Сучасний погляд на ІТ-стійки, Журнал мережевих рішень
- Ключові слова :
- Кабельні системи
Від правильного вибору серверних стійок залежить, наскільки легко і зручно можна буде експлуатувати як центр обробки даних загалом, і окремі його підсистеми, включаючи ІТ-среду.
Чи багато уваги приділяється вибору стояків? Здавалося б, нічого складного немає: якщо щось відомо про ІТ-обладнання, що розміщується, замовляються стійки потрібної глибини, якщо невідомо, організується два ряди стійок — в одному менш глибокі, а в другому більш глибокі. Ось, начебто, і весь вибір. Але розглянемо ситуацію уважніше!
ІТ-СТІЙКИ: КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА
Серверна стійка – це металевий каркас, що встановлюється в ЦОД, серверних приміщеннях, комп'ютерних кімнатах та комунікаційних вузлах (див. рисунок 1). Його основне призначення полягає у надійному розміщенні серверів форм-фактора 19”.
Відповідно до стандарту Асоціації електронної промисловості (Energy Information Administration, EIA) каркас стійки має ширину 19″ (482,60 мм) та висоту, кратну 1,75″ (44,45 мм), або 1 юніту (1U), а крім того, оснащується рейками для встановлення модулів шириною 17 3/4” (450,85 мм). Стійка часто використовується для розміщення не тільки серверів, а й іншого ІТ-обладнання та мережевих пристроїв. Серверні стійки також називають серверними шафами, 19″-стійками, монтажними шафами тощо.
При виборі стійки для центру обробки даних слід враховувати такі основні фактори: систему охолодження, що використовується в ЦОД, схему організації повітряного потоку і загальне енергоспоживання обладнання.
ФАКТОР СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ
Сучасні обчислювальні комплекси з високою щільністю розміщення обладнання, такі як блейд-сервери виділяють велику кількість тепла і розміщуються в стійках. Тому необхідно чітко розуміти, яка роль приділяється останнім у загальній схемі охолодження серверного приміщення.
Вибір стійки залежить від методів охолодження, що застосовуються в ЦОД. Базовий рівень тепловиділення (кВт/стійка) змінюється в широких межах - від 4 до 12 кВт і більше, залежно від типу та щільності розміщення обладнання. Але часто зустрічається навантаження і 20 кВт на стійку. Для деякого сучасного обладнання досяжна планка 50 кВт на стійку.
Якщо в центрі обробки даних реалізовано повітряне охолодження (сервери обдуваються повітрям), для досягнення максимально можливого повітряного потоку необхідно вибирати стійки з максимальною перфорацією (див. Рисунок 2). Причому чим вища потужність стійки, тим важливіша загальна площа перфорації (сьогодні вона сягає 90%).
Якщо ж система охолодження рідинна або вбудована в стійку, то сама шафа, безумовно, має бути герметичною. Зазначимо, що в міру зростання щільності розміщення серверів та поширення ресурсомістких додатків модулі рідинного охолодження використовуються дедалі частіше. Одна з основних переваг таких автономних модулів (як і вбудованої в шафу системи повітряного охолодження) полягає в тому, що вони не впливають (або мають мінімальний вплив) на роботу систем вентиляції та кондиціювання, що використовуються на об'єкті, і на мікроклімат у приміщенні.
Подібні рішення, як правило, не використовуються в традиційних ЦОД, де є надійна прецизійна система охолодження залу, проте вони дуже корисні, коли невелика кількість ІТ-стійок розміщується не в ЦОД або серверній, а в приміщенні іншого призначення. Це може бути офіс, склад, щитова і т. д. Додамо, що у будь-якому випадку необхідно зробитиспеціальні заходи для відведення відпрацьованого тепла.
ОБЛІК ГАБАРИТІВ
Внутрішній простір серверної стійки має бути достатньо об'ємним, щоб можна було встановити не тільки наявні ІТ-пристрої, а й інженерне обладнання (наприклад, блоки живлення та блоки розподілу живлення), а також розмістити кабельну проводку. Висота обладнання вимірюється у стандартних модулях (Rack Unit, U). Один U має висоту 1,75″ (44,45 мм).
Необхідно залишити місце для майбутнього розширення та розміщення додаткової техніки, а також аксесуарів: пристроїв для моніторингу навколишнього середовища, обладнання для дистанційного керування живлення, стійкових LCD-моніторів, KVM-панелей та резервних акумуляторів.
