C H A P T E R 4 - Вимоги до живлення та охолодження системи

У цьому розділі подано інформацію про важливі проблеми живлення, що стосуються ваших серверів. Документація вашого сервера надає більш детальну інформацію про живлення.

Конструкція вашої електромережі повинна забезпечувати забезпечення належного, якісного живлення на кожному сервері та всій периферії постійно. Збої енергосистеми можуть призвести до вимкнення системи та можливої втрати даних. Крім того, комп’ютерне обладнання, яке зазнає багаторазових перебоїв або коливань живлення, відчуває більший рівень відмов компонентів, ніж обладнання, яке має стабільне джерело живлення.

При правильній настройці та встановленні кожна система повинна отримувати достатньо вхідного живлення змінного струму для живлення всіх встановлених компонентів. Центр обробки даних повинен мати можливість забезпечити стабільний подвійний струм до встановленого обладнання. Крім того, енергетична інфраструктура повинна бути спроектована для підтримання безвідмовної роботи системи навіть під час відключення основного джерела живлення. Важливо використовувати спеціальні панелі вимикачів змінного струму для всіх ланцюгів живлення, що живлять ваші системи. Енергосистема повинна бути спроектована для забезпечення достатньої надмірності, усунення всіх одиничних точок відмови та забезпечення ізоляції однієї системи для випробувань або технічного обслуговування, не впливаючи на потужність, що подається на інші системи.

Джерела живлення

Важливо забезпечити кілька джерел живлення, коли це можливо. В ідеалі багаторазові подачі комунальних послуг повинні забезпечуватися від різних підстанцій або електромереж. Ця установка забезпечує резервування живлення та резервне копіювання.

Системи забезпечують стійкість до несправностей на вході змінного струму через резервні джерела живлення. Тому доцільно підключити до кожного первинного джерела живлення загальний шнур живлення від однієї електромережі, який може подавати електроенергію до всіх систем, а також підключати інший кабель живлення від іншої електромережі до резервних джерел живлення. Якщо первинна енергосистема переходить у автономний режим, резервна енергосистема буде забезпечувати живлення надлишкових джерел живлення, щоб підтримувати роботу системи. Інформацію про надмірність джерела живлення див. У розділі Блоки живлення.

Для сервера Sun Fire V890 використовуйте 10-амперні шнури живлення, що постачаються разом із сервером. Сервер V890 використовує лише вхідні дані від 200 до 240 В змінного струму.

ДБЖ та генератор резервних копій

Використання джерела безперебійного живлення (ДБЖ) та резервного генератора електроенергії забезпечує хорошу стратегію отримання джерела безперебійного живлення. Онлайн-ДБЖ фільтрує, регулює та регулює потужність. Він захищає системи від коливань напруги, стрибків напруги та стрибків напруги, а також від шуму, який може бути на лінії електропередачі. Резервна батарея для ДБЖ повинна підтримувати критичне навантаження центру обробки даних протягом мінімум 15 хвилин під час відключення електроживлення. Зазвичай це достатній час для передачі потужності на альтернативну подачу або на генератор електроенергії.

Резервний генератор електроенергії повинен мати можливість нести навантаження як комп'ютерного обладнання, так і допоміжного обладнання тепла, вентиляції та кондиціонування (HVAC). Генератор повинен включати подвійний перемикач розподілу потужності з автоматичним перемиканням передачі. Щоб компенсувати можливість виходу з ладу генератора, проектувальники енергетичних систем часто включають тимчасовий генератор для вторинного резервного копіювання.

Заземлення

Проектування заземлення повинно стосуватися як електричної служби, так і встановленого обладнання. Правильно розроблена система заземлення повинна мати такий низький опір, як це практично досяжно для належної роботи електронних пристроїв, а також для забезпечення безпеки. Важливо використовувати безперервний, виділений заземлення для всієї енергосистеми, щоб уникнути різниці заземлень між різними заземленнями. Дизайн заземлення в США повинен відповідати статті 250 Національного електричного кодексу США, якщо це не замінено місцевими кодексами. Використовуйте антистатичний ремінець під час роботи всередині шасі.

Усі належним чином встановлені системи Sun заземлені через силовий кабель. Однак існують причини для встановлення додаткового механізму для вирівнювання потенціалу. Проблемні або дефіцитні трубопроводи можуть негативно вплинути на іншу систему, особливо щодо можливості поширення напруги. Додаткові точки заземлення допомагають уникнути струму витоку, який запобігає несправності системи. Тому додаткові кабелі можуть бути використані для підключення систем Sun та шаф Sun до рейки вирівнювання потенціалу центру обробки даних. Щоб встановити заземлювальні кабелі, зверніться за допомогою до кваліфікованого електрика.

