتاسنتر، سیستم‌هایی را سازگار می‌کند که زیرساخت آن را فراهم می‌سازند. هواسازها/ خنک‌کننده‌ها/ سیستم‌های تهویه، روشنایی، کنترل محیط، آژیرهای امنیتی، دوربین‌های مداربسته و سنسورها نیازمند مقدار توان چشمگیری هستند. سیستم‌های برق اورژانسی همچون منبع برق بدون وقفه (UPS) نیز باید شارژ شوند.
دیتاسنترهای بهینه از چند استراتژی مختلف استفاده می‌کند تا میزان هزینه‌ها را به حداقل برساند. دیتاسنتر‌ها می‌تواند نرخ توان مصرفی موثر (PUE) را مثلا برای عملکردهای ساده‌ای همچون کاهش نور یا خاموش کردن سیستم روشنایی برای مواقعی که اتاق خالی باشد یا یکپارچه سازی نرم‌افزار آماری پیشرفته با عملکردها به منظور مدیریت بهتر سیستم خنک‌کننده و بر اساس میزان مصرف، تا حد زیادی افزایش دهد. در سال‌های اخیر، دیتاسنتر‌ها بسیار بیشتر از ظرفیت مورد نیاز خنک سازی نصب شده و توزیع آن بهره‌وری لازم را نداشته است. نوآوری‌ها از سال 2010 در عملکردهای پربازده‌ای مانند سیستم نگهدارنده هوای سرد و هوش مصنوعی، رشد مصرف توان دیتاسنتر را در جهان با وجود افزایش تعداد تاسیسات تا میزان 4% در سال محدود ساخته است.
توان سبز و پایداری
دیتاسنتر‌هایی که متضمن پایداری هستند، گام بلندی در متنوع‌سازی منابع انرژی خود به منظور رشد صنعت توان سبز برداشته‌اند. برای سازمان‌هایی که تعهدات مشابهی با عملکردهای محیط‌زیستی پایدار دارند، یافتن دیتاسنتر‌هایی که از منابع انرژی تجدیدپذیر بهره می‌گیرند، از اهمیت بالایی برخوردار است.
در حالی که برخی از تاسیسات مستقیما از انرژی تجدیدپذیر مانند هوای محیط، انرژی زمین گرمایی یا انرژِی خورشیدی استفاده می‌کنند، مواردی همچون گواهینامه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر (REC) و توافقنامه‌ی تهاتر برق ( PPA) نیز روش‌های موثری برای برطرف کردن میزان توان مصرفی سبز آن‌ها هستند. از آنجایی که همه‌ی دیتاسنتر‌ها امکان خرید مستقیم توان سبز را دارا نیستند، REC و PPA به آن‌ها کمک می‌کنند تا حتی در زمانی که آن منابع انرژی در دسترس نباشند، از تولید انرژی تجدیدپذیر پشتیبانی کنند.
آگاهی از زیر و بم میزان توان مصرفی دیتاسنتر سبب شناسایی آسان‌تر تاسیساتی می‌شود که به عملکردهای بهره‌وری متعهد هستند. این صرفه جویی در هزینه‌ها به طور مستقیم به نفع مشتریان است تا حدی که نسبت به رقبای کم کارآمدتر مزیت بزرگی برای آن‌ها محسوب خواهد شد. سازمان‌ها می‌بایست نسبت به میزان توان مصرفی دیتاسنتر خود آگاهی کامل داشته باشند تا تامین توان برای زیرساخت IT کولوکیشن شده‌ی آن‌ها بیشتر و یا کمتر از حد لازم نباشد.
نحوه ارزیابی نیازمندی‌های توزیع توان
مدیریت تجهیزات روی زمین دیتاسنتر‌ها کمی پیچیده‌تر از اتصال سیم کامپیوتر به پریز برق است. زمانی که یک شرکت تصمیم می‌گیرد تا تجهیزات IT خود را در یک دیتاسنتر کولوکیشن کند، تجهیزات آن‌ها تنها درصد اندکی از زیرساخت تاسیسات را تشکیل می‌دهد. هر قسمت از سخت‌افزار داخل این محیط نیازمند میزان توان متفاوتی است، که باعث می‌شود دیتاسنتر‌ها در توزیع و مدیریت بهینه توان برای کارکرد ایمن و بهینه، دچار چالش شود.
PUE یک دیتاسنتر، انرژی مصرفی تجهیزات محاسباتی خود را ارزیابی می‌کند. این مقدار در مقیاس نسبی ارائه شده و نشان می‌دهد که چه مقدار از کل توان تامین شده برای تاسیسات، در واقع توسط تجهیزات محاسباتی مصرف می‌شود. توزیع توان دیتاسنتر کم بازده در زمانی که نرخ PUE تاسیسات ضعیف است، مشکل بسیار بزرگی محسوب می‌شود.
