09.03.25 Efficient Enterprise

All content in this presentation is protected – © 2008 American Power Conversion Corporation

Принципы построения и эксплуатации эффективных ЦОД

Ee

Владимир Приймак,менеджер по работе с корпоративными клиентами APC by Schneider Electric в Украине и Молдове

© 2009 APC by Schneider Electric – Volodymyr Pryymak

Какая из инфраструктур?

ИнфраструктураИнфраструктураЗДАНИЙЗДАНИЙ

“Системы зданий”

Вентиляция и Вентиляция и кондиционированиекондиционирование

ЭнергетикаЭнергетикаПожаротушениеПожаротушение

ОсвещениеОсвещениеБезопасностьБезопасность

BMSBMSСерверыСерверы, , СХДСХД

управляющее ПОуправляющее ПО, , NMSNMS

ИнфраструктураИнфраструктураITIT

“IT системы”ШкафШкафыы

УправлениеУправлениеОсвещениеОсвещение

ПожаротушениеПожаротушениеФизическая Физическая

безопасностьбезопасность

ИБПИБПОхлаждениеОхлаждение

ИнфраструктураИнфраструктураЦОДЦОД

ИнфраструктураИнфраструктураСЕТИСЕТИ

КоммутаторКоммутаторыы, , СКССКС,,маршрутизатормаршрутизаторыы


Возможность обеспечить необходимую мощность кВт и отвести тепло – основной ограничитель роста IT


Стоимостьобеспечения электропитанияСистемаСистемаэлектропитанияэлектропитания



СистемаСистема электропитанияэлектропитания

Стоимостьотвода теплаСистемаСистема охлажденияохлаждения


Стоимостьобеспечения электропитания


Стоимостьобеспечения электропитанияСистемаСистема электропитанияэлектропитания

Стоимостьотвода теплаСистемаСистема охлажденияохлаждения


Ограниченияпо сервисуОграниченияздания и энергосетей

Можем ли себе позволить?

Возможно ли физически?


% от общей мощности % от общей мощности электропитания, который приходится на питание ИТ системэлектропитания, который приходится на питание ИТ системОстальное потребляется системами электропитания, охлаждения и

другими элементами физической инфраструктуры ЦОД

=

Показатель “Эффективности ЦОД”

Эффективностьинфраструктуры ЦОД

Powerto IT

Powerto IT

Питаниена входе

Физ. инфрастр

уктура

IT нагрузка

ПИТАНИЕ

ОХЛАЖДЕНИЕОсвещениеДГУРаспределениеПожаротушениеФизическаябезопасность

ЦОД

Питаниена ИТ


Куда девается электроэнергия в ЦОД?

Система

ЭЛЕКТРО-

ПИТАНИ

Я

Система

ЭЛЕКТРО-

ПИТАНИ

Я

Система

ОХЛАЖДЕНИ

Я

Система

ОХЛАЖДЕНИ

Я

Физ. инфраструктура

IT


Эффективность ЦОДвыражается в виде функции от загрузки IT

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effic

ienc

y

ЭФФЕКТИВНОСТЬЭФФЕКТИВНОСТЬВ данный момент, при текущей загрузке

ТекущаяТекущая загрузказагрузка% мощности, которая используется сейчас

ЭффективностьЦОД

% загрузки ITПроцент использованной мощности ЦОД


Ключевые признаки эффективного ЦОД

ТребуемаяТребуемаяпроизводительностьпроизводительность

АрхитектураАрхитектура

● Требуемый уровень готовности

● Наивысший возможный уровень энергоэффективности

● С возможностью мониторинга

● Гибкость (наращивание, модернизация, повторное использование компонентов)

● Стабильность платформы● Возможность «клонирования» успешного внедрения в других регионах

● Предсказуемость характеристикПроцессыПроцессы и поддержкаи поддержка● Наивысший уровень ITIL/CMM● Использование PDCA (цикл Деминга)

● Не раздутый штат, достаточный для автономной работы

● Гарантийная и сервисная поддержка, доступ к складу запчастей

МинимизацияМинимизация● Избыточной мощности● Разницы производительности подсистем инфраструктуры