Аварійне управління живленням

Первинний вимикач живлення, який може відключити все електронне обладнання в центрі обробки даних, визначається NFPA 70 та NFPA 75 (специфікації Національної асоціації пожежної охорони) у кожному пункті входу в центр обробки даних. Первинний вимикач повинен відключити живлення від усіх комп’ютерних систем та відповідного електронного обладнання, HVAC-обладнання, ДБЖ та акумуляторів. Також допустимі багаторазові відключення для окремих частин енергосистем, але в обох випадках вимикачі повинні бути безперешкодними та чітко позначеними.

Усі сервери, охоплені цим посібником, постачаються з достатньою кількістю джерел живлення, щоб забезпечити всю потужність, необхідну для всіх конфігурацій, що підтримуються Sun.

Sun не тестує багато сторонніх продуктів, сумісних із серверами Sun. Таким чином, Sun не робить жодних заяв щодо цих продуктів або щодо вимог до енергії для продуктів, які не постачаються Sun.

Обмеження потужності може відбуватися у двох областях:

Обмеження струму розетки змінного струму

Щоб підтримувати безпечну установку, ви повинні переконатися, що споживання струму змінного струму не перевищує граничного максимального струму для вашої розетки. У США та Канаді максимум становить 80% загальної потужності торгової точки, що становить 12 ампер
15-амперні схеми та 16 ампер для 20-амперних ланцюгів тощо. Що стосується районів за межами США та Канади, зверніться до місцевих установ, щоб отримати інформацію про місцеві електричні коди.

Див. ТАБЛИЦЮ 5-4 щодо максимального вхідного струму та споживання енергії для серверів.

Кожен сервер, охоплений цим посібником, постачається компанією Sun з одним або кількома джерелами живлення, яких достатньо для підтримки максимальної конфігурації сервера.

Системи забезпечують резервування джерела живлення "N + 1" для підтримання безвідмовної роботи системи. Конфігурація резервного джерела живлення N + 1 не збільшує потужність систем. "N" представляє кількість джерел живлення, необхідних для живлення повністю налаштованої системи. "1" означає, що в системі є одне додаткове джерело живлення для обробки навантаження в разі відмови джерела живлення. Коли система працює нормально, усі джерела живлення ввімкнені, навіть зайві.

Конфігурації резервування систем такі:

2 + 1, два джерела живлення, необхідні для живлення системи, і одне резервне джерело живлення

У конфігурації 1 + 1 (тобто встановлено два джерела живлення, кожен з яких здатний забезпечити достатню потужність для всієї системи), обидва джерела живлення ввімкнено і подають живлення. Кожен блок живлення забезпечує приблизно 50% енергії, необхідної системі. Якщо одне джерело живлення виходить з ладу, джерело живлення, яке все ще працює в режимі онлайн, забезпечить 100% енергії, необхідної для підтримання роботи системи.

У конфігурації 2 + 1 (тобто встановлено три блоки живлення, причому два джерела живлення забезпечують достатню потужність для всієї системи), усі три джерела живлення ввімкнені та забезпечують живлення. Кожен блок живлення забезпечує приблизно 33% енергії, необхідної системі. Якщо одне джерело живлення виходить з ладу, те, що все ще знаходиться в мережі, забезпечить 50% енергії, необхідної для підтримання роботи системи.

Більшість джерел живлення не можуть підтримувати максимальні значення на всіх виходах одночасно, оскільки це перевищує загальну вихідну потужність джерела живлення. Навантаження повинно розподілятися між виходами таким чином, щоб не перевищувати їх максимальних значень або загальної вихідної потужності джерела живлення.

Сервери мають вбудований захист від перевищення вихідної потужності конфігурації джерела живлення. Обов’язково зверніться до документації сервера, щоб дізнатись, як сервери реагуватимуть під час перевантаження електроживлення.

Слоти PCI на серверах Sun відповідають перегляду специфікації локальної шини PCI 2.1. Шина PCI на кожному сервері розроблена для забезпечення потужності 15 Вт, помноженої на кількість слотів PCI в шасі PCI. Таким чином, чотирислотове шасі PCI має загальну доступну потужність 60 Вт. Ці 60 Вт можна використовувати будь-яким способом, що відповідає стандарту PCI. Один слот PCI може підтримувати карту, що вимагає до 25 Вт. Ось кілька прикладів того, як можна заповнити чотирислотове шасі PCI:

Приклад 2 - Ви встановлюєте дві 22-ватні картки та одну 15-ватну. Ця комбінація карт використовуватиме 59 Вт із 60 Вт, що доступні. Швидше за все, вам доведеться залишити четвертий слот порожнім у цьому прикладі, якщо ви не зможете знайти карту PCI, яка вимагала лише 1 Вт.

