آسمانی آبی‌تر برای ديتاسنترها

بهترين ابزارها براي سنگ، ابزارهاي فولادي و تراشكاري نيستند، بلكه دست نوازشگر آب و باد است كه در درازمدت و فراغ از محدوديت زمان به صنعت‌گري روي آن مي‌پردازند.

آب كه سنگ‌تراشی ماهر است، اكنون به نوازشگری برای ستون‌های سنگی فناوری اطلاعات نیز تبدیل شده است. با افزایش هزینه‌های انرژی و تلاش برای خنك ‌كردن این اسب‌های آهنین فناوری اطلاعات و نیز در نظر گرفتن حفظ محیط ‌زیست، بسیاری از توجهات به آب معطوف شده است.

مصرف انرژی بالا و حرارت تولیدی زیاد ناشی از خنک‌سازی سرورهای مجموعه، از جمله مشکلات عمده‌ای است که تمامی دیتاسنترها در سراسر دنیا با آن دست به گریبانند. به همین دلیل شرکت‌های مختلف سعی دارند با ارایه راهکارهایی، از این گرمای اتلافی بکاهند و به نوعی دیتاسنترها با مصرف انرژی کمتری، سرویس‌های خود را ارایه دهند. در این مقاله نیز به برخی از این راهکارهای ارایه شده می‌پردازیم.

سال گذشته دانشگاهی در سوئیس با همكاری IBM سوپركامپیوتری را راه‌اندازی كرد كه Aquasar نام دارد. این سوپركامپیوتر در موسسه دولتی فناوری زوریخ نصب شده و شامل سرورهای Blade Center هستند که توسط دستگاه خنک کننده Water-Cooled و Air-Cooled خنک می‌شوند تا به صورت مستقیم با سیستم‌های سنتی مقایسه شوند. نكته جالب توجه نیز همین جاست.

این سوپر كامپیوتر ۴۵۰ مگافلاپ محاسبه را به ازای هر وات مصرف انرژی ارایه می‌دهد و حرارت تولید شده توسط این سوپرکامپیوتر، انرژی لازم برای گرم كردن یك ساختمان را تولید می‌كند.

مگافلاپ چیست؟

مگافلاپ ، معیاری برای اندازه‌گیری سرعت کامپیوتر است. سرعت یک مگافلاپ به این معناست که کامپیوتر می‌تواند یک میلیون عملیات ممیز شناور را در تنها یک ثانیه انجام دهد.

این ماشین‌های آب‌خنك (Water-Cooled) توسط دانشمندان آی‌بی‌ام در زوریخ و بابلینگن آلمان طراحی و ساخته شده‌اند. پروژه‌ای جالب توجه كه در آن از Aquasar به عنوان جزئی از برنامه استفاده ‌شده و در آن از گرمای اتلافی مایع خنك‌كننده سوپركامپیوترها بهره گرفته می‌شود و موسساتی همچون ETH زوریخ، تحقیقات آی‌بی‌ام زوریخ و ETH Lausanne در آن شركت دارند.

چندی بعد یكی از بانك‌های مهم انگلیس از سیستم خنك‌كننده‌ای به نام Turbomiser بهره گرفت كه با مشاركت سه كمپانی اروپایی طراحی شده است. این چیلر در دیتاسنتر جدیدالاحداث این بانك در جنوب انگلیس راه‌اندازی شده است. در این توربومایزرها از سیستم‌های خنك‌كننده و كندانسورهای آبی استفاده می‌شود.

گفته می‌شود مصرف انرژی این دیتاسنتر ۵۰ درصد كمتر از دیتاسنترهای معمول است و به گفته سازنده آن یكی از «سبزترین» مراكز كامپیوتر حال حاضر است. شركت ارایه‌دهنده راهكارهای مدیریت گرمایی دیتاسنتر Vette Corp از طرف دانشگاه سیراكوس و آ‌ی‌بی‌ام برگزیده شده تا زیرساخت خنك‌سازی موثرترین دیتاسنترها (از لحاظ مصرف انرژی) را ارایه دهد. این پروژه دیتاسنتر با همكاری شركت Vette، دانشگاه سیراكوس، آی‌بی‌ام و موسسه تحقیق و توسعه انرژی نیویورك انجام می‌گیرد. در این پروژه ۱۲٫۴ میلیون دلاری با وسعت ۵ كیلومتر مربع علاوه بر سخت‌افزار و نرم‌افزارهای پیشرفته‌تر، از فناوری‌های هوشمندانه‌تری نیز در خصوص زیرساخت خود دیتاسنتر بهره گرفته شده است. آی‌بی‌ام و سیراكوس سیستم خنك‌كننده‌ای طراحی كرده‌اند كه از چیلرهای جذبی با كارآیی دو برابر بهره می‌برند تا گرمای حاصله از میكروتوربین‌ها را كه در اثر خنك كردن دیتاسنترها پدید آمده، به ساختمان‌های مجاور برای گرم‌كردن آنها انتقال می‌دهند. در واقع در این دیتاسنترها به جای روش‌های هواخنك همچون اتاق‌های تهویه ازسیستم‌های آب‌خنك شركت Vette بهره گرفته می‌شود. در نمایشگاه CeBIT گذشته، شركتی آمریكایی Boston طرح انحصاری آب‌خنكی را به نمایش گذاشت كه ادعا می‌شد در مقایسه با سیستم هوا‌خنك ۹۳ درصد از هزینه خنك‌سازی سرورها می‌كاهد.