Наприклад, якщо необхідно встановити 20 серверів по 2U, то, швидше за все, знадобиться стійка заввишки не менше 45U, щоб у неї можна було поставити ще комутаційну панель 1U, і резервну батарею 2U. Якщо ж через обмеження по висоті дане обладнання потрібно вмістити в типову стійку 42U, рекомендується придбати одразу дві стійки по 42U.
Внутрішня висота стійки вимірюється від найвищої точки бічних напрямних до нижнього шасі. Внутрішня глибина відповідає відстані між передніми та задніми дверима, а внутрішня ширина – відстані між бічними панелями. Перевірте зовнішні розміри стійки та переконайтеся, що вона поміститься у відведений для неї простір і не застрягне у дверних отворах (якщо конструкція нерозбірна). Переконайтесь у дотриманні всіх вимог безпеки.
Крім того, при розміщенні обладнання всередині стійки слід дотримуватися загального правила: те, що важче, встановлювати в нижній частині, щоб запобігти неправильному розподілу ваги та забезпечити максимально низьке положенняцентру ваги стійки, що, своєю чергою, підвищить її стійкість.
Щоб забезпечити доступ до обладнання для його обслуговування, необхідно заздалегідь чітко спланувати, які пристрої встановлюватимуться у передній та задній частинах стійки.
СТІЙКОВІ ОПЦІЇ ЯК СПОСІБ ІНДИВІДУАЛІЗАЦІЇ КОНСТРУКЦІЇ
Більшість вендорів надає для ІТ-стійок безліч аксесуарів власного виробництва, за допомогою яких можна забезпечити відповідність вимогам, що висуваються до стійки.
Зокрема, для розміщення та організації більш простого доступу до деяких видів обладнання можуть бути використані полиці. Зазвичай пропонуються кілька варіантів розміщення серверних полиць, у тому числі з настроюваним або фіксованим положенням і кріпленням по чотирьох точках, полиці на санках з клавіатурою та кріпленням по двох точках, вентильовані, високоміцні або консольні полиці, а також універсальні. Глибина серверної полиці має бути на 6″ менше, ніж стійки. Наприклад, якщо відповідний розмір останньої 30″, то потрібна полиця завглибшки 24″.
Верхні панелі (стеля стійки) захищають обладнання від пилу та сміття. Доступні опції включають перфоровані отвори для забезпечення додаткової вентиляції, герметичні отвори для організації кабельної інфраструктури, а також кріплення для вентиляторів, що викидають відпрацьоване тепло. Бічні панелі забезпечують додаткову безпеку і зазвичай пропонуються в кількох варіантах: цілісні незнімні панелі, цілісні панелі знімні і цілісні панелі з вентиляторами.
Більшість стійок оснащується двома наборами рейок. Майже всі виробники пропонують можливість вибору між універсальними рейками для встановлення обладнання та рейками стандарту EIA. Універсальні рейкирозраховані на мережне та серверне обладнання розміром 19″ EIA. Рейки стандарту EIA підтримують мережне та деяке серверне обладнання розміром 19″ EIA. Незалежно від того, чи оснащуються рейки квадратними або нарізними отворами, вони відповідають стандарту ANSI/EIA-310-D (1992 рік). Більшість виробників серверних стійок рекомендують використовувати рейки з квадратними отворами та клітковими гайками – нині ними оснащуються майже всі стандартні стійки.
Доступні варіанти ніжок включають: висувні ніжки для стабілізації середньо-і високонавантажених стійок; ролики, що приєднуються до нижньої частини стійок для зручного переміщення; рівні, що застосовуються спільно з роликами для забезпечення рівного положення стійки після переміщення.
ІТ-СТІЙКИ OPEN RACK
Якийсь час тому компанія Facebook анонсувала проект Open Compute Project, покликаний сприяти розробці відкритих специфікацій обладнання для центрів обробки даних. Метою його є впровадження нового стандарту проектування серверних стійок для ЦОД із гіперскалярною архітектурою. Наприкінці 2012 року спільнота Open Compute Project навіть випустила посібник із проектування в рамках Open Rack, де містяться специфікації та рекомендації, на підставі яких виробники ІТ-обладнання можуть розробляти системи, сумісні зі стандартом Open Rack.
Open Rack (див. малюнок 3) передбачає використання серверних слотів шириною 21″, тобто ширше ніж звичні 19″, які вважаються галузевим стандартом. Більш широкий форм-фактор дозволяє використовувати додатковий простір для поліпшеного керування температурним режимом, розміщення кабелів та пристроїв живлення.