واحدهای توزیع توان اساس حل این مشکل هستند. این دستگاه‌ها با وجود چندین خروجی به منظور سازگاری با انواع مختلف تجهیزات، توان الکتریکی را در تمام دیتاسنتر توزیع می‌نمایند. PDU ها از اجزای ضروری زیرساخت فیزیکی دیتاسنتر بوده و در اشکال و انواع مختلفی عرضه می‌شوند. آن‌ها را می‌توان به صورت افقی یا عمودی نصب کرد تا برق مورد نیاز تمام رک سرورها و دیگر تجهیزات، تامین گردد. می‌توان آن‌ها را حتی بر اساس طراحی کابینت، در داخل خود کابینت قرار داد.
ارزیابی برای حال و آینده
از آنجایی که چرخه عمر PDU ها طولانی‌تر از سرورها و تجهیزات دیگر است، تشخیص میزان مناسب توزیع توان برای آرایش IT از اهمیت بالایی برخوردار است. چرخه‌ی نوسازی نرمال برای سرورها حدود 3 تا 5 سال است، اما PDU ها عمر طولانی‌تری دارند. در انتخاب طراحی توان دیتاسنتر مورد نظر خود، می‌بایست به این نکته توجه داشته باشید که آیا PDU انتخابی شما با کولوکیشن فعلی و کولوکیشن‌های آتی سازگار خواهد بود یا خیر؟
تطبیق‌پذیری یک مولفه‌ی خوب برای انتخاب تجهیزات توزیع برق دیتاسنتر به شما می‌رود. انواع مختلف تجهیزات محاسباتی با دو شاخه‌هایی در اندازه‌ها و سبک‌های مختلف( c13، c14، c19، c20 و غیره) عرضه می‌شوند. یک دیتاسنتر خوب می‌بایست با PDU های تطبیق‌پذیر با پریزهای متعدد تجهیز شده باشد، تا با سخت افزارهای متفاوت سازگاری داشته و پاسخگوی نیازمندی‌های IT مشتری (در صورت تغییرات آتی) باشند.
بررسی نرخ توان
صرف نظر از طراحی و خصوصیات، نرخ توان یک PDU مهم‌ترین ویژگی آن به حساب می‌آید. هدف اولیه‌ی دستگاه، تامین برق تجهیزات محاسباتی است، بنابراین باید مطمئن شویم که طراحی توان دیتاسنتر، ظرفیت کنترل تجهیزات هم‌مکان شده توسط یک شرکت را خواهد داشت.
سه عامل اصلی قابلیت‌های توان یک PDU عبارتند از:
- مقدار جریان بر حسب آمپر: مقدار توان مداوم که یک واحد قابلیت سازگاری ایمن با آن را داراست. در صورتی که میزان توان مصرفی تجهیزاتی که به PDU وصل شده‌اند، بسیار زیاد باشد، فیوز واحد منفجر شده و موجب قطعی برق می‌شود. در آمریکای شمالی، آیین نامه‌های ایمنی تصریح می‌دارند که بار توان یک PDU نباید از 80% ظرفیت آن فراتر برود. بنابراین مقدار نامی یک مدار 30 آمپری، 24 آمپر است.
- ولتاژ: در حالی که آمپر قدرت جریان عبور از مدار را ارزیابی می‌کند، ولتاژ وظیفه‌ی سنجش مقدار کل توان در دسترس را بر عهده دارد. توان مورد نیاز انواع مختلف تجهیزات محاسباتی متفاوت بوده، و در طول سالیان، سیر افزایشی داشته است. در حالی که پیش از این 208/240V استاندارد شناخته می‌شد، برخی از تجهیزات نیازمند 400V توان هستند.
- فاز: قدرت تشخیص توان تک فاز و سه فاز برای یک PDU بسیار حائز اهمیت است، که بخش اصلی آن بر عهده ساختار توزیع توان دیتاسنتر است. به بیان ساده‌تر، توان تک فاز الکتریسیته را در طول یک خط آزاد می‌سازد. در بیشتر خانه‌های مسکونی از توان تک فاز استفاده شده است. از طرف دیگر، توان سه فاز جریان را روی سه خط کوچک‌تر توزیع می‌نماید. جزییات فنی کمی پیچیدگی بیشتری دارند، اما به طور کلی خطوط توان سه فاز نسبت به همتای تک فاز خود، توان بیشتر و کارآمدتری آزاد می‌کند. دیتاسنتر‌هایی که توان سه فاز را به سطح رک می‌رسانند اغلب نسبت به دیتاسنتر‌هایی که از توان تک فاز برای انتقال الکتریسیته از منبع برق اصلی ساختمان بهره می‌گیرند، بسیار مقرون به صرفه‌تر هستند.