دیتاسنتر چیست؟

Data Center یا مرکز داده مجموعه‌ای از سرویس‌دهنده‌‌ها، زیرساخت‌های ارتباطی و تجهیزات دسترسی به داده است که برای نگه‌داری و پشتیبانی از میزبانی سرویس‌های اینترنتی به کار گرفته می‌شوند. اشخاص عادی و یا موسسات در واقع با اجاره کردن فضا و تجهیزات از این مراکز، وب‌سایت و اطلاعات و دیگر خدمات تحت وب خود را در فضای اینترنت به دیگران ارایه می‌دهند.

به طور ساده می‌توان چنین گفت که به جای استفاده از فن تهویه برای خنک‌سازی سیستم سرور، از مایع آب برای جذب گرمای اتلافی سیستم (بیشترین گرمای اتلافی توسط مادربورد و پردازنده مرکزی تولید می‌شود) استفاده می‌شود. شیوه کار نیز چنین است که آب در روی سطح مادربورد (البته با لحاظ عایق‌های لازمه) جریان داشته و گرمای حاصله از کار سرور را جذب می‌کند. سپس این آب با لوله به قسمتی دیگر منتقل می‌شود که در آن جا در سیستم‌های انتقال حرارت، گرمای آن گرفته شده و آب خنک شده مجدد به سوی مادربورد هدایت می‌شود. حال گرمای جذب شده در سیستم انتقال حرارت، به سیستم آب دیگری که در شوفاژهای ساختمان در گردش است منتقل شده تا بدین صورت گرمای اتلافی در نهایت برای گرم کردن ساختمان به کار گرفته شود.

علاوه بر موارد ذكر شده، موسسات دیگری نیز در گوشه و كنار دنیا هستند كه در حال كار روی توسعه سیستم‌های خنك‌سازی دیتاسنتر با بهره‌گیری از مایعات هستند. تمامی این تلاش‌ها براساس این واقعیت است كه آب قابلیت و كارآیی بیشتری نسبت به هوا در خصوص خنك‌سازی دارد.

علاوه بر صرفه‌جویی در انرژی مورد نیاز برای خنك‌سازی در شیوه استفاده از آب، از دیگر هزینه‌های عملیاتی نیز به نحوی كاسته خواهد شد.

چرا آب؟

  • به گفته آی‌بی‌ام، آب ۴۰۰۰ برابر موثرتر از هوا در زمینه خنك‌سازی عمل می‌كند. كولرهای میكروكانال آبی، آب را مستقیماً به پردازنده‌ها می‌برند. این امر باعث می‌شود تا مقاومت گرمایی بین آب و پردازنده كاهش یافته و عملكرد پردازنده‌ها زیر دمای ۸۵ درجه سانتی‌گراد تضمین شود. شركت ارایه‌دهنده راهكارهای آی‌تی Boston فناوری انحصاری خود را تحت عنوان Modular Immersion Technology ثبت كرده است. طی این فناوری هر مادربورد سرور در یك حمام بسته اختصاصی از مایع خنك‌ساز ثابت فرو می‌رود و گرما را به صورت Passive (غیر مستقیم) از قطعات الكترونیكی حساس گرفته و به انتقال‌دهنده‌های حرارتی دیواره حمام منتقل می‌كند و در این دیواره آب به طور مداوم در حال گردش و خنك ‌شدن است.
  • به گفته آی‌بی‌ام در طرح ارایه شده توسط آنها ۴۰ درصد در انرژی مورد استفاده برای خنك‌سازی سیستم‌ها صرفه‌جویی می‌شود و از گرمای اتلافی برای گرم كردن ساختمان‌ها استفاده می‌شود. هر چه دمای خنك‌كننده بالاتر باشد، گرمای خروجی آن بیشتر است كه این امر سیستم را قادر می‌سازد تا ساختمان را با گرمای ۹ كیلوواتی گرم نماید.

