При обеспечении оптимального питания стоек в ЦОД необходимо ответить на несколько важных вопросов. Какое напряжение следует подавать на все устройства ИТ? К каким электрическим контурам подключены отдельные стойки? Какие виды распределителей питания (Power Distribution Units, PDU) используются и в каком количестве? Какими функциями и характеристиками должны обладать эти распределители питания? Возможно ли удаленное администрирование распределения электроэнергии?
НАПРЯЖЕНИЕ
Большинство современных устройств ИТ являются однофазными. Однако большая их часть способна поддерживать напряжение от 100 до 250 В, так как все производители стремятся к созданию универсальных блоков питания, пригодных для применения в любой точке мира. За пределами Северной Америки выбор правильного напряжения не представляет трудностей, поскольку электрическая инфраструктура поддерживает только одно значение из допустимого диапазона (220, 230 или 240 В).
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТУРЫ
Большинство представленных на рынке устройств ИТ оснащено блоками питания с двойной избыточностью. Для использования встроенной избыточности устройств ИТ владельцам ЦОД следует предусмотреть минимум два независимых электрических контура (N+N) и подвести их к каждой стойке. В идеале оба должны подключаться к разным источникам питания и поддерживать максимально возможную нагрузку на стойку.
Ввиду увеличения плотности энергопотребителей в ЦОД необходимо точно определить предполагаемые нагрузки внутри отдельных стоек. Таблица показывает максимальную нагрузку, с которой обычно справляются стандартные электрические контуры.
При выборе электрических контуров для подключения отдельных стоек следует принять во внимание, что ЦОД, как правило, снабжаются трехфазным током. Стойки с низкой плотностью заполнения можно питать через одну фазу, поэтому в прошлом владельцы ЦОД разделяли фазы на выходе из установленных на полу распределителей питания и подводили одиночные фазы к разным стойкам. Однако при плотности нагрузки свыше 5 кВт на стойку рекомендуется снабжать оборудование трехфазным током.
Трехфазное энергоснабжение на уровне стойки имеет ряд преимуществ, в том числе меньшие расходы на кабельную проводку: нагрузка свыше 5 кВт на стойку может поддерживаться через один трехфазный контур с тем же качеством, что и через несколько однофазных. Чем меньше электрических контуров требуется подвести к каждой стойке, тем ниже расходы на прокладку кабеля. Второе преимущество заключается в высокой надежности электрической инфраструктуры: благодаря трехфазному энерго-снабжению и использованию встроенных в стойки распределителей питания с функциями фазометра можно более равномерно распределять нагрузки на все три фазы. Благодаря этому высшие гармоники сводятся к минимуму, а нулевой проводник не испытывает перегрева.
К этому следует добавить повышение надежности инфраструктуры ИТ: сокращение числа электрических контуров способствует улучшению циркуляции воздуха, что, в свою очередь, помогает предотвратить перегрев оборудования. Кроме того, благодаря большей мощности трехфазных контуров остается больше простора для дальнейших расширений, в частности, установка дополнительных устройств возможна без ухудшения электропитания имеющегося оборудования (см. Рисунок 1).
ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ПИТАНИЯ
При выборе устанавливаемых в стойку распределителей питания необходимо учитывать три важных физических параметра: форм-фактор, вид подключения и количество розеток. Встраиваемые распределители предлагаются в виде как вертикальных, так и горизонтальных моделей. В случае горизонтальной компоновки количество розеток, которые можно разместить в доступном пространстве 1U, как правило, ограничивается десятью. Если розеток требуется больше, то следует присмотреться к вертикальным моделям.
В большинстве случаев рекомендуется использовать распределители с розетками IEC. И производители оборудования, и поставщики распределителей предлагают кабели, с помощью которых вилки IEC на устройствах можно соединить с соответствующими розетками на распределителе питания. Для подключения всех устройств, находящихся в одной стойке, распределители должны обладать достаточным количеством розеток. Необходимо помнить, что некоторые устройства оснащены несколькими избыточными блоками питания, и для каждого требуется отдельная розетка. Для стоек, где размещены модульные серверы, как правило, требуется меньшее количество розеток с более высокой мощностью, а стойке с серверами 1U необходимо больше розеток с меньшей мощностью.
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ПИТАНИЯ
Для обеспечения оптимальной доступности всех важных для предприятия систем и устройств, а также предотвращения чрезмерной нагрузки следует использовать в ЦОД распределители питания с функциями измерения, коммутации и возможностью задания пороговых значений для потребления тока. Если распределитель имеет несколько ответвленных электрических контуров или является трехфазным, то потребление тока необходимо измерять отдельно для каждого контура или каждой фазы.