● Смешивания холодного и горячего воздуха в ЦОД

● Избыточных энергозатрат


Ключевые составляющие эффективного ЦОД


Четыре составляющих эффективности ЦОД

Высокоэффективные, гибко масштабируемые КОМПОНЕНТЫ

Внутрирядное ОХЛАЖДЕНИЕ

ГЕРМЕТИЗАЦИЯвоздушных потоков CAPACITY Management


Компоненты с высоким КПД1

Лучшая в своем классе ЭФФЕКТИВНОСТЬ

МОДУЛЬНАЯМОДУЛЬНАЯ МАСШТАБИРУЕМАЯ МАСШТАБИРУЕМАЯ конструкция

Внешняя модульность Внутренняя модульность

↑ КПД

Гибкость

Масштабирование


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effi

cien

cy

Power and cooling installation method

Загрузка IT

МодульнаяМодульная конструкция инженерной инфраструктуры дает конструкция инженерной инфраструктуры дает значительный прирост эффективностизначительный прирост эффективности

Решение: модульная конструкция

Эффектив-ность ЦОД


Модульная масштабируемая конструкция

● Избежание перегрузок повышенная отказоустойчивость

● Поэтапная оплата за ту мощность, которая нужна сегодня

СнижениеСнижение энергопотребления до энергопотребления до 30%30% благодаря поэтапному благодаря поэтапному наращиванию мощности систем электропитания и охлаждениянаращиванию мощности систем электропитания и охлаждения

P = ИБП C = Охлаждение R = Шкафы


25kW50kW75kW100kW125kW150kW175kW200kW225kW250kW275kW300kW325kW350kW375kW400kW425kW450kW475kW500кВт наращиваемой мощности в одном ИБП

До 500кВт в одном модульном масштабируемомвысокоэффективном ИБП

Масштабирование от 25кВт до 500кВт в одном ИБПДо 4 ИБП в параллель = 2МВт!Эффективность 96% при нагрузке от 40%Батареи повышенного срока службы: от 5 до 8 лет


Источники бесперебойного питанияAPC by Schneider Electric

ИБП: Symmetra RM, Symmetra LX, Symmetra PX, Symmetra MW

MW

PX

RM

LX

16 40 160 1600 кВА6

PX2

80 500250


Прецизионные системы охлажденияAPC by Schneider Electric

Внутрирядные кондиционеры - Серия InRow

RP (CW)

RP (DX)

SC

RC

20 40 кВт6 3010


Внутрирядное ОХЛАЖДЕНИЕ InRow

● Максимально приближает блок кондиционера к источнику тепла, предотвращая рециркуляцию горячего воздуха

● Снижение энергопотребления вентиляторов по сравнению с другими системами

● Постоянно отслеживается изменяющаяся теплоотдача ИТ оборудования и соответственно меняется охлаждающая мощность (скорость вентиляторов, скорость протока хладагента)

● Масштабируемое охлаждение до 20кВт на стойку

● Может использоваться в рядах со стойками с различной плотностью и резервированием (N+…)

СнижениеСнижение энергопотребления системы кондиционирования энергопотребления системы кондиционирования до до 20% 20% благодаря архитектуре благодаря архитектуре InRowInRow®®


Внутрирядное охлаждение

Охлажденныйвоздух выбрасывается в холодный коридор

Холодныйкоридор

Горячийкоридор

Блоккондиционирования

InRow®

Забор горячего воздуха и отдача тепла чиллерной воде

Нагретый воздух поступает из горячего коридора, избегая смешивания с

холодных воздухом в помещении

Допускается установка на фальшпол либо

обычный пол


Сравнение эффективности

Эффективность охлаждения = охлаждающая способность (кВт) / (энергопотребление + охлаждающая способность)

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Coo

ling

Effic

ienc

y

ИТ нагрузка

Эффективностьохлаждения


РЕШЕНИЕ: High-density зона

● “мини датацентр” со своим собственным охлаждением

● Преимущество: термическая“невидимость” для остального зала

● Горячая/холодная циркуляция воздуха локализована в пределах зоны и (или) конструктива

“ОСТРОВ” высокой плотности оборудования в помещении ЦОД

High-densityзона

Hot/cool aircirculation is

localized withinthe zone

Выброс теплаК системе утилизации

тепла здания

-Зал с low Density


Системы герметизации

Контейнернаягерметизация (HACS)

Герметизацияшкафа (RACS)