انواع واحدهای توزیع توان دیتاسنتر
PDU ها در انواع مختلفی عرضه می‌شوند، بنابراین مشتریان احتمالی هم مکانی می‌بایست از نوع واحدهایی که در داخل یک دیتاسنتر استفاده شده، به خوبی آگاه باشند. در ادامه انواع PDU های رایج را مشاهده می‌کنید:
- PDU ساده: این واحدها نسبت به یک چند راهی با حذف کننده اضافه جهش قطعی، تنها اندکی عملکرد بهتر از خود نشان داده و فقط می‌توانند از یک اتاق کوچک در یک تاسیسات درون سازمانی پشتیبانی کنند. عدم کارآمدی و توان لازم برای دیتاسنترهای بزرگتر یا سرورهای mission critical را دارا نیستند.
- Metered PDU: این واحدها توانایی اندازه‌گیری مصرف توان را داشته و داده‌های ارزشمندی در خصوص نحوه توزیع توان در رک، در اختیار تکنسین‌ها می‌گذارند. این اطلاعات در بهینه‌سازی آرایش‌ها و ارتقای بهره‌وری توان/ خنک‌کننده تاثیر به‌سزایی دارد.
- Monitored PDU: این واحدها در درون پلتفرم هوش تجاری دیتاسنتر‌ها سیم‌کشی شده، و به این ترتیب امکان انتقال داده‌های جمع‌آوری شده در سطح خروجی را فراهم می‌سازند تا امکان استفاده سریع را فراهم سازد. این نوع PDU ها به خصوص در تاسیسات پر تراکم و ارائه‌دهندگان سرویس‌های ابری که مستلزم عملکرد بالا هستند، کاربرد فراوانی خواهند داشت.
- Switched PDU: شبیه به monitored PDU ها هستند، با این تفاوت که امکان کنترل از راه دور دارند. این نوع PDU ها امکان کنترل و مدیریت از راه دور مصرف توان در یک تاسیسات را حتی بدون ترک اتاق کنترل فراهم می‌سازند.
شرکت‌ها می‌بایست در زمان انتخاب ارائه دهنده کولوکیشن، به خوبی میزان توان مصرفی زیرساخت IT خود را بررسی کنند. ارزیابی طراحی توان دیتاسنتر یکی از مهم‌ترین اقدامات در این پروسه است، زیرا بهره‌وری پایین مصرف برق به راحتی سبب افزایش هزینه‌ها و مدت از کار افتادگی می‌گردد.
سوالات متداول در خصوص میزان توان مصرفی
پیش از جا‌به‌جایی زیر ساخت IT یک سازمان به یک دیتاسنتر که از خدمات کولوکیشن استفاده می‌کند، می‌بایست عوامل بسیاری را بررسی نمود. مهم‌ترین عوامل گزینه‌های اتصال و امنیت فیزیکی هستند، اما با توجه به تاثیر آن‌ها بر روی قیمت‌گذاری، میزان توان مصرفی در رده بالاتری قرار می‌گیرند. مشتریان کولوکیشن به منظور ارزیابی دقیق میزان توان مصرفی خود، می‌بایست به چند سوال ساده پاسخ دهند.
به چه مقدار فضای رک نیاز دارید؟
در زمان انتخاب کولوکیشن، اولین و بزرگترین پرسشی که با آن روبرو می‌شوید، این است که سرورها در رک دیتاسنتر، چه مقدار فضای فیزیکی اشغال می‌کنند. یک یونیت رک (U یا RU) یک معیار استاندارد تا ¾1اینچ است. بیشتر اجزای نصب شده در یک کابینت از جمله سرورها، در ارتفاع بین 1U و 4U و طول ۱۹ اینچ نصب شده‌اند. یک کابینت کامل 42U ارتفاع دارد که اندکی بیشتر از ۶ فوت است.
در ارزیابی میزان فضای کافی برای قفسه‌ی رک سرور کولوکیشن، همه چیز به اندازه و نوع سرور بستگی دارد. سرورهای معمولی بین 1U و 4U فضا اشغال می‌کنند، اما محفظه‌ی سرورهای تیغه‌ای برای سازگاری با تیغه‌های عمودی، فضای بیشتری اشغال می‌کنند. از آنجایی که امکان نصب عمودی تیغه‌های بیشتر وجود دارد، به نسبت مقدار توان محاسباتی انجام شده، در اشغال فضا صرفه‌جویی دارند.
پس از این مرحله، تعیین مقدار کلی فضای رک مورد نیاز به سادگی ارزیابی تعداد یونیت‌های رک کولوکیشن شده با تجهیزات است. البته فضای محاسباتی تنها بخشی از این معادله هستند. با توجه به نوع سرورهای مورد استفاده، تجهیزات ممکن است میزان توان مصرفی متفاوتی داشته باشند.
