Ведущие поставщики высокопроизводительных компьютерных систем обеспокоены проблемами охлаждения и энергосбережения
Основной подход к решению проблемы охлаждения вычислительных центров, предлагаемый HP, заключается в применении более совершенных, управляемых и масштабируемых систем охлаждения

Прошедшая в конце ноября в Лондоне пятая международная конференция Gartner DataCenter Dynamics Expo 2006 была посвящена проблемам, с которыми сталкиваются сегодня практически все крупные центры обработки данных. Речь идет о поддержании температурного режима серверов и рациональном использовании электроэнергии.

Пол Миллер, руководитель подразделения индустриальных стандартных серверов и серверов-лезвий компании Hewlett-Packard, привел следующие цифры. В настоящее время лишь около 33% потребляемой вычислительными центрами электроэнергии тратится собственно на обработку данных. И более 40% расходуется на обеспечение микроклимата в серверных комнатах и охлаждение серверов. В итоге, несмотря на рост производительности процессоров и серверов в целом, значение параметра Ватт/транзакция (весьма важного с экономической точки зрения) на протяжении последних лет практически не уменьшается, что по мере укрупнения вычислительных центров приводит к росту издержек и создает серьезные проблемы по отводу тепла. Непропорционально высокий рост энергопотребления также влечет за собой увеличение расходов на оплату электроэнергии. Кроме того, в скором времени в Евросоюзе может быть принят закон о введении дополнительного налога на крупных потребителей электричества: западные экологи озабочены увеличением выбросов газов теплоэлектростанциями.

Основной подход к решению проблемы, предлагающийся на конференции, заключается в применении более совершенных, управляемых и масштабируемых систем охлаждения. В частности, HP предлагает для своих заказчиков систему водяного охлаждения Modular Cooling System. Ее производительность обеспечивает охлаждение оборудования с суммарным потреблением электроэнергии до 30 кВт. В качестве примера можно сказать, что этого достаточно, чтобы в стандартном 19-дюймовом шкафу, укомплектованном 96 серверами-лезвиями со 192 многоядерными процессорами, температура не превышала 22 °C даже при полной загрузке серверов.

Конструктивно система MCS состоит из двух модулей. Основной блок отвечает за охлаждение воды и подачу ее по трубам в теплообменники, расположенные сбоку на корпусе серверной стойки. Продувая через теплообменники воздух, вентиляторы обеспечивают поступление в стойку охлажденного воздуха, который циркулирует в работающих серверах. Второй модуль, управляющий, в режиме реального времени отслеживает температуру в стойке и корректирует работу охлаждающего блока. Точное поддержание заданных параметров позволяет расходовать только необходимое количество электроэнергии и гарантировать постоянный микроклимат вне зависимости от текущей нагрузки. По данным собственных тестов HP, использование MCS позволяет снизить энергопотребление системы охлаждения вычислительного центра на 35%. Или осуществить соответствующий прирост производительности при сохранении имеющегося уровня расхода электроэнергии.

Но обеспечение динамического эффективного локального охлаждения каждой стойки — это лишь один из возможных способов снижения энергопотребления. Для достижения большего эффекта предлагается использовать комплексное решение HP Dynamic Smart Cooling. Помимо MCS оно включает в себя систему контроля кондиционированием всего помещения и ряд практических рекомендаций по рациональной организации воздушных потоков в серверных залах. Тестирования DSC, проведенные в вычислительных центрах площадью около 300 кв. м, продемонстрировали сокращение расхода электроэнергии системой охлаждения на 60%.

В компании APC используют следующую формулу расчета энергетической эффективности центров: эффективность равна отношению мощности, затрачиваемой на обработку данных, к общей потребляемой мощности. Если применить эту формулу к ныне действующим вычислительным центрам, то их эффективность окажется на уровне 30%. Выступавший на конференции DataCenter Dynamics Expo Тони Дэй, главный инженер APC, привел несколько рекомендаций, как улучшить этот показатель до 70% или более. Правда, большую их часть сложно реализовать в уже существующих вычислительных центрах.

Согласно результатам исследований компании, наибольший вклад в дело экономии электроэнергии (до 35%) может внести применение модульных систем электропитания и охлаждения (в частности, выпускаемых APC), возможности которых адекватны используемым ИТ-ресурсам. На втором месте (экономический эффект 10-30%) находится технология виртуализации серверов, которая позволяет эффективнее использовать вычислительные мощности без заметного увеличения потребления электроэнергии и выделения тепла. Также предлагается на этапе проектирования вычислительных центров привлекать инженеров APC, способных смоделировать воздушные потоки в серверном зале и дать рекомендации по оптимальному расположению оборудования в зависимости от его назначения и уровню выделяемого тепла.

Обоснованность такого подхода иллюстрировалась примером, когда у одного из клиентов компании неверно рассчитанное расположение стоек вводило систему воздушного охлаждения в режим «короткого замыкания»: она подавала к серверам только что вышедший из них горячий воздух. Математическое моделирование температурной карты помещения и «розы ветров» серверного зала позволит избежать описанной и многих других ситуаций. Экономический эффект от грамотной организации воздушных потоков может составлять 5-12%, а порой и более. Но не следует забывать, что даже такое очевидное действие, как использование энергосберегающих ламп и полное отключение освещения при отсутствии в серверном зале обслуживающего персонала, способно дать 1-2% экономии. Столько же принесет неплотная установка серверов в стойке, что актуально для центров обработки данных, построенных несколько лет назад.

Безусловно, интеллектуальные системы охлаждения наглядно доказывают свою эффективность, и в скором времени потребность в них будет только расти. Но жидкостные системы сами могут стать источником новых проблем. Являясь эффективным теплоносителем, вода также хорошо проводит электрический ток. И вытекшая из системы охлаждения вода может вызвать выход сервера из строя и потерю данных. Поэтому были разработаны и выпускаются решения для снижения этой угрозы. Например, в ассортименте британской компании TTK есть интеллектуальные датчики утечки воды и повышения влажности сверх установленного порога. Они объединены в систему Digital Liquids Leak Detection, способную в критической ситуации послать сообщение системным инженерам и корректно завершить работу сервера без потери обрабатываемых данных. Кроме того, компания предлагает элементы пассивной безопасности, в частности выполненные в брызгозащищенном варианте разъемы для подключения линий связи и электропитания.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями