Важность для ЦОД стоек и шкафов, занимающих лишь одну строчку в списке компонентов инфраструктуры, обычно недооценивают. Как правило, они выбираются исключительно на основании стоимости или приобретаются в комплекте с другим оборудованием, независимо от особенностей и достоинств данной продукции. Однако значительное число недавних инноваций указывает на то, что эти металлоконструкции могут оказать значительное влияние на плотность центров обработки данных и их охлаждение.

 

Рассматриваемые ранее как «простые железки», стойки и шкафы становятся все более важными компонентами ЦОД. От выбора их конструкции в конечном счете зависят такие его характеристики, как гибкость инфраструктуры, эффективность охлаждения и потребление электроэнергии. Да и плотность оборудования и портов, наряду с архитектурой инфраструктуры ЦОД, в основном определяется именно выбором шкафов и стоек. Ввиду такого масштабного влияния при выборе этих металлоконструкций следует основываться на максимально исчерпывающей информации, учитывать предлагаемые преимущества для инсталляции в контексте капитальных затрат, не упускать из виду влияние на будущие операции и последующие расходы.

Все отраслевые организации, отвечающие за стандартизацию оборудования, в частности ISO/IEC, TIA/EIA и BICSI, при инсталляции кабельной инфраструктуры ЦОД рекомендуют предусматривать резерв для будущего роста. Это позволяет обеспечить свободное пространство для прокладки кабелей и оптимальные маршруты, а также свести к минимуму перемещения, добавления и изменения в кабельной инфраструктуре, которая должна поддерживать два-три поколения активной электроники.

Сегодня надежные долгосрочные решения нужны многим, однако среда ЦОД динамична, как никогда ранее: стремительно растут требования к обработке данных и емкости их хранения, а применительно к мощности они увеличились от нескольких киловаттов (в среднем 5,5–6 кВт) до 20 кВт на стойку. Все более дорогим ресурсом становятся площади ЦОД, очень быстро возрастают затраты на электропитание. И, что еще более усугубляет проблему, вследствие значительного энергопотребления приходится отводить дополнительное тепло, а это влечет за собой все более критичную необходимость в охлаждении.

ДОСТИЖЕНИЕ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ

Одним из ключевых вопросов при проектировании оборудования ЦОД является ограничение по мощности электропитания, которую можно подвести к стойке. В последние несколько лет ИТ-директора стремятся снижать энергопотребление, поэтому виртуализация, позволяющая отказаться от части оборудования, становится скорее нормой, чем исключением. Однако от подводимой к каждой стойке мощности зависит количество устройств, которые можно в этой стойке разместить. Зная соответствующее ограничение для каждой стойки или шкафа, мы будем иметь четкое представление о числе серверов, коммутаторов и другого оборудования, которое можно в эту стойку поместить.

Величина мощности электропитания каждой стойки зависит от выбора сетевой архитектуры или топологии: описываемая стандартами TIA 942-A и ISO 24764 конфигурация СКС «каждый со всеми» (any-to-all) с зонами распределения позволяет установить оборудование там, где это разумнее всего сделать с точки зрения электропитания и охлаждения. В конфигурации Top of Rack ограничения по расстоянию при подключении кабелей «точка — точка» препятствуют свободному размещению оборудования.

Если на объекте уже проложены кабели по схеме «каждый со всеми», то сервер Охможно расположить в любом месте зоны и подключить его к любому коммутационному порту через центральную кросс-панель в распределительной зоне. Кроме того, в архитектуре «каждый со всеми» существенно меньше неиспользуемых портов, «вхолостую» потребляющих электроэнергию, и в то же время обеспечивается максимально гибкое размещение оборудования в данном пространстве.

В стандартных шкафах шириной 600 мм остается мало места для систем крепления, кабелей электропитания и коммутационных шнуров. К тому же кабели быстро заполняют небольшое пространство, не занятое активным оборудованием.

Более широкие шкафы с вертикальными коммутационными панелями и кабельными организаторами позволят лучше контролировать кабельное хозяйство. Поскольку такие панели монтируются вертикально, их порты находятся ближе к портам активного оборудования, что позволяет использовать укороченные шнуры, в чем они имеют еще одно преимущество по сравнению с горизонтальными панелями. Данное решение позволяет не только вывести кабели из зоны обдува оборудования, но и дает примерно 40-процентную экономию за счет меньшей стоимости коммутационных шнуров.

За счет использования вертикального пространства между секционными шкафами можно решить непростую проблему нехватки свободных площадей в ЦОД. По сравнению со стандартным вариантом новейшие инновационные шкафы позволяют предоставить дополнительные 40U монтажного пространства на каждые два секционных шкафа, что эквивалентно трем стандартным шкафам на той же площади вместо двух.

