Jak obliczac zapotrzebowanie mocy w centrach danych, ebook's network
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Jak obliczać
zapotrzebowanie
mocy w centrach
danych
Richard Sawyer
White Paper 3
Streszczenie
Częścią procesu projektowania centrów danych jest dopasowanie wymagań dotyczących
zasilania i chłodzenia urządzeń IT do mocy urządzeń należących do infrastruktury. W niniej-
szym dokumencie przedstawiono metody obliczania wymaganych wartości mocy i chłodze-
nia oraz wskazówki dotyczące sposobu oszacowania całkowitej mocy wymaganej dla
utrzymania centrum danych, w którego skład wchodzą urządzenia IT, urządzenia chłodzące,
oświetleniowe oraz urządzenia zasilania awaryjnego.
2004 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich.
www.apc.com
2
Wer. 2004-0
Wstęp
Dzięki zastosowaniu skalowalnej architektury zasilaczy UPS typu „rozbudowa wraz z rozwojem” instalacja
tych systemów staje się coraz łatwiejsza. Pozwala to menadżerowi centrum danych na stopniowe dodawanie
modułów w miarę rozwoju danego centrum. Jednak nie jest łatwo przewidzieć przyszłe wymagania elek-
tryczne centrum lub pomieszczenia danych, znajdującego się w większym obiekcie.
Przy doborze wielkości instalacji elektrycznej dla centrum należy oznaczyć ilość energii elektrycznej wyma-
ganą przez system chłodzenia, system zasilaczy UPS oraz przez krytyczne obciążenia IT. Wymagania
dotyczące mocy tych elementów mogą się znacznie różnić, lecz jest możliwe dokładne ich oszacowanie za
pomocą prostych reguł, jeśli zostały już określone wymagania dotyczące mocy dla planowanych obciążeń IT.
Oprócz zastosowania w procesie szacowania wielkości instalacji elektrycznej, elementy te mogą zostać
użyte do określenia poziomu mocy wyjściowej systemu generatora zapasowego, jeśli urządzenie takie jest
konieczne do obsługi obciążeń danego centrum danych.
Ocena potrzeb
Każdy proces zwiększania możliwości środowiska centrum danych, bez względu na jego wielkość czy skalę,
musi rozpocząć się od oceny potrzeb. Ocena ta służy do oznaczenia wymagań dostępności aplikacji bizne-
sowych przetwarzanych przez urządzenia IT. Proces biznesowy, którego czas nie jest ograniczony, może
dyktować wymagania dotyczące mocy i klimatyzacji dla obciążenia w konfiguracji „N” bez wewnętrznej
nadmiarowości w celu zwiększenia dostępności. Lokalizacje o większym ograniczeniu czasowym mogą
wymagać pewnego stopnia nadmiarowości w systemach zawierających elementy kluczowe w konfiguracjach
o topologii „N+1”. Każdy kluczowy element systemu głównego powinien posiadać nadmiarowe urządzenie,
aby w razie awarii jednego elementu system mógł nadal realizować swoje funkcje dla obciążeń krytycznych.
Większość centrów danych zawierających aplikacje krytyczne, wymagające pełnej dostępności (7x24),
posiada topologię 2N, gdzie systemy krytyczne posiadają kompletną nadmiarowość. Przy awarii jednego
systemu krytycznego obciążenia operacyjne utrzymywane są przez inny system. Zapewnia to także możli-
wość równoczesnej obsługi serwisowej — na jednym systemie przeprowadzane są operacje serwisowe,
podczas gdy inny obsługuje obciążenia. Więcej informacji na temat różnych konfiguracji systemowych
znajduje się w dokumencie White Paper 75 firmy APC „Comparing UPS System Design Configurations”.
Bez względu na rzeczywistą konfigurację projektu systemu UPS (N, N+1, 2N), kluczowy problem zapewnie-
nia wystarczającej mocy i chłodzenia dla obciążenia krytycznego pozostaje bez zmian i należy dokładnie
przeanalizować sposób jego rozwiązania. Zbyt niskie oszacowanie wymaganej mocy może skutkować
przerwami w zasilaniu podczas zwiększenia poboru mocy; zbyt wysokie oszacowanie prowadzi do zwięk-
szenia kosztów instalacji początkowej i wzrostu wydatków na obsługę bieżącą.
2004 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich.
www.apc.com
3
Wer. 2004-0
Obliczanie mocy elektrycznej wymaganej do obsługi
centrum danych
Opisane poniżej kroki, służące obliczeniu mocy, pomogą w oszacowaniu wymaganego poziomu mocy dla
części budynku, gdzie mieści się centrum danych. Różnica pomiędzy poziomem mocy stanu stałego i
poziomem mocy szczytowej ma zasadnicze znaczenie podczas obliczania wymaganego poziomu mocy;
wartość ta brana jest pod uwagę w niniejszym artykule. Więcej informacji o występowaniu wahań mocy
znajduje się w dokumencie White Paper 43 firmy APC „Dynamic Power Variations in Data Centers and
Network Rooms”. Dla instalacji, której elementy krytyczne, jak klimatyzacja, moduły chłodzące czy generato-
ry zapasowe są współużytkowane i wykorzystywane przy obsłudze obciążeń zewnętrznych, określenie
wielkości systemu wymaga bardziej kompleksowej i skomplikowanej analizy przeprowadzanej przez
inżyniera-konsultanta.
