ساده‌­ترین راه سرمایشی مرکز داده شامل نصب سیستم سرمایش است که هوای سرد تولید شده را در اتاق سرور به گردش می­آورد (یا به اصطلاح فنی سیرکوله هوا را انجام می­دهد). 

اما در صورتی که برای شما صرفه­‌جویی اقتصادی مهم است (حداقل در یک دوره زمانی بلندمدت)؛ ممکن است نصب مبدل هوایی برای هر رک گزینه مناسب‌تری باشد. گزینه­‌ اخیر به عنوان Rear Rack Cooling یا «سیستم سرمایش خنک‌کننده پشت رک» شناخته می‌­شود و شامل مزایای بیشتری در مقایسه با سیستم‌­های سرمایش سنتی هوازی و مرسوم در مراکز داده است؛ خصوصا در زمینه بازدهی مصرف انرژی، برتری‌های آشکاری دارند.

در این مطلب، می‌خواهیم به این موضوع بپردازیم که سیستم‌­های سرمایش پشت رک چگونه کار می­‌کنند و چه دلایلی موجب می­‌شود شما این سیستم‌­ها را در مراکز داده خود، با هدف ارتقای رویکرد سرمایشی به عنوان سیستم سرمایش انتخاب کنید؟

سیستم سرمایش خنک­‌کننده پشت رک در دیتاسنترها چیست؟

این سیستم سرمایش مستلزم نصب مبدل­های سرمایشی هوا در پشت رک­های دیتاسنتر است و به صورت مستقیم برای خنک کردن سرورهای داخل هر رک استفاده می­‌شود.

در سیستم خنک‌­کننده پشت رک، هر رک به یک مبدل سرمایشی هوا مجهز می­‌شود که در زمان کارکرد رک، این مبدل هوا شروع به وزیدن هوای سرد به درون رک و خروج هوای گرم از محفظه رک می‌­کند.

سیستم سرمایش خنک‌کننده پشت در برابر سیستم سرمایش CRAC در برابر سرمایش مستقیم روی تراشه

سیستم سرمایش از پشت رک متفاوت از سیستم­های سرمایش مرسوم هوا در مرکز داده است که به­‌عنوان سیستم تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر یا به اختصار CRAC شناخته می­‌شود. زیرا به جای دمیدن هوای سرد به داخل فضای اتاق سرور، خنک‌­کننده‌­های پشت رک، تجهیزاتی را که بیشترین میزان حرارت را تولید می­کنند؛ هدف قرار می­‌دهند.

به مفهوم بهتر خنک­‌کننده پشت رک، شبیه به سیستم‌های خنک­‌کننده مستقیم تراشه­‌ها (Direct-to-Chip Cooling) است که مایع را اطراف CPU یا منابع تولید حرارت درون سرورها، به گردش در می­‌آورند. این یک روش دیگری برای جذب حرارت از تجهیزاتی است که بیشترین حرارت را به‌­صورت متمرکز تولید می­‌کنند.

البته، سیستم­‌های خنک‌­کننده مستقیم تراشه­‌ها گران هستند. زیرا این سیستم‌­ها از سیال سرمایشی خاص و سیرکولاتورهای مخصوصی استفاده می­‌کنند. اگر شما می­‌خواهید که منابع سرمایشی را مستقیما به سمت منابع حرارتی هدایت کنید، اما بودجه کافی برای تامین خنک‌­کننده مستقیم تراشه ندارید، خنک­‌کننده پشت رک بهترین گزینه است.

مزیت سیستم سرمایش خنک‌­کننده پشت رک

مهم­ترین مزیت سیستم سرمایش خنک­‌کننده پشت رک این است که راندمان انرژی بیشتری را از هوای سرد ایجاد شده مهیا می‌­سازد. در سیستم سرمایش تهویه مطبوع مرکز داده (اتاق کامپیوتر) CRAC، حجم بیشتر هوایی که به داخل اتاق سرور دمیده می‌­شود؛ اتلاف می‌­گردد. زیرا که این هوا در تماس مستقیم با تجهیزاتی که تولید حرارت می‌­کنند، قرار نمی‌گیرد. در عوض، یک سیستم سرمایش خنک­‌کننده پشت رک، سرورها را در یک محدوده مشخص هدف قرار می­‌دهد و تلفات سرمایش را کاهش می­‌دهد.

سیستم سرمایش خنک‌­کننده پشت رک نیز می­‌تواند راندمان مصرف انرژی مرکزداده را افزایش دهد زیرا مجموعه فن­‌ها و مبدل­‌های هوا می‌توانند در مواقع غیرفعال بودن رک یا در مواقعی که رک به­‌صورت کامل در حال استفاده نیست با دور کم یا در وضعیت خاموش قرار بگیرد.

سیستم‌­های سرمایش CRAC در حالت عادی این قابلیت را نداشته و اگر شما هیچ سروری در حال کار نداشته باشید نیز ممکن است کل سیستم سرمایش CRAC نیاز به روشن ماندن داشته باشد. حتی در زمان­‌هایی که تولید حرارت در حداقل میزان ممکن است؛ نیز این اتفاق می­افتد.

در نتیجه، خنک­‌کننده­ی پشت رک یک سیستم به نسبت ارزان‌­تر از سیستم خنک­‌کننده مستقیم تراشه با مایع است (حداقل زمانی که از نظر هزینه‌­ی اولیه برآورد می­‌شود). در کارکردهای طولانی­‌مدت، سیستم‌­های سرمایش مستقیم با مایع می­‌تواند هزینه‌­های کمتری تولید کند، چرا که به انرژی کمتری برای کارکرد نیاز دارد.

چالش‌­های سیستم سرمایش خنک‌­کننده­‌ی پشت رک

هر چند که سیستم سرمایش پشت رک دارای مزایای زیادی است اما برخی موانع بالقوه برای اجرای آن در مراکز داده وجود دارد، این چالش‌­ها شامل موارد زیر می‌شود:

  • تعداد مبدل­‌های هوای بیشتر: زیرا هر رک به تعویض­‌کننده‌­ی هوا (مبدل هوا) مربوط به خودش نیاز دارد و این سبب تعمیر و نگهداری تعداد مبدل بیشتر در مقایسه با سیستم هوایی CRAC می­‌شود.
  • عدم وجود سیستم جایگزین (Backup): در این سیستم در اکثر موارد، هر رک به وسیله­ ی یک مبدل هوا در پشت رک خنک می‌­شود و در صورتی که این (تعویض‌­کننده) مبدل هوا از کار بیفتد، ممکن است دمای رک به شدت و سرعت بالا رفته و موجب بروز مشکلاتی شود.

سیستم­های تهویه­‌ی اتاق کامپیوتر (CRAC) کمتر با این موضوع درگیر خواهند بود، چرا که تجهیزات، تعویض هوای بیشتری دارند و در صورت بروز مشکل در یکی از تجهیزات، دیگر مبدل­‌های هوا در مدار باقی خواهند ماند.

  • مصرف انرژی: هر چند که سیستم سرمایش پشت رک مزایایی در صرفه­جویی مصرف انرژی دارد اما بازدهی این سیستم کمتر از سیستم سرمایش با مایع خنک­کننده است. به این خاطر که liquid cooling به انرژی بسیار پایین و حداقلی برای کارکردن نیاز دارد و اما سیستم سرمایش خنک‌کننده‌ی پشت رک وابسته به مبدل‌هایی هستند که مصرف انرژی قابل توجهی دارند.
  • فضای اشغال شده زیاد: سیستم سرمایش پشت رک، فضای بیشتری از دیتاسنترها اشغال می­کند، البته نه فقط به خاطر سیستم مبدل که پشت رک متصل می­شود، بلکه به خاطر فضای اشغال شده­ی مسیر لوله­کشی که مبدل­های این سیستم را پشتیبانی می­کنند. در نتیجه این سیستم فضای دسترسی برای تجهیزات آی­تی را کم می­کند.

در چه مواقعی باید از سیستم سرمایش پشت رک استفاده کنیم؟

اگر به دنبال افزایش راندمان مصرف انرژی در مرکزداده هستید اما بودجه کافی یا زمان کافی برای بهره‌­گیری از سیستم سرمایش پیشرفته ندارید (مانند سیستم‌­های سرمایش مستقیم تراشه‌­ها یا سرمایش مایع غوطه­‌وری)، سیستم سرمایش پشت رک یک انتخاب خوب خواهد بود.

این سیستم بازدهی بیشتری داشته و از سیستم­های سرمایش صنعتی که هوای سرد را وارد اتاق کامپیوتر می­‌کنند؛ کارآمدتر هستند. همچنین ارزان‌­تر بوده و نسبت به سیستم سرمایش با مایع، پیچیدگی نصب کمتری دارد.

به عبارت دیگر، اگر روی نتایج یک دوره­ی درازمدت چند ساله تمرکز کنید؛ در سیستم‌­های سرمایش با مایع به نرخ بازگشت سرمایه (ROI) بهتری در مقایسه با سرمایش پشت رک می­رسید که این موضوع به دلیل بازده عملکردی بالاتر سیستم­های سرمایش مستقیم تراشه­‌ها و سیستم‌­های سرمایش مایع غوطه‌­وری است.