به چه مقدار توان نیاز دارید؟
مقدار توانی که تجهیزات کولوکیشن نیاز دارند، به کیلووات(kW) محاسبه می‌شود و می‌توان آن را در چند روز محاسبه کرد. در بسیاری از موارد، تعیین نحوه محاسبه میزان توان مصرفی دیتاسنتر، ممکن است تنها به بررسی پلاک‌های سرورها و محاسبه مجموع مقدار توان بر حسب وات و مقدار کل توان مورد نیاز سخت افزار باشد. در صورتی که مقدار توان مشخص نباشد، این عدد را می‌توان با ضرب ولتاژ عملکرد در جریان (آمپر) به دست آورد.
مقدار نیرو= ولتاژ × آمپر (W = V × A)
برای تبدیل وات به کیلو وات، کافیست مقدار کل وات را بر ۱۰۰۰ تقسیم کنید. برای اینکه مقدار توان کل مصرفی این تجهیزات کولوکیشن را به دست آورید، kW را در تعداد ساعت‌ها تقسیم کنید (پس ۷۲۰ ساعت برای یک بازه ۳۰ روزه). از این طریق می‌توانید مقدار تقریبی کیلووات ساعت مصرفی را به دست آورده و سپس آن را به نرخ الکتریکی اعمال کنید.
بنابراین در صورتی که سرورهای هم‌مکان به ۴۰۰۰ وات توان (یا 4kW) توان نیاز داشته باشند، در طول یک ماه ۲۸۸۰ کیلووات ساعت الکتریسیته مصرف می‌کنند.
باید بدانید که این احتمالات ممکن است بسیار فراتر از میزان توان مصرفی کل باشند. تولیدکننده‌ها اغلب مقدار توان مصرفی سخت‌افزار را بیش از اعداد واقعی نشان می‌دهند و فراموش می‌کنند که مصرف مداوم تجهیزات معمولا ۸۰ درصد حداکثر مقدار توان نامی است. طبق شیوه‌ی دیگری، آمپر روی پلاک به نزدیک‌ترین عدد کامل رند شده، که در نهایت ممکن است سبب تحریف تخمین مصرف توان دیتاسنتر گردد. دقیق‌ترین شیوه برای ارزیابی توان مورد نیاز این است که با استفاده از یک توان سنج، سرور را بیازمایید.
همانطور که پیش‌تر هم اشاره شد، میزان توان مصرفی یک تجهیزات بر روی نوع PDU مورد نیاز برای کابینت تاثیرگذار است. آرایش متراکم‌تر به تجهیزات توزیع توان دیتاسنتر سنگین‌تری نیاز دارد تا با افزایش توان سازگاری پیدا کند. در صورتی که کابینت یک تاسیسات کولوکیشن فضای کافی نداشته باشد، می‌بایست آرایش را در چند کابینت پراکنده کنند، که ممکن است موجب کاهش کیفیت عملکرد شده و هزینه‌های خنک سازی را افزایش دهد.
در آینده به چه مقدار توان نیاز خواهید داشت؟
ارزیابی میزان توان مصرفی فعلی ممکن است چالش برانگیز باشد، اما لازم است بدانیم که این مصرف توان در آینده تا چه اندازه تغییر خواهند داشت. در صورتی که قصد برنامه ریزی بلند مدت برای شرکت دارید، بهتر است که میزان توان مصرفی خود را بر اساس نیازهای آتی تهیه کنید، تا مطمئن شوید که آرایش دیتاسنتر انتخابی شما قابل ارتقا خواهد بود. در حالی که دیتاسنتر‌هایی که از کولوکیشن استفاده می‌کنند تطبیق‌پذیر بوده و فرصت‌های بسیاری در اختیار سازمان‌هایی که نیازمند انجام محاسبات سریع هستند، قرار می‌دهند؛ اغلب فضا یک غنیمت محسوب شده و نبود فضای رشد می‌تواند سبب از دست رفتن فرصت‌ها گردد.
در حالی که انتقال به یک دیتاسنتر کولوکیشن شده دنیایی از فرصت‌ها را از نظر ارتباط و طراحی شبکه به روی سازمان‌ها باز می‌کند، آن‌ها می‌بایست همیشه نحوه‌ی محاسبه میزان توان مصرفی خود را پیش از انتقال در نظر داشته باشند. با محاسبه‌ی دقیق مقدار توان مورد نیاز دیتاسنتر خود، می‌توانند آرایش خود را بهینه‌سازی نموده و انعطاف‌پذیری مورد نیاز برای رشد کسب و کار خود را در آینده، آن هم بدون پرداخت هزینه‌های اضافی حفظ نمایند.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع مطلب: vxchnge
منبع تصویر اصلی: pon-cat