Сервери та супутнє обладнання виробляють значну кількість тепла на відносно невеликій території. Це пов’язано з тим, що кожен ват потужності, що використовується системою, розсіюється у повітрі як тепло. Кількість теплової потужності на сервер змінюється залежно від конфігурації системи. Див. ТАБЛИЦЮ 5-4 щодо вимірювання теплової потужності для серверів.

Теплове навантаження в дата-центрі рідко розподіляється рівномірно, і площі, що виробляють найбільше тепла, можуть часто змінюватися. Крім того, центри обробки даних повні обладнання, яке дуже чутливе до коливань температури та вологості. Див. ТАБЛИЦЮ 5-5 щодо характеристик температури та вологості серверів.

На належне охолодження та відповідну вентиляцію сервера в шафі впливають багато змінних факторів, включаючи конструкцію шафи та дверей, розмір шафи та тепловіддачу будь-яких інших компонентів у шафі. Отже, відповідальність менеджера дата-центру полягає в тому, щоб забезпечити достатню вентиляційну систему кабінету для всього обладнання, встановленого в шафі.

Не використовуйте номінали потужності серверів на табличці при обчисленні тепловіддачі серверів. Призначення номінальної потужності на табличці виключно вказує обмеження на апаратне забезпечення серверів для максимального використання енергії.

Повітряний потік шасі

Потік повітря через сервери необхідний для належного охолодження серверів. Незважаючи на те, що повітря в центрі обробки даних може мати безпечну та стабільну температуру в одному місці, температура повітря, що надходить на кожен сервер, є критичною. Іноді виникають проблеми з таких причин:

Сервери іноді встановлюються в шафах, які надмірно обмежують потік повітря. Це може статися через те, що шафи мають тверді передні або задні двері, неадекватні пленуми або вони можуть мати вентилятори охолодження, які працюють проти вентиляторів на самих серверах.

Сервер може бути встановлений у шафі над пристроєм, який генерує велику кількість тепла.

Усі сервери, описані в цьому посібнику, втягують навколишнє повітря для охолодження спереду і відводять нагріте відпрацьоване повітря назад. Сервери вимагають, щоб передні та задні двері шафи були щонайменше 63% відкритими для достатнього потоку повітря. Цього можна зробити, знявши двері, або переконавшись, що двері мають перфорований малюнок, що забезпечує щонайменше 63% відкритої площі. Крім того, підтримуйте мінімум 1,5-дюймовий (3,8-сантиметровий) зазор між системами та передніми та задніми дверима шафи.

Сервери оснащені вентиляторами, які спрямовують холодне повітря по всьому шасі. Поки в центрі обробки даних передбачений необхідний кондиціонер для розсіювання теплового навантаження, а на передній і задній панелях серверів передбачено достатньо місця та дверних отворів, вентилятори дозволять серверам, що монтуються в стійку, працювати в межах температурних характеристик для системи в експлуатації. Див. ТАБЛИЦЮ 5-5 щодо характеристик температури. Інформацію про рекомендоване розміщення шаф та стелажів для оптимізації правильного потоку повітря в проході див. У Розділі шафи.

Одиниці виміру

Стандартною одиницею вимірювання тепла, яке виробляється в центрі обробки даних або відводиться від нього, є Британська теплова установка (Btu). Тепло, яке виробляється електронними пристроями, такими як сервери, зазвичай виражається як кількість Btu, що виробляється за годину (Btu/год).

Вати (Вт) - це також термін, що використовується для вираження теплової потужності та охолодження. Один ват дорівнює 3,412 Бту/год. Наприклад, якщо ви використовуєте 100 Вт потужності, ви генеруєте
341,2 Бту/год.

Потужність кондиціонера також вимірюється в Бту/год або ватах. Великі системи кондиціонування оцінюються в тоннах. Одна тонна кондиціонера - це одиниця охолодження, яка дорівнює 12000 Бту/год або 3517 Вт.

Визначення теплової потужності та охолодження

У ТАБЛИЦІ 5-4 перелічені мінімальні, типові та максимальні вимоги до теплової потужності та охолодження для базових конфігурацій серверів. Ці специфікації - це виміряні номінали потужності, які розраховуються для базових конфігурацій сервера, визначених Sun та перелічених у ТАБЛИЦІ 5-3. Використовуйте рейтингові таблички лише як посилання на апаратні обмеження серверів, які можуть вміщувати майбутні компоненти, а не для обчислення поточних вимог до потужності та охолодження серверів.

Окрім теплового навантаження, яке генерується серверами, деякі шафи включають вентилятори, послідовники живлення та інші пристрої, що виробляють тепло. Обов’язково отримайте значення теплової потужності цих пристроїв у постачальника шафи. Крім того, під час обчислення вимог до охолодження центру обробки даних обов’язково враховуйте тепловіддачу для всього обладнання в приміщенні.

Щоб визначити вимоги до теплової потужності та охолодження серверів, що монтуються в стійку, додайте Btu або вати для кожного сервера в стійці. Наприклад, якщо один сервер видає 1000 Бту/год (293 Вт), а інший - 2000 Бту/год (586 Вт), загальна кількість виробленого тепла становить 3000 Бту/год (879 Вт). Тоді обладнання кондиціонера має бути належного розміру, щоб охолодити щонайменше 3000 Бту/год (879 Вт) для розміщення цих двох систем.

Якщо у вас є лише вимірювання потужності і ви хочете отримати еквівалентний рейтинг Btu, помножте загальну потужність на 3,41, щоб отримати Btu/год. Щоб розрахувати тонни кондиціонера, помножте загальну потужність на 0,000285.

Див. Розрахунок вимог до охолодження для прикладу того, як оцінити вимоги до охолодження на основі квадратних метрів, що використовуються шафами та стелажами в центрі обробки даних.

Використання одиниць розміщення стійки для визначення теплової потужності та охолодження

У книзі Проектування та методологія Центру обробки даних Роба Сневелі (доступна за адресою http://www.sun.com/books/blueprints.series.html) концепція використання одиниць розміщення стійок (RLU) для визначення вимог до теплової потужності та охолодження в центрі обробки даних обговорюється. Розташування стійки - це конкретне розташування на підлозі центру обробки даних, де надаються послуги, що вміщують потужність, охолодження, фізичний простір, підключення до мережі, функціональну ємність та вимоги до ваги стійки. Послуги, що доставляються до місця розташування стійки, визначаються в одиницях виміру, таких як вати або Btus, таким чином утворюючи термін одиниця розташування стійки.

Оскільки сучасні центри обробки даних містять сотні чи тисячі систем із дуже різними вимогами до потужності та охолодження, RLU можуть допомогти вам визначити, де потрібні більші чи менші послуги з енергоспоживання та охолодження. RLU також можуть допомогти вам визначити, як розташувати стелажі, щоб максимізувати послуги. Використання розрахунків квадратних метрів для потужності та охолодження передбачає, що потужність та навантаження для охолодження однакові по всій кімнаті. Використання RLU дозволяє розділити центр обробки даних на області, які потребують унікальних послуг живлення та охолодження.

Щоб визначити RLU для теплової потужності та охолодження, потрібно скласти вимоги щодо теплової потужності та охолодження для всіх систем, встановлених у стійці. Потім оцініть RLU для сусідніх стійок. Наприклад, припустимо, у вас було 24000 квадратних футів простору в центрі обробки даних. Можливо, у вас є площа 12000 квадратних футів, де 600 ПК видають 552000 Btu/год і потребують 46 Btu/годину охолодження на квадратний фут. Інша площа площею 6000 квадратних футів може містити 48 секверів, що видають 1320 000 Бту/годину і потребують охолодження 220 Бту/годину на квадратний фут. Третя зона площею 6000 квадратних футів може містити 12 висококласних серверів, які видають 972 000 Btu/годину і потребують охолодження 162 Btu/годину на квадратний фут.

Використання розрахунку квадратних метрів для цього прикладу дає вимогу до охолодження для всіх трьох секцій 2844000 Бту/годину або 118,5 Бту/годину охолодження на квадратний фут. Це перевищило б 46 Бту/годину охолодження, необхідне ПК, але це занадто мала потужність охолодження, необхідна для обох областей сервера. Знання RLU для живлення та охолодження дозволяє менеджеру дата-центрів регулювати фізичну конструкцію, енергетичне та охолоджувальне обладнання та конфігурації стійок у приміщенні відповідно до вимог систем.

Посібник із планування сайту для серверів початкового рівня, версія 1.4

816-1613-14