Вынос кабельного хозяйства из монтажного пространства шкафа, битком забитого оборудованием, и использование «безъюнитовых» вертикальных кабельных зон высокой плотности (Zero-U) позволяют получить место, необходимое для развертывания инфраструктур ЦОД сверхвысокой плотности, и в то же время разместить оборудование аккуратно и эстетично. При наличии у шкафа «утопленных» угловых опор вертикальные системы коммутации и организации кабелей Zero-U могут обслуживать два смежных шкафа. Кроме того, если в этом вертикальном пространстве смонтировать активную электронику, она тоже будет обслуживать соседние шкафы.

Хотя организация кабелей — не самое интересное занятие, при правильном подходе можно существенно повысить рабочую плотность любого шкафа или стойки. В шкафах новейших конструкций предусматриваются кабельные маршруты для поддержки любой конфигурации ЦОД, что позволяет гибко проектировать инфраструктуру в соответствии с потребностями, а не пытаться обойти ограничения по пространству, как в традиционных шкафах. Например, шкафы с кабельными организаторами Zero-U в межшкафном пространстве и в конце ряда в сочетании с конструкцией с утопленными угловыми опорами предлагают оптимальные средства управления кабелями, включая выделенные горизонтальные и вертикальные кабельные каналы, точки доступа к кабелям, а также крепления для организации кабелей («пальцы»).

Операторы ЦОД заинтересованы в инвестициях в долговечные системы организации кабелей. Стойки и шкафы с выделенным для этого пространством упрощают их добавление и перемещение, включая любые изменения в кабельном хозяйстве, при этом активное оборудование остается на месте. Кроме того, в новейших конструкциях шкафов учитывается удобство доступа — дверь можно открывать в обе стороны, или же для беспрепятственного обслуживания и управления используются двустворчатые двери.

УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫМИ ПОТОКАМИ

С электропитанием и подачей мощности в шкаф тесно связаны потребности в охлаждении. Нужно понимать, как должно охлаждаться помещение, а также как на это повлияет поток воздуха из шкафа.

Следует выбирать шкафы, конструкция которых предусматривает управление воздушными потоками с целью оптимального отвода тепла без ущерба для плотности оборудования и кабелей. В коммутационной системе Zero-U кабельное хозяйство ЦОД выносится из горизонтальных зон, где монтируется оборудование, и удаляется от вентиляторов, улучшая прохождение воздуха и эффективность охлаждения.

Хорошо проницаемые для воздуха передние и задние двери шкафа будут способствовать обдуву оборудования и правильной циркуляции воздуха в горячем/холодном коридорах. Для высокоплотных инсталляций требуемую эффективность может обеспечить принудительное охлаждение — с теплообменниками на задней двери. Такие теплообменники позволяют сократить общие капитальные затраты и операционные расходы (CAPEX и OPEX) на охлаждение, поскольку дополнительные холодные потоки направляются только в зоны высокой плотности и на время значительной тепловой нагрузки. Сократить капитальные и операционные расходы (CAPEX и OPEX) за счет приближения охлаждения к зонам с высокой тепловой нагрузкой помогают также двери с охлаждением.

Лучшие экземпляры шкафов включают такие аксессуары, как защитные щетки, заглушки и уплотняющие манжеты, улучшающие воздухообмен и помогающие контролировать температуру. Вертикальные воздуховоды (трубы) способны пассивно направлять горячий воздух от активного оборудования к системам воздухозабора, что делает работу систем терморегуляции, охлаждения и кондиционирования (HVAC) более эффективной. Эти воздуховоды можно удлинять по высоте потолка, чтобы горячий воздух не возвращался обратно в помещение ЦОД. В оптимальном варианте воздушный поток доводится до оборудования кондиционирования (CRAC), тем самым увеличивается температурная дельта (разница между температурой входящих и выходящих потоков).

Другой способ повышения тепловой эффективности — обустройство закрытого холодного коридора, что позволяет изолировать холодный воздух и устранить смешивание горячих и холодных воздушных потоков в конце рядов шкафов. В таком случае периметр охлаждается интенсивнее, а значит, сокращаются расходы на электропитание и улучшается показатель энергоэффективности (Power Usage Effectiveness, PUE). Этот недорогой метод позволяет увеличить мощность охлаждения до 13 кВт на стойку без установки дополнительного охлаждающего оборудования.

ФУНКЦИОНАЛ НА БУДУЩЕЕ

Функциональность современных стоек и шкафов — ключевой фактор увеличения плотности, повышения гибкости и эффективности ЦОД. Стойки и аксессуары — это не только вопрос размещения оборудования. Они играют ключевую роль в охлаждении ЦОД и, соответственно, в энергопотреблении. Принимая во внимание новейшие инновации в конструкции шкафов, можно снизить операционные расходы и ускорить возврат инвестиций. При строительстве нового или расширении существующего ЦОД на уже эксплуатируемой площадке можно с выгодой использовать данные средства (от простых заглушек для незаполненных мест в шкафу до коммутационных панелей и кабельных организаторов формата Zero-U), увеличив с их помощью плотность оборудования, улучшив гибкость и повысив тепловую эффективность.

Кэрри Хигби — глобальный директор компании Siemon по решениям для центров обработки данных и сервисам, эксперт по сетевой инфраструктуре.