Optimalizace chlazení datacenter FORPSI

V nově budovaných datových centrech je snahou vyhnout se nejčastějším nedostatkům v efektivitě správy této IT infrastruktury. Jejich manažeři se proto soustřeďují na optimalizaci spotřeby energií - využívají redundantní napájení, výkonnou klimatizaci a dostupné prostředky pro zabezpečení včetně nástrojů DCIM.

Skupina Aruba disponuje osmi datovými centry rozmístěnými na území celé Evropy. Nejnovější datacentrum v Ponte San Pietro poblíž Milána bylo otevřeno v říjnu 2017. Jen toto globální cloud datacentrum s rozlohou 17,5 tis. m2 má kapacitu pro umístění až 165000 fyzických serverů. Jeho vybavení a zabezpečení odpovídá nejvyšší úrovni certifikace datacenter Rating 4.

Odborníci skupiny Aruba jsou však mnohdy postaveni před ještě složitější úkoly, než je výstavba datových center projektovaných podle nejnovějších poznatků vědy a techniky. V provozu jsou v rámci skupiny totiž také datacentra, jejichž historie je spjata s počátky poskytování hostingu.

Infrastruktura, která je v provozu desetiletí, je logicky provázena zátěží minulosti, kdy zajištění dostupnosti služeb mělo prioritu, někdy i za cenu efektivity provozu.

Pošumavské centrum

Počátky vlastního datového centra, které společnost INTERNET CZ provozuje pod značkou FORPSI, se datují do roku 2001, kdy potřeba provozovat technologie tam, kde působí techničtí pracovníci, byla důvodem pro zřízení provozního sídla v objektu bývalé školy ve Ktiši v okrese Prachatice.

V roce 2005 zde pak byl rekonstruován a přeměněn v datacentrum objekt původně určený k jiným účelům. Moderní technologické centrum v pošumavské obci je dnes ve virtuálním prostoru cílem i východiskem pro statisíce zákazníků z celého světa, kteří denně využívají služeb pod značkou FORPSI.

V datacentru FORPSI s kapacitou přes 5000 fyzických serverů byly využity redundantní systémy napájení, zásobování energiemi a moderní prostředky technického zabezpečení.

Datacentrum disponuje dvěma sály stejné velikosti:

• Sál A je chlazen za pomoci tří klimatizačních jednotek Emerson prostřednictvím vnitřní cirkulace vzduchu. Původně byly využity dvě jednotky a třetí byla spíše rezervní, jednotky se střídaly. V současné době jsou z důvodu zvýšení potřeby výkonu zapojeny již všechny tři. V srpnu byla přidána čtvrtá klimatizační jednotka.

• Sál B je klimatizován šesti klimatizačními jednotkami Stulz, které se střídají. Zde a v sálech elektrických rozvaděčů a UPS je instalován systém Free Cooling, který při nižších venkovních teplotách umožňuje přímé chlazení klimatizovaných prostor chladnějším venkovním vzduchem. Dochází tak ke snižování spotřeby elektrické energie a zmírnění dopadu na životní prostředí.

Jak na úspory energií

Efektivita využití elektrické energie se v datových centrech obvykle vyjadřuje pomocí hodnoty PUE (Power Usage Effectiveness), která je podílem celkového objemu energie a objemu energie potřebné pro samotné výpočetní zařízení.

Ideální hodnota 1,0 by nastala v případě, kdy by byla veškerá energie spotřebovávána hardwarem. V posledním veřejně dostupném průzkumu z roku 2013 na téma PUE uvedlo 41% vedoucích IT oddělení, že PUE v jejich datových centrech bylo vyšší nebo rovno hodnotě 2,0. Průměrná hodnota PUE pak dosahovala 2,53.

Jak ukazují zjištěné hodnoty PUE v datacentru Ktiš (datový sál A asi 1,7 a datový sál B cca 1,4), zvyšuje systém Free Cooling efektivitu využití energie cca o 10 procentních bodů.

Přesto nemohli být technici FORPSI s efektivitou chlazení technologií v datových sálech bez výhrady spokojeni.

Princip teplé a studené uličky

Jednou z možností optimalizace chlazení je využití známého principu teplé a studené uličky. Jde o kontrolované směrování chladícího vzduchu k jednotlivým zařízením tak, aby nedocházelo ke smíchání chladícího vzduchu se vzduchem již ohřátým. Jedním z nejpoužívanějších řešení je zastřešit rozvaděče a oddělit prostor mezi nimi od okolí posuvnými dveřmi.

Pak je možné do prostoru mezi rozvaděč dopravovat studený vzduch a teplý vypouštět do okolí (kde ho nasává klimatizace a vrací zpět mezi rozvaděče). Tomuto uspořádání se říká studená ulička. Teplá ulička má princip opačný, tedy zásobník studeného vzduchu je okolo rozvaděčů a teplý vzduch se shromažďuje mezi nimi.

Také v datacentru ve Ktiši se potvrdilo, že navýšení výkonu je v případě stávajícího datového centra komplikovanější než při výstavbě centra na zelené louce. Většinou jsou nutné stavební úpravy, které znamenají další zvýšení investičních nákladů.

Zkonstruování studené uličky je však ve srovnání s pořízením další klimatizační jednotky řádově levnější. Zatímco náklady na pořízení systému studené a teplé uličky představují asi 200 tisíc Kč a znamenají úspory spotřeby elektrické energie, cena dodatečné klimatizační jednotky je dvojnásobná, přičemž nezahrnuje náklady na montáž a na stavební úpravy.

Potvrzení teorie

Původně byly servery v obou sálech datacentra FORPSI uloženy částečně na policích a částečně v racku, takže vytvoření studené uličky nebylo možné, musel se chladit celý prostor sálu a stále docházelo k neefektivnímu míchání horkého a studeného vzduchu.

Koncem roku 2020 ale byly splněny podmínky pro realizaci první studené uličky v sále A datacentra. Byly doplněny datové skříně na celou šířku sálu, takže bylo možné první studenou uličku konečně zřídit.

Na základě pozitivních zkušeností z provozu se pracovníci datového centra FORPSI rozhodli řešení formou využití teplých a studených uliček realizovat letos v květnu také v sále B. Efekt zřízení studené uličky na spotřebu energie je obtížně vyčíslitelný.

Působí zde řada dalších vlivů, jejichž účinek nelze oddělit. Například s rostoucím počtem roste výkon serverů a tedy i výkon a spotřeba klimatizačních jednotek, vzhledem k použití chladicího systému Free Cooling hraje roli také kolísání venkovní teploty apod.

První zkušenosti však přesto ukazují, že využití tohoto principu vedlo také v datacentru INTERNET CZ v Ktiši ke snížení spotřeby energií a ke zvýšení efektivnosti chlazení.

Článek FORPSI ze dne pondělí 18. ledna 2021

Další články od FORPSI