Vyžeňte teplo jedním směrem ven

DEFINICE Stejnosměrné napájení serverů může pozitivně ovlivnit objem ztrátového tepla, které vzniká při provozu ...


DEFINICE
Stejnosměrné napájení serverů může pozitivně ovlivnit objem ztrátového tepla,
které vzniká při provozu těchto zařízení. Nasazení takového systému však
přináší i negativa v podobě zvýšených nákladů.

Velkou výzvou pro výrobce se v poslední době stala snaha umístit co nejvíce
serverů na co nejmenší plochu, a to s přihlédnutím k požadavkům na napájení a
chlazení rozvaděčů. Největší překážkou v této snaze se zdá být napájení
střídavým proudem jde o problém, který je třeba vyřešit.
Typický systém napájení, kdy se střídavé napětí převádí na různé stejnosměrné
voltáže, jež různé serverové komponenty potřebují ke své činnosti, má efektivní
účinnost 65-85 %. Takže jeden kilowatt dodaného příkonu může znamenat až 350
wattů ztrátového tepla. Dnešní blade servery, umístěné v jednom racku, přitom
mohou dosáhnout výkonu více než 14 kilowattů. "Není to dobré," říká Scott
Tease, manažer pro produkty eServer BladeCenter ve firmě IBM. "Za prvé musím
více zaplatit za dodanou elektrickou energii a za druhé se tepla uvolněného do
okolního prostředí musím zbavit pomocí klimatizace, což mne stojí poměrně dost
finančních prostředků."
Kromě těchto negativ také například efektivita využití střídavého napájení
klesá s úrovní jeho nasazení. U serverů se redundantním napájením, kde je
energetické zatížení sdíleno, je stupeň využití i v nejlepším případě méně než
50 %. Výsledkem je pak to, že napájení většiny serverů má velmi nízkou
účinnost, říká Ken Baker ze střediska pro datová centra ve společnosti
Hewlett-Packard.
Někteří manažeři datových center reagovali na tuto skutečnost použitím
stejnosměrných napájecích distribučních systémů, takže k napájení serverových
rozvaděčů už nepotřebují střídavý proud. Společnosti IBM a HP nabízejí servery,
které jsou napájeny stejnosměrným napětím -48 V z centrálního distribučního
zdroje s označením PDU (Power Distribution Unit), jenž je určen zejména pro
telekomunikační operátory. Základní stejnosměrné napětí je pak převáděno na
napětí nižší, jež pro svou činnost servery potřebují. Produkty společnosti
Rackable Systems podporují jak přímé napájení stejnosměrným proudem, tak i
umístění příslušného usměrňovače v horní části každého racku. Tyto teplo
vyzařující komponenty pak nejsou součástí jednotlivých serverů, ale jsou
umístěny v prostorech, kde je celkem snadné ztrátovou energii odebírat
chladícími systémy.
Zástupci společnosti Rackable dále tvrdí, že jejich servery, jež jsou napájeny
stejnosměrným napětím, snižují vznikající teplo až o 30 %. Společnost HP uvádí
omezení tepla o skromnějších 15 %, což je ale při větším množství použitých
serverů přesto významné.
Firma Data393 Holdings se rovněž zapojila do projektů stejnosměrně napájených
serverů. Tato společnost provozuje kolokační centrum v americkém Coloradu, v
němž k napájení 140 serverů od firmy Rackable využívá stejnosměrný napájecí
distribuční systém zděděný po předcházejícím vlastníkovi. Uvedený stejnosměrný
zdroj se skládá z usměrňovačů, jež převádějí střídavý proud na stejnosměrný a
zároveň slouží jako řešení jak pro dobíjení sady baterií systémů
nepřerušitelného napájení, tak i k zásobování serverů a síťových zařízení
elektrickou energií. Chris Leebelt, viceprezident společnosti Data393, říká, že
poskytovatel IT služeb by si měl, pokud chce maximálně využít plochy a zajistit
efektivní chlazení IT center, vybrat zařízení napájené stejnosměrným proudem.
Pokud musí napájecí distribuční systém usměrňovat dodávaný střídavý proud na
stejnosměrný, pak by se měla tato úprava provádět mimo prostory datového centra.
Stejnosměrně napájené systémy od společnosti Rackable stojí stejně jako servery
napájené tradičním střídavým proudem, avšak na rozdíl od nich je možné do
každého racku umístit více serverů.
"Usměrňovače mají střední dobu mezi poruchami 7 milionů hodin sedmdesátkrát