УстраняетУстраняет дорогостоящее смешивание воздуха разндорогостоящее смешивание воздуха разныхыхтемператур с помощью герметизациитемператур с помощью герметизации

● Упрощает анализ и понимание тепловой среды

● Повышает предсказуемость системы охлаждения

● Повышает ЭФФЕКТИВНОСТЬ и МОЩНОСТЬ систем охлаждения герметизируя подачу горячего воздуха в блок кондиционирования

● Обеспечивает правильное распределение воздуха изолируя маршруты холодного и горячего воздуха


Герметизация шкафа

● Герметизация задней частипредотвращает утечку горячего воздуха

● Весь горячий воздух поступает в блок кондиционирования InRow®

● Опциональная герметизация передней части направляетхолодный воздух прямо к серверам

● Обеспечивает охлаждение до 60 кВт на шкаф (30 кВт с резервированием N+1)

Top Down ViewПередняя часть

Задняя часть

Блокконд. InRow

Герметизациязадней части

Герметизацияпередней части

шкафNetShelter SX

Блокконд. InRow


Контейнерная герметизация может быть установлена дополнительно по мере необходимости


● Динамическое охлаждениелокализованное с нагрузкой

● Управление на уровне отдельнойстойки в режиме реальноговремени● Модульные масштабируемые

компоненты

Решение по защите ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ –всегда увеличение ЭФФЕКТИВНОСТИ

ИдентичныеИдентичные принципыпринципы проектированияпроектированияпозволяютпозволяют достичьдостичь двухдвух целейцелей одновременноодновременно

● Динамическое охлаждение локализованное с нагрузкой

● Управление на уровне отдельной стойки в режиме реального времени● Модульные

масштабируемые компоненты

Техничес

кие

решения для

HIGH DENSITYТехн

ические

решения

для

увеличен

ия

ЭФФЕКТИ

ВНОСТИ


apacity Management™

УвеличениеУвеличение эффективности эффективности ИТИТ--персоналомперсоналом с помощью с помощью Capacity ManagementCapacity Management

● Идентификация перегруженных и недогруженных областей центра обработки данных

● Минимизация сбоев и ошибокоператора с помощью превентивногомониторинга, контроля датчиков имикроклимата

● Быстрая адаптация в режиме реального времени в соответствии с изменяемыми потребностями электроснабжения и охлаждения


Capacity Manager™

Анализвоздушных потоковУстановка нового оборудования без перегрева и влияния на температурные режимы уже установленного оборудования. Модуляция изменений; анализ температуры, воздухопотоков, учет кондиционеров.

Физическоеразмещение оборудованияБыстрое определенниеопимального места для нового сервера, на основании требований по размещению в стойке, охлаждению и электропитанию.

Анализ конфигурацийМодель эффективности и сравнения альтернативных и существующих расстановок оборудования с помощью детального анализа

ЗаполнениешкафовПростой фронтальный вид для точного и детального представлению расположения оборудования

Доступные резервы ростаПонимание доступной емкости с помощью учета доступных ресурсов пространства, мощности, доступных розеток и сетевых портов, охлаждения, архитектуры центра обработки данных


ВиртуализацияДраматически изменяет требования к электропитанию и охлаждению.


ДОвиртуализации

IT

Legacy Legacy

power/cooling power/cooling

infrastructureinfrastructure

Двойной эффект от виртуализации с оптимизацией инфраструктуры

Счета за электичество

Пример расчета, используя Virtualization Energy Cost Calculator APC TradeOffTool™

ПОСЛЕвиртуализации

… не измененная инфраструктура электропитания

/охлаждения

экономииТолько после виртуализации

ITVirtualized

… после ОПТИМИЗАЦИИэлектропитания /охлаждения

Экономии

ITVirtualized

ITVirtualized

ITVirtualized

Период окупаемости: <4 лет


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effi

cien

cy

Power and cooling installation method

Загрузка IT

МодульнаяМодульная конструкция инженерной инфраструктуры позволяет конструкция инженерной инфраструктуры позволяет минимизировать потерю энергоэффективности при минимизировать потерю энергоэффективности при осуществлении виртуализации в ЦОДосуществлении виртуализации в ЦОД

Модульная конструкция при виртуализации

Эффектив-ность ЦОД

Виртуализация


2008 20182013

Data center efficiency

(DCiE)

