С 1876 г. компания Leitz изготавливает высокоточные инструменты для обработки дерева и изделий из пластмассы. Сейчас на ее балансе находятся девять производственных объединений, 34 сбытовых компаний и примерно 200 центров сервисного обслуживания. По словам Эдгара Штроммера, ответственного за техническую сторону электронной обработки данных в центральном отделении компании Leitz в г. Оберкохен, при строительстве нового ЦОД были выдвинуты следующие приоритетные принципы: доступность, непрерывность и энергоэффективность. Как известно, в ЦОД до 50% энергопотребления приходится на инфраструктуру ИТ, из которых на охлаждение затрачивается около 25%.
Поскольку на серверах обычно выполняются критически важные для предприятия сервисы, ответственные за ИТ, как правило, оснащают свои ЦОД системами охлаждения с избыточной мощностью, чтобы охлаждение серверов было достаточным даже при полной нагрузке. Какое-либо согласование между реальной загрузкой сервера и необходимой мощностью охлаждения отсутствует, из-за чего эти системы оказываются энергетически неэффективными. «Выровнять возникающий перекос можно с помощью интеллектуальной системы подачи холода, когда охлаждается только та часть помещения, где действительно порождается тепло, а именно, непосредственно у серверной стойки», — объясняет Эдгар Штроммер.
ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТ НАГРУЗКИ НА СЕРВЕРЫ
В рамках пилотного проекта компания Rittal, поставщик решений для инфраструктуры ИТ, разработала для Leitz новую концепцию управления охлаждением: в ЦОД в г. Оберкохен серверы связаны с системами охлаждения таким образом, что холод подается только в определенные места, чтобы поддержать надежную работу устройств. Оптимальное распределение холода рассчитывается с помощью управляющего программного обеспечения. Оно объединяет администрирование серверов с инструментальными средствами управления и мониторинга шкафов, энергоснабжения и охлаждения и сопоставляет данные измерений системы охлаждения с температурными показателями и объемами электропотребления серверов. Последние оснащены ярлыками радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification, RFID), поэтому система знает точное местоположение каждого сервера в стойке (см. Рисунок 1). Решение базируется на прототипе программного обеспечения Rizone, впервые представленного компаниями Rittal и Microsoft на выставке CeBIT 2009 (см. Рисунок 2).
ПРОТОТИП ДЛЯ RITTAL И MICROSOFT
Совместно разработанный пакет управления объединяет решение от Rittal для мониторинга инфраструктуры ИТ (серверных стоек, систем охлаждения, энергораспределения и снабжения) с продуктом Microsoft System Center Operations Manager, что позволяет реализовать всеобъемлющее управление центром обработки данных.
С его помощью в виртуальной серверной среде можно, к примеру, по ночам и на выходных перемещать выполняемые приложения на серверы в нескольких шкафах. На это время охлаждение и бесперебойное энергоснабжение будет обеспечиваться только для выбранной области.
Основа рассматриваемой системы была разработана еще в конце 2006 г., когда конкретизировались планы создания ЦОД по заказу компании Leitz, однако на тот момент отсутствовали какие-либо данные по практике использования. Для разработки алгоритма, регулирующего охлаждение, разработчики собирали данные на протяжении полугода: каждые 30 сек считывалось 15 показателей. Они поступали на пункт управления Rittal в Херборне, откуда осуществлялось управление, и там же происходила оптимизация пилотного проекта.
Сегодня активные компоненты системы охлаждения в помещениях Leitz оптимизированы практически полностью, и программное обеспечение постоянно регулирует их производительность в зависимости от степени загрузки серверов. За безопасность отвечает иерархическая система сигнализации: в случае возникновения проблем с контуром охлаждения на электронную почту администраторов компании приходят сообщения о тех или иных отклонениях от нормального режима работы.
ТОЧЕЧНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
При выработке и распределении холода повышенное внимание уделялось энергоэффективности. В отличие от традиционных систем климатизации ЦОД в центре данных компании Leitz специальные охлаждающие модули (Liquid Cooling Packages) Rittal охлаждают не все помещение, а конкретное оборудование ИТ. Они располагаются в непосредственной близости от серверных шкафов, что позволяет справляться даже с очень большой тепловой нагрузкой. Модули изолированы от серверных шкафов с помощью отдельного замкнутого контура системы охлаждения, поэтому проникновение охлаждающей жидкости в шкафы исключается.
ЕСТЕСТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПРИ НАРУЖНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ДО +19°C
Для получения холодной жидкости Leitz использует систему естественного охлаждения (Free Cooling System), то есть более прохладный наружный воздух, доступный большую часть года. Для использования этой системы разница между температурой наружного воздуха и холодной воды должна составлять не менее пяти градусов по Кельвину. Однако воздушно-водный теплообменник, установленный в Leitz, на 40% эффективнее других систем естественного охлаждения, поэтому ему достаточно разницы температур лишь в 2,5°К. Это решение особенно эффективно
в сочетании с охлаждающими модулями. Контур охлаждения у Leitz может работать с жидкостью, температура которой составляет 21 °C, а для функционирования системы естественного охлаждения достаточно воздуха при температуре 19°C. Что же касается традиционных систем охлаждения, оснащенных воздушно-водными теплообменниками, то для них температура жидкости не должна быть
выше 15°C.
ИЗБЫТОЧНОСТЬ
Интеллектуальное сопряжение отдельных компонентов позволяет более эффективно использовать избыточные ресурсы контура охлаждения, тем самым достигается гарантированная доступность. К примеру, у Leitz для водяных насосов обеспечивается «текущая избыточность»: контур охлаждения обслуживают два насоса, которые совместными усилиями прокачивают 2000 л охлаждающей жидкости.
Если один из двух насосов отказывает, система понижает температуру жидкости, тем самым компенсируя уменьшение мощности прокачки без прерывания эксплуатации. Этот подход применяется и при более высокой загрузке серверов, когда повышенное выделение тепла компенсируется изменением температуры.
ФИНАНСОВЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
С помощью сочетания естественного охлаждения, охлаждающих модулей и интеллектуальной системы контроля и управления серверами и инфраструктурой компании Leitz удалось создать надежный и экономически выгодный центр обработки данных (см. Рисунок 3). Благодаря сокращению расходов на электроэнергию для возврата инвестиций потребуется всего два года. «С введением в эксплуатацию нового ЦОД, что произошло в апреле 2008 г., расходы на электричество сократились более чем вдвое, — подводит итоги Эдгар Штроммер. По его словам, потребление электроэнергии сократилось с 23 кВт×ч до 5 кВт×ч. Одновременно в 2,5 раза увеличились интервалы между плановым техническим обслуживанием. Благодаря модульной концепции охлаждения Leitz сможет и далее гибко расширять свой ЦОД, что позволит сэкономить на капиталовложениях.
Михаэль Николаи — руководитель подразделения систем климатизации ИТ компании Rittal.
© ITP Verlag
Рисунок 3. Естественное охлаждение — это долгосрочное капиталовложение. Окупаемость решения зависит от нескольких факторов, но в любом случае этот процесс не должен растягиваться на долгие годы.