Однією з ключових інновацій є схемарозподілу живлення: всі блоки живлення винесені в спеціальну секцію (power shelf), тому тепер не потрібно розміщувати їх у сервері. Отже, харчування фактично реалізується лише на рівні стойки.
Відповідно до загальної тенденції збільшення розміру стійки на зміну класичному юніту приходить секція заввишки 48 мм, названа OpenU. Посібник із проектування містить специфікації як для стандартної одинарної стійки, так і для потрійної (triplet), розробленої Facebook для свого ЦОД, що знаходиться в Прайнвіллі, штат Орегон. Кожна стійка має кілька секцій розміром 10 OpenU, що дозволяють виробникам обладнання кастомізувати сервери та пристрої зберігання даних.
Поточна версія Open Rack передбачає три секції 13×OpenU та одну розміром 2×OpenU для встановлення комутаторів. Три секції 13×OpenU розділені на секцію живлення 3×OpenU та «секцію інновацій» 10×OpenU, призначену для встановлення ІТ-обладнання.
Блоки розподілу живлення розміщуються в бічній частині стійки, причому живлення може здійснюватися від змінного, так і від постійного струму. Блоки підключаються до електромережі ЦОД і розподіляють потужність за трьома секціями живлення, розташованими поруч із «секціями інновацій». Кожна з цих трьох секцій містить сім блоків живлення з можливістю гарячої заміни, яку можна виконувати з холодного коридору ЦОД (cold aisle). Далі живлення розподіляється по трьох шин з напругою 12 В, підведеним до «секцій інновацій».
"Секція інновацій" призначена для розміщення ІТ-обладнання. Шина живлення знаходиться в задній частині секції, тому обладнання легко встановлювати і обслуговувати спереду, тобто з холодного коридору. З боків стійки розташовуються кутові кріплення, призначені для ІТ-обладнання.
Кабельні секції розташовуються в передній частині стійки, що дозволяє здійснювати їхнє технічне обслуговування, не входячи в гарячі коридори ЦОД. Кабелі розміщуються в захищених зонах у бічних частинах стійки, щоб їх не можна було пошкодити під час вилучення ІТ-обладнання.
Загалом стійки Open Rack — це щось середнє між відкритою стійкою у звичному для нас розумінні та телекомунікаційною шафою. Безумовно, за минулі роки накопичено чималий досвід, щоб модернізувати один із найбільш фундаментальних елементів центру обробки даних – стійку для ІТ-обладнання. І створюючи Open Rack, фахівці з Facebook саме на нього спиралися. Фактично, маючи необхідні ресурси, вони вкладають кошти у розробку нового концепту ІТ-стійки, який, на їхню думку, дозволить більш ефективно використати доступний внутрішній простір, а також забезпечить певний потенціал для реалізації енергозберігаючих ідей.
За своїм задумом це схоже на підхід Google до побудови центрів обробки даних: впроваджуючи інноваційні технології охолодження, реалізуючи фрикулінг, скорочуючи PUE всіма доступними способами, компанія-гігант сприяє розвитку галузі. І такий підхід діє! Після того як кілька років тому Google представила професійній спільноті деякі свої технології та оприлюднила дані про досягнутий з їх допомогою рівень енергозбереження, на світ з'явилася ціла низка проектів, де показники економії енергії виявилися не менш вражаючими.
Такі наслідки може мати і висунута Facebook ідея оптимізації простору та інфраструктури в ЦОД. Посібник для виробників ІТ-обладнання, що розробляється, закликає задуматися про новий формат, крім звичного форм-фактора. При цьому, слід зазначити, у звичний світ ІТвносяться принципові корективи: зміна стандарту ширини ІТ-обладнання та висоти юніту.
ПІДБИВАЮЧИ ПІДСУМКИ
Таким чином, від правильного вибору серверних стійок залежать простота і зручність експлуатації центру обробки даних в цілому, так і окремих його підсистем, включаючи ІТ-середовище.
А облік факторів правильного охолодження серверного обладнання і надає прямий вплив на надійність роботи ІТ-обладнання.
Всі перелічені поради та рекомендації, безумовно, більшою мірою відносяться до корпоративних ЦОД, де стійки призначаються для встановлення конкретного та, як правило, заздалегідь відомого ІТ-обладнання. Однак вони такі ж корисні і у разі звернення до послуг тих комерційних ЦОД, які надають клієнтам можливість завезення власного ІТ-обладнання разом із стійками. Нарешті, їх можна як загальний всім КЦОД підхід до вибору стійок для конкретного машинного залу.
Поділіться матеріалом з колегами та друзями