90%

20%

Реалистичная оценка эффективности центров обработки данных

DCiEDCiE

DCiEDCiE

DCiEDCiE

30%

40%

50%

60%

70%

80%

80% 80% всехвсех центровцентров обработкиобработкиданныхданных находятсянаходятсянана указанномуказанном уровнеуровне


Точки роста эффективности инфраструктуры

$240,0004%4%Правильно подобранноемодульное оборудование дляэлектропитания и охлаждения

$1,490,00025%Возможная оптимизация от 47% до72% DCiE

$220,0005%25%

Динамический контрольсистемы охлаждения (VFD вентиляторы, насосы, чиллеры), Free Cooling.

$190,0004%8%Высокий КПД для ИБП

$250,0004%38%Экономайзеры, приводы спеременной частотой дляохлаждения

$590,0008%70%

Изменение кондиционированиязалов на внутрирядныерешения с динамическимизменением охлаждающейспособности

$$ экономия за 15 летна 100kW центре

обработки данных**DCiE

Потенциальноесокращениерасходов на

электроэнергиюУлучшение

(Baseline: Average of existing installed base)

**$$ values based on $.15 per kwhr electric cost, starting DCiE of 47%, ave density 8KW/rack


Как определить эффективность Вашего ЦОД

1 Примерная оценка

2 Индивидуальная оценка ЦОД

● Учитываются специфические особенности Вашего ЦОД

● Анализ всех возможностей оптимизации действующей инфраструктуры ЦОД

● В результате – нахождение оптимального по заданным Вами критериям варианта

Привлечение специалистов АРС

Интерактивные средства

● Автоматический расчет, используя модель Вашего ЦОД

● Ввод параметров Вашего ЦОД

● Рассчитывает функцию эффективности, стоимость электроэнергии, распределение потребления между системами питания/охлаждения/ИТ оборудованием

Самостоятельнаяоценка

Профессиональнаяэкспертиза


Интерактивные средства анализа

● Расчет влияния энергоэффективности ЦОД на экономию энергии

● Расчет влияния различных систем бесперебойного питания и охлаждения на энергоэффективность ЦОД

● Сравнение энергоэффективности различных моделей ИБП

● Расчет влияния различных вариантов построения инфраструктуры ЦОД на капитальные затраты

● Расчет требуемой мощности системы бесперебойного питания в зависимости от выбранной (используемой) ИТ-нагрузки

● Расчет влияния виртуализации серверов и плотности размещения оборудования на экономию электроэнергии и занимаемой площади

● Калькулятор применимости различных вариантов герметизации для ЦОД

● Влияние выбора различных систем питания постоянного и переменного тока на энергоэффективность ЦОД

ДоступныеДоступные калькуляторы для проведения самостоятельного калькуляторы для проведения самостоятельного анализа вариантов модернизации Вашего ЦОД: анализа вариантов модернизации Вашего ЦОД: httphttp://://tools.apc.comtools.apc.com


Вновь создаваемые Центры обработки данных илизоны ЦОД, могут быть построены с учетомсовременных требований. Большинство существующихЦОД обладают значительным потенциалом дляоптимизации и уменьшения текущих затрат, которыйможет быть идентифицирован в процессеобследования.

Как обеспечить оптимизацию для улучшения ROI ЦОД?

Необходимо идентифицировать и оптимизировать технические решения применяемые в ЦОД. Даже простые и доступные оптимизации, например, потоков воздуха, могут привести к заметному улучшению эффективности. Более действенный подход связанный с проектированием новых ЦОД и/или зон высокой плотности (на существующих площадках) с использованием правильно подобранных, высокоэффективных решений бесперебойного

питания и охлаждения.

Как я могу уменьшить потребление электроэнергии в ЦОД?

Если не было принято специальных мер, вероятно на 5-20% меньше, чем может быть; Оценить текущую эффективность возможно самостоятельно с помощью data center efficiency calculator или воспользоваться профессиональным сервисом APC data center efficiencyassessment

Какова эффективность моего ЦОД(серверной комнаты)?

Data center efficiencyРезюме


Ваши вопросы?

Владимир Приймак,менеджер по работе с корпоративными клиентами APC by Schneider Electric в Украине и Молдове

т. (044) [email protected]://it-times.com.ua

Documents

09.03.25 Efficient Enterprise