Rysunek 1 przedstawia typowy podział mocy elektrycznej pomiędzy różne typy obciążeń w centrum danych.
Wykres został sporządzony dla centrum danych o powierzchni 465 m
2
, dla początkowego obciążenia w
stanie stałym równego 50 kW oraz dodatkowego, przyszłego obciążenia w stanie stałym równego 50 kW,
przy założeniu, że systemem chłodzenia jest system bezpośredniego odparowywania (DX — direct expan-
sion), a napięcie sieci elektrycznej wynosi 400 V prądu zmiennego.
Rysunek 1
— Wyszczególnienie wymagań mocy elektrycznej w centrum danych
Ośw ietlenie
3 %
Niespraw ność
zasilacza
UPS/ładow anie
akumulatorów
11 %
System
chłodzenia DX
50 %
Obc iążenia
krytyczne
36 %
2004 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich.
www.apc.com
4
Wer. 2004-0
Obciążenia krytyczne
Proces planowania przy opracowaniu projektu centrum danych, od środowiska składającego się z pojedyn-
czej szafy do pełnowymiarowego centrum, należy rozpocząć od oszacowania rozmiarów obciążeń krytycz-
nych, które muszą być obsługiwane i chronione. Obciążenie krytyczne to wszystkie elementy składające się
na biznesową architekturę IT: serwery, routery, komputery, urządzenia pamięci masowej, urządzenia tele-
komunikacyjne itd. oraz służące do ich ochrony systemy bezpieczeństwa, przeciwpożarowe oraz monitoro-
wania. Proces rozpoczyna się od utworzenia listy tego typu urządzeń, wraz z ich mocą znamionową, wyma-
ganiami dotyczącymi napięcia oraz określeniem, czy są to urządzenia jedno- lub trójfazowe. Informacje
dotyczące mocy znamionowej należy następnie zmodyfikować pod kątem przewidywanego obciążenia
rzeczywistego. Wymagane znamionowe wartości mocy stanowią górną granicę wartości określonych przez
firmę Underwriters Laboratory i prawie we wszystkich przypadkach są o wiele wyższe, niż spodziewane
wartości operacyjne. Badania przeprowadzone przez uznane inżynieryjne firmy konsultingowe i producentów
urządzeń zasilających wskazują, że wartość znamionowa mocy większości urządzeń IT przekracza obciąże-
nie rzeczywiste co najmniej o 33 %. Urząd U.S. National Electrical Code (NEC) i podobne urzędy regulacyj-
ne o zasięgu światowym uznają ten fakt, zezwalając projektantom systemów elektrycznych na dodawanie do
tabliczki znamionowej danych dotyczących spodziewanych obciążeń i na ich modyfikację na podstawie
współczynnika niejednoczesności, przyjmując, że nie wszystkie urządzenia pracują przy pełnym, 100 %
obciążeniu jednocześnie. Alternatywnie można użyć zaawansowanego kalkulatora wielkości, takiego jak
znajdujący się pod poniższym adresem. Kalkulatory tego typu gromadzą dane dotyczące zużycia mocy od
szerokiego kręgu producentów i udostępniają różne konfiguracje sprzętowe.
www.apcc.com / template / size / apc / index.cfm
Pod tym adresem specjalista z branży IT może skonfigurować przykładową szafę zawierającą serwery,
opierając się na uznanych, „firmowych” elementach. W określonej konfiguracji danego serwera narzędzie to
dodaje w tle znane wymagania dotyczące mocy dla każdego elementu. Na przykład, po określeniu serwera
przez użytkownika, wymagane będzie także podanie ilości procesorów i innych parametrów modułu serwera.
Na podstawie informacji wprowadzonych przez użytkownika, narzędzie UPS Selector obliczy całkowitą
wymaganą moc dla danej szafy. (Moc będzie określona w woltoamperach lub VA.) Narzędzie to zawiera
także ważne informacje na temat przewidywanego przez producenta napięcia wejściowego oraz wtyczki
zasilania.
2004 American Power Conversion. Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część niniejszej publikacji nie może być używana, reprodukowana,
fotokopiowana, transmitowana ani zapisywana w jakimkolwiek systemie przechowywania informacji bez pisemnej zgody właściciela praw
autorskich.
www.apc.com
5
Wer. 2004-0
[ Pobierz całość w formacie PDF ]