هزینه‌های زیاد و در حال رشد تامین انرژی، توان مصرفی و كاهش حرارت در مراكزداده، شركت‌ها را وادار به در پیش گرفتن راهکارهای مختلف سرمایشی و در عین حال افزایش كارایی كرده است. یكی از آخرین روشهای استفاده شده برای خنك‌سازی سرورها استفاده از هوای سرد است. در این طرح كه متكی به گردش هوای سرد اطراف سرورها است، اتاق‌های كامپیوتری تهویه هوا (CRAC) در اطراف سرورها و رك‌های مراكزداده تعبیه شده و هوای سرد را با قدرت زیاد به محیط پمپاژ می‌كند. در این روش، سرورها این هوای سرد را با هوای گرم درون خود جابه‌جا كرده و به این طریق به سرمایش سخت‌افزار كمك می‌كنند.
این روش كه به chaos نیز معروف است، دارای برخی معایب است که عبارتند از:
- ایجاد چرخه: هوای گرم خارج شده از سرورها طی گردش هوای پرفشار اطراف سرور دوباره به درون سرورها برمی‌گردد و طی چندین چرخش، هوای سرد نیز گرم‌تر خواهد شد.
- طبقه‌بندی هوا: هوای سرد به طور ذاتی به خاطر جرم سنگینش تمایل به سطوح پایینتر دارد و هوای گرم بیشتر سطوح بالایی را در بر می‌گیرد. بنابراین در این روش هوای سرد بیشتر نزدیك به كف مركزداده بوده و می‌تواند تجهیزات پایینتر را خنك كند.
- برگرداندن هوا: بر اثر فشاری كه اتاق‌های پمپاژ هوای سرد به محیط انجام می‌دهند، ممكن است هوای گرم در حال خارج شدن از سرورها برگردانده (Bypass) شود. بنابراین بدون اینكه گردش هوای گرم و سرد در درون رك‌ها یا سرورها صورت بگیرد، فقط محیط بیرونی سرد خواهد بود.
برای برطرف‌سازی مشكلات اشاره شده، شركت‌ها به سرعت دست به كار شده و راهروهای هوای گرم/سرد را طراحی و اجرا كردند. در این طراحی، هوای سرد از راهروی جلویی وارد ردیفی از رك‌ها و سرورها شده و هوای گرم از پشت سر آن‌ها خارج می‌شود. با این روش، امكان تداخل هوای گرم با هوای سرد و تاثیرگذاری روی یكدیگر منتفی خواهد شد. در این طرح اگرچه بهبودهایی نسبت به طرح قبلی حاصل شده است ولی راهکار راهروی هوای گرم و سرد نسبت به روشهای کنونی كمی بیشتر به خنك شدن سرورها كمك می‌كند. چون در هر دو راهکار به هوای آزاد اجازه دادیم شود در اطراف مركزداده گردش كند و این اصلاً خوب نیست. این كاستی در نهایت موجب به وجود آمدن نسل جدیدی از طراحی‌های سرمایشی هوازی محصور شد. طراحی‌هایی كه در آن‌ها هوا بهطور كامل محصور و سازمان‌دهی شده است و جریان هواهای گرم و سرد كنترل می‌شود. برای مثال، رك‌ها در سازه‌های آهنی (اتاقک فلزی) بهطور كامل پوشش داده شده و هوای گرم بهطور كامل از درون این محفظه (اتاقک) به بیرون منتقل و تحویل CRAC می‌شود و از طرف دیگر هوای سرد وارد اتاقک خواهد شد. این راهکار فواید زیادی دارد:
- بهبود كارایی سیستم سرمایشی: با جلوگیری از تداخل هوای گرم و سرد یا بازگشت هوای گرم به درون هوای سرد اطراف سرورها و رك‌ها، به گردش موثر هوای سرد در اطراف مركزداده كمك می‌شود و دیگر جریانی بیهوده از هوای گرم و سرد كه كارایی و قدرت خنك‌كنندگی چندانی ندارد در مركزداده نخواهیم داشت.
- افزایش قابلیت اطمینان: در معرض هوای گرم قرار نگرفتن تجهیزات سرور به صورت بالقوه به افزایش ضریب ایمنی و قابلیت اطمینان مركزداده كمك می‌كند. گرمای بیش از حد موجب بالا رفتن درجه حرارت سخت‌افزار از حد مجاز و در نهایت سوختن یا خاموش شدن سرور می‌شود.
- كاهش هزینه‌های انرژی: تحقیقات نشان می‌دهد با جداسازی هوای گرم و سرد و استفاده از محفظه‌ها برای سازمان‌دهی این دو هوا، تا 16 درصد در مصرف برق اتاقك‌های CRAC صرفه‌جویی می‌شود.
- انعطاف‌پذیری در طراحی لایه‌ای: شركت‌های سازنده مراكزداده در هنگام استفاده از راهروهای هوای گرم/ سرد ناچار بودند كه سرورها و رك‌ها را به صورت ردیفی در كنار هم و وسط یك فضای باز مركزداده قرار دهند، كه اصلاً طراحی خوبی نیست. در راهکارهای محفظه‌ای (اتاقکی) دیگر نیاز به این نوع طراحی ردیفی رك‌ها نیست و می‌توان رك‌ها و سرورها را موثرتر و انعطاف‌پذیرتر كنار یكدیگر تعبیه كرد.
با وجود ارائه راهکارهای سرمایشی مبتنی بر هوای سرد كنترل شده و مهار شده، متاسفانه هنوز شركت‌های سازنده مركزداده رو به استفاده از شیوه‌های سنتی می‌آورند و یك سالن بزرگ را ساخته و بخشی از آن را به اتاق اطلاعات اختصاص می‌دهند و از مابقی فضا برای چینش رك‌ها استفاده می‌كنند. ساخت مراكزداده با شیوه‌های سنتی مشكلات عدیده‌ای به همراه دارد. به عنوان مثال، كاهش یا افزایش سیستمهای سرمایشی می‌تواند هزینه‌های سربار عملیاتی زیادی برای شركت ایجاد كند. در این وضعیت، علاوه بر هدر رفتن سرمایه‌های مادی و زمانی، ممكن است برای توسعه مركزداده یا افزایش ظرفیت محاسباتی آن، با محدودیت‌هایی روبرو بود.
همچنین طراحی‌های سنتی منجر به چیده شدن رك‌ها در كنار هم می‌شود، به طوری كه امكان بازرسی یا تعمیر آن‌ها نیست یا آن‌قدر از طراحی‌های پیچیده برای فضاهای كم استفاده خواهد شد كه در نهایت منجر به كاهش كارایی می‌شود. بنابراین، به جای استفاده از طراحی‌های سنتی كه ابتدا اتاق مركزداده را ساخته و سپس رك‌ها جاسازی می‌شوند، طراحی‌های جدید مركزداده مبتنی بر چینش رك‌ها به بهترین نحو ممكن و انتخاب كارآمدترین حالت‌های استفاده از انواع رك‌ها و سپس ساختن اتاق مركزداده در اطراف رك‌ها است. در مرحله بعد نیز سیستمهای سرمایشی و تجهیزات زیرساختی به مركزداده افزوده می‌شوند. نتیجه این‌گونه طراحی‌های كاهش هزینه‌های سرمایش یا هزینه‌های بهره‌وری مركزداده است و نیازمند یافتن راه‌حل‌های پیچیده‌ای برای افزایش كارایی نخواهیم بود. در ادامه، چندین نكته برای علاقه‌مندان استفاده از طراحی‌های مبتنی بر رك و اتاقکهای مهار هوا بیان می‌كنیم:
جمع‌آوری نیازمندی‌ها
مزیت اصلی طراحی مرکزداده در اطراف رک‌های سرور این است که به شما اجازه می‌دهد تمامی نیازهای فنی و تجاری را مدنظر قرار دهید و پیاده‌سازی کنید. بنابراین در اولین گامهای طراحی مرکزداده باید این نیازمندی‌ها را یافته و در مورد آن‌ها تصمیم‌گیری کنید. برخی از حیاتی‌ترین این نیازها تراکم تامین برق، بودجه و محل استقرار مرکز داده است.
تصمیم‌گیری میان اتاقکهای فعال یا غیرفعال
در اغلب طرح‌های سرمایشی از راهکار مهارکردن هوای غیرفعال استفاده می‌شود. در این روش، سخت‌افزار سرور دارای اگزوزها و فن‌هایی برای تهویه هوای گرم و رانش آن به بیرون از محفظه و ورود جریان هوای سرد است. اما گاهی اوقات نیاز به افزودن فن‌های قوی به عنوان مکمل وجود دارد، زیرا جریان هوا به خوبی صورت نمی‌گیرد یا هوای گرم دوباره به درون اتاقکهای شامل رک و سرور بازمیگردد.
تصمیم‌گیری در مورد سیستم سرمایش ردیفی یا رک‌های طبقه‌بندی
هر دو روش، کارآمد و دارای قابلیت‌های سرمایشی با تراکم بالا هستند ولی روش طبقه‌بندی رک‌ها دارای مصرف انرژی کمتر و هزینه بالاتر است. هر شرکت باید براساس نیازها و طراحی‌های خود یک روش را انتخاب کند.
تصمیم‌گیری میان راهروی سرد یا راهروی گرم
اگر راهکار شما ایجاد راهروهای سرد حفاظت شده باشد و تصمیم بگیرید که هوای گرم به صورت آزادانه در محوطه مرکزداده در چرخش باشد، ممکن است این گرما باعث اذیت کارکنان و بازدیدکنندگان سرورها و رک‌ها شود. هوای سرد برای کارکنان و گروه متخصص نگهداری مرکزداده مطلوب‌تر است. از سوی دیگر، راهروهای هوای گرم مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند و برای شرکت‌هایی که می‌خواهند هزینه کمتری صرف کنند، بهترین گزینه است. در نهایت، شما باید تصمیم بگیرید که راهروی سرد یا راهروی گرم نیاز دارید.
انجام محاسبات دینامیک سیالات
وقتی تعیین کردید از چه نوع اتاقک‌ها و رک‌ها، راهکارهای مهار هوا؛ طراحی اتاق سرور و سیستم سرمایشی استفاده خواهید کرد، باید به سراغ محاسبات و تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات (CFD) مربوط به جریان هوای سرد و گرم بروید. برای این کار، باید از نرم‌افزارهای مهندسی پیشرفته‌ای برای مدل‌سازی جریان‌ها و یافتن کاستی‌ها و نواقص طرح‌های مرکزداده پیشنهادی استفاده کنید.
نتیجه‌گیری
یکی از جدیدترین روشهای طراحی مراکزداده خنک، ساختن اتاقک‌هایی برای مهار هوای اطراف رک و سرور و طراحی‌های مبتنی بر رک‌ها است. به این معنی که ابتدا رک‌ها و سرورها مستقر می‌شوند و بعد در اطراف آن‌ها یک اتاقک کاملاً ایزوله ساخته می‌شود تا هوای گرم به صورت کامل به بیرون منتقل شده و هوای سرد از سوی دیگر وارد اتاقک شود. این راهکار مزایای زیادی دارد و امکان توسعه و افزودن انواع قابلیت‌های فنی را روی مرکزداده فراهم می‌کند.
دیدگاه خود را بنویسید