více, než mají střídavé napájecí systémy," říká Geoffrey Noer, marketingový
ředitel firmy Rackable.
"Někteří z našich největších zákazníků používají výhradně stejnosměrné
systémy", uvádí Baker. Rovněž ale nezapomene dodat, že se převážně jedná o
telekomunikační společnosti a poskytovatele hostingových služeb. Říká, že
penetrace stejnosměrných systémů je u firemních datových center mnohem nižší.
Proč tedy stejnosměrné distribuční zdroje PDU nepoužívá více firemních datových
center? Tease tvrdí, že parametr efektivity bývá zveličován a že návrhy
napájení pro BladeCentra IBM mají až 90% účinnost. Naproti tomu, konvertory
potřebné ke snížení stejnosměrného napětí mají účinnost 93 %. "Pokud není
infrastruktura již
vybudována, nemá to smysl," dodává.
Baker zase poukazuje na to, že setrvačnost a rovněž dobrá znalost technologie v
datových centrech udržují střídavé napájení. "Standardy pro střídavé napětí
jsou dobře vžité a pochopené. Aby bylo možné stejnosměrné systémy správně
spravovat, je k tomu zapotřebí nových znalostí a zkušeností."
Stejnosměrné napájení kvůli většímu odporu vyžaduje od distribučního systému
vodiče o větším průřezu. Neil Rasmussen z firmy American Power Conversion
(výrobce UPS a rackových systémů pro datová centra), říká, že těmito opatřeními
ceny infrastruktury značně rostou. "Stejnosměrné kabelové vedení je
pro stejnou úroveň výkonu jako v případě střídavého podstatně dražší a
složitější, přičemž potřebujete specializovaného dodavatele a i návrh," říká
Rasmussen. Baker i Noer však tvrdí, že celkové ceny jsou téměř totožné. Baker
navíc podotýká, že stejnosměrná alternativa napájení se postupně stává trendem,
obzvláště v nových datových centrech, kde se již před jejich vybudováním
uvažuje o výběru infrastruktury. Firma IBM své úsilí zaměřila na to, jak
uspořit spotřebovanou energii jde například o oblast procesorů (CPU), jejichž
spotřeba představuje čtvrtinu celkové spotřeby produktů typu BladeCenter. Jak
uvádí Tease, IBM dnes nabízí ve svých blade serverech 2,8GHz čipy Xeon DP,
které sice jsou o 200 dolarů dražší než dosavadní varianta čipů použitá v
bladech, ale snižují spotřebu ze 103 wattů na 55 wattů.
Noer tvrdí, že nejlepších výsledků bude dosaženo prostřednictvím kombinace
nízkonapěťových komponent a stejnosměrného napájení požadavky na dodanou
energii by se tak měly snížit na polovinu. Rasmussen o tom však přesvědčen
není. "Pokud potřebujete snížit zatížení o 15 %, přemístěte stejný počet
serverů raději někam jinam." Ale u firmy Data393 je prostor značně omezen.
Stejnosměrné napájení umožnilo Leebeltovi do prostoru serverových rozvaděčů
umístit dostatek zařízení v případě střídavého napájení by tyto produkty
vyzařovaly nadměrné množství tepla, s jehož odvedením by byly značné problémy.
Stejnosměrné napájení samo o sobě nevyřeší problém zvyšující se náročnosti
napájení v serverových rozvaděčích. Tato možnost však Leebeltovi pomáhá při
transformaci zbývajících 600 serverů společnosti Data393. "Konsolidujeme se a
postupně upouštíme od střídavého napájení a přikláníme se ke stejnosměrnému,"
dodává Leebelt.



Přejít na stejnosměrné napájení, nebo ne?Klady:
lDistribuční systém stejnosměrného napětí přenáší neefektivní a teplo
generující proces převodu střídavého na stejnosměrný proud mimo serverové
rozvaděče. Může v nich být proto umístěno více serverů, čímž se v datovém
centru šetří prostor.
l Stejnosměrné systémy jsou mnohem spolehlivější než systémy střídavé.
l Baterie používané ve stejnosměrných systémech představují i zdroj
nepřerušitelného napájení.
l Většina síťových zařízení již stejnosměrné napájení podporuje.
Zápory:
l Distribuční systém stejnosměrného napětí zvyšuje náklady.
l Systém stejnosměrného napětí vyžaduje vodiče s větším průřezem, než je tomu v
případě napětí střídavého.
l Správa stejnosměrných systémů vyžaduje další odborné znalosti a zkušenosti.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.