Поскольку данные о потреблении тока в технических характеристиках большинства устройств ИТ завышены, измерение потребления электроэнергии поможет определить, сколько электричества действительно требуется тому или иному устройству (см. Рисунок 2). В результате создается надежная основа для правильного масштабирования инфраструктуры электроснабжения в случае установки дополнительных стоек или при планировании и реализации новых ЦОД.
Не реагирующие на запросы серверы или сетевые устройства — проблема, с которой периодически сталкивается каждый сотрудник отдела ИТ. Для сокращения времени простоя крайне важна возможность дистанционного повторного запуска, включения или выключения устройств. Кроме того, это позволяет снизить эксплуатационные расходы, так как техническому специалисту не придется добираться до места, где устройство располагается физически. Распределители электропитания с такими функциями коммутации предлагают еще целый ряд возможностей, важных для улучшения доступности подключенных устройств.
При включении и загрузке оборудование ИТ потребляет значительно больше электроэнергии, чем в стандартном режиме работы. Если электрическая цепь не рассчитана на пусковые токи всех устройств (случай крайне редкий — по причине экономии), то одновременное включение всего оборудования, установленного в стойке, может привести к срабатыванию предвключенных предохранителей и сбою в работе устройств. Когда распределители питания оснащены функцией коммутации, отдельные розетки могут включаться со сдвигом по времени, поэтому при пуске оборудования ограничение, заданное для соответствующего контура, не будет превышено. Кроме того, бывают ситуации, когда взаимозависимые приложения расположены на различных серверах и поэтому должны загружаться в определенной последовательности. И в этом случае такие распределители питания являются оптимальным решением.
Если на каком-то из ответвленных контуров заданные пороговые значения превышены, то большинство распределителей с функцией коммутации позволяют блокировать неиспользуемые розетки, подключенные к данному контуру. Это помогает предотвратить случайное подключение дополнительных устройств и, тем самым, обеспечить непрерывную доступность работающего оборудования.
УДАЛЕННОЕ АДМИНИСТРИРОВАНИЕ
Важно иметь возможность дистанционного управления распределителями питания с функциями коммутации и измерения (см. Рисунок 3). При выборе соответствующего решения необходимо рассмотреть следующие вопросы:
-
подходит ли данная стратегия дистанционного управления распределителями питания к инструментам, используемым для администрирования остальных устройств ИТ? Из соображений удобства сотрудникам отдела ИТ следует предоставить один интегрированный интерфейс для всех устройств, за которые они отвечают. Это касается и распределителей питания;
-
можно ли управлять распределителями и по внешнему каналу (Out-of-Band)? Инструменты для управления по сети (In-Band) легки в использовании, но они также сильнее подвержены проблемам, которые могут возникнуть из-за администрируемых устройств;
-
обеспечивается ли глобальный интегрированный обзор всех распределителей питания, установленных в ЦОД;
-
осуществляется ли надежная аутентификация при доступе к розеткам;
-
способен ли инструмент для дистанционного управления автоматически распознавать все подключенные распределители;
-
позволяет ли этот инструмент производить группировку розеток? Благодаря соответствующей группировке, одновременно можно управлять энергоснабжением сразу нескольких устройств. Это свойство особенно полезно при «зависании» сервера, имеющего несколько блоков питания. В процессе включения и выключения энергоснабжения всех блоков питания группировка гарантирует восстановление энергоснабжения всего сервера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Хорошо спланированная стратегия распределения электроэнергии по стойкам обеспечивает питание всех устройств ИТ, а также контроль и регулирование потребления электроэнергии. Особое внимание следует уделить электрическим и физическим характеристикам распределителей питания, а также их администрированию.
С электротехнической точки зрения следует, по возможности, применять устройства ИТ с напряжением питания от 200 до 250 В. При общей нагрузке всех устройств в стойке, превышающей 5 кВт, рекомендуется перейти на трехфазные распределители питания, в то время как при меньших нагрузках достаточно однофазного. Распределители питания должны быть просты в установке и предоставлять достаточное количество розеток для подключения всех устройств ИТ в стойке. Распределители питания с возможностью дистанционного управления и функциями коммутации и измерения помогают улучшить доступность и повысить эффективность ЦОД.
Бэн Граймс — технический директор и старший вице-президент по корпоративной стратегии компании Avocent.
© AWi Verlag