به گفته شركت Boston، در مقایسه با سیستم‌های هواخنك متعارف، این سیستم آب‌خنك هزاران برابر موثرتر در زمینه جذب و انتقال گرما عمل می‌كند. بدین ترتیب انرژی بسیار كمتری صرف عمل خنك‌سازی می‌شود. در واقع این كار با حذف اتاق‌های تهویه كامپیوترها و كم كردن نیاز به چیلر از طریق تبادل مستقیم حرارت با هوا در خارج از دیتاسنتر صورت می‌گیرد.

آب ۴۰۰۰ برابر موثرتر از هوا در زمینه خنك‌سازی عمل می‌كند.

هوا در برابر آب

با یك جمع و تفریق ساده در می‌یابیم كه با حذف اتاق‌های تهویه‌سرورها و چیلرهای خنك‌سازی آنها، می‌توان تا ۳۰ درصد از انرژی مصرفی كاست. بنابراین می‌توان گفت اگر بتوان این دو را حذف كرد، به نوعی انرژی مصرفی برای خنك‌سازی رایگان تمام می‌شود. ضمن اینكه صدای مزاحم حاصله از اتاق‌های تهویه نیز در این روش حذف شود.

همچنین لازم به ذكر است كه در سیستم هواخنك باید ظرفیت خنك‌سازی تا ۲۰ درصد بیشتر در نظر گرفته شود تا در صورت از كار افتادن یكی از فن‌های تهویه و یا هنگام سرویس فن تهویه، سیستم با گرمای مضاعف روبه‌رو نشود كه نیاز به این امر در سیستم آب‌خنك تا حد زیادی كمتر است.

حتی می‌توان گلیكول (ضد یخ) مورد استفاده در قسمت چیلر در مناطق سردسیر را نیز از سیستم مورد استفاده در مناطق گرمسیر حذف كرد. زیرا در این مناطق خطر یخ‌زدگی جریان آب بخش چیلر وجود ندارد.

محاسن استفاده از سیستم آب خنك
از گرمای اتلافی می‌توان در دمای مورد استفاده (مثلاً ۶۵ درجه سانتی‌گراد) استفاده كرد.
به دلیل حذف فن‌های تهویه، نویز دیتاسنترها نیز حذف می‌شود.
با حذف مشكل رطوبت، نیاز به تجهیزات رطوبت‌ساز نیز حذف می‌شود.

سخن پایانی

طبق گزارش‌ها هر ساله ۱۲ درصد بر انرژی مصرفی دیتاسنترها افزوده می‌شود و میزان مصرف برق یك دیتاسنتر ۴۰ برابر شركتی با همان وسعت است. از طرفی نیمی از انرژی مصرفی دیتاسنتر صرف خنك‌سازی سرورها می‌شود. حال با افزایش قیمت برق به عنوان حامل انرژی، اكنون نوبت بخش ‌آی‌تی است تا نسبت به رویكرد استفاده از آب برای خنك‌سازی سرورها تصمیم بگیرد.

جهت اطلاع
برای آنكه خنك‌سازی دیتاسنتر به نحو مطلوب صورت پذیرد، نه تنها لازم است تمامی تجهیزات مورد نیاز از همان نخستین روز فعالیت دیتاسنتر نصب شود، بلكه باید در حداكثر كارایی خود نیز عمل نماید. حال آنكه باید در نظر داشت مدتی زمان لازم است تا هر دیتاسنتر به تعداد مشتریان مورد ظرفیت خود دست یابد تا به حداكثر سرویس‌دهی خود برسد. بنابراین می‌توان چنین گفت كه انرژی مصرفی برای خنك‌سازی دیتاسنتری كه به حداكثر كاربران ظرفیت خود سرویس ‌ارایه می‌دهد، برابر با دیتاسنتری است كه به تازگی كار خود را آغاز كرده و فقط ۳۰ درصد از ظرفیت كاربران آن تكمیل شده است. بدین ترتیب می‌توان گفت اتلاف انرژی در خصوص خنك‌سازی دیتاسنترهای تازه تأسیس بیشتر از میزان متعارف است.

برای افزایش عمر قطعات لازم است از مخلوطی از مواد ضد زنگ و ضد باكتری نیز در آب مورد استفاده برای خنك‌سازی استفاده شود.

در سیستم خنك‌سازی از طریق مایعات می‌توان همانطور كه دیتاسنتر رشد می‌كند، به توسعه سیستم خنك‌سازی نیز پرداخت. اما در سیستم هواخنك باید از همان ابتدا تجهیزات مورد نیاز برای حداكثر ظرفیت كاربران را به كار گرفت.

منبع : http://computernews.ir/

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *