مقایسه روش‌های نوین سرمایش دیتاسنتر
یکی از کلیدی‌ترین مسائل در مرکز داده (دیتاسنتر)، مدیریت دمای تجهیزات است. اکثر تجهیزات فناوری اطلاعات گرما تولید می‌کنند و این گرما باید به سرعت مدیریت شود تا عملکرد آن‌ها تحت تأثیر قرار نگیرد، عدم تعبیه سیستم سرمایشی مناسب برای مرکز داده، هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد، چرا که تجهیزات باید مرتب تعمیر یا جایگزین شوند.
لذا با توجه به اهمیت سرمایش دیتاسنتر و محدودیت‌‌های موجود در تأمین سیستم‌های سرمایشی مورد نیاز، شرکت پردیس دیبا اندیشان اقدام به تامین تجهیزات و خدمات سرمایش نموده است. این تجهیزات و خدمات تخصصی شامل انواع کولر مرکز داده، چیلر و کندانسینگ یونیت از برندها و تامین‌کنندگانی همچون Uniflair، APC، هیتاچی و Galx°C می‌شود.
در این مقاله به مقایسه دو روش مدرن سرمایش مرکز داده یعنی RDHx و غوطه‌وری پرداخته خواهد شد.
مقایسه راهکارهای مدرن سرمایش دیتاسنتر
راهکارهای سرمایش سنتی معمولاً ظرفیت خنک‌سازی و مدیریت دما در سرورهای پرتراکم را ندارند، اما کولر پشت رک (RDHx) و سرمایش غوطه‌وری هر دو از روش‌های نوین سرمایش مراکزداده پرتراکم و سیستم‌های رایانش سریع (HPC) به شمار می‌آیند و اصطلاحاً با عنوان «HPC-ready» شناخته می‌شوند. اما به نظر شما بهترین راهکار نوین سرمایش مراکزداده در ایران کدام است؟
اول از همه، اجازه دهید بررسی کنیم که چرا مراکزداده پرتراکم و سیستم‌های رایانش سریع به سرمایش تخصصی نیاز دارند. راه‌اندازی این مراکز شامل به‌کارگیری هسته‌های بیشتر پردازشی است و ظرفیت پردازش داده‌های بیشتری را در تعداد رک کم‌تری در اختیار قرار می‌دهد.
اما چالش فنی سرمایش در میزان تراکم توان نهفته است. زیرا در مراکز داده پرتراکم به جای استقرار رک‌های معمولی با چگالی متوسط 3 تا 7 کیلووات، این رک‌ها به 20 تا 40 کیلووات در هر رک نیاز دارند. از آنجایی که توان الکتریکی بیشتری مصرف می‌شود، گرمای بیشتری به وجود می‌آید که باید به شیوه موثرتری خنک شود تا تجهیزات آسیب نبینند.
خنک کننده غوطه‌وری چگونه عمل می‌کند؟
خنک کننده غوطه‌وری همان چیزی است که از نام آن به ذهن می‌رسد، سرورها در یک مایع نارسانا غوطه‌ور شده‌اند که گرما را از قطعات آن‌ها دفع می‌کند.
دو نوع خنک کننده غوطه‌وری وجود دارد - تک فاز و دو فاز. در خنک‌کننده غوطه‌وری تک فاز، مایع خنک‌کننده معمولاً نوع خاصی روغن است که گرما را از دستگاه جذب می‌کند. سپس این روغن به یک مبدل حرارتی پمپاژ می‌شود و گرما از آن به یک مدار آب سرد جداگانه منتقل می‌شود، پس از این مرحله روغن دوباره به سرورها باز می‌گردد تا آن‌ها را خنک کند. از آنجایی که تغییر حالت فیزیکی در آن رخ نمی‌دهد، به آن تک فاز گفته می‌شود.
در خنک کننده غوطه‌وری دو فاز، نوع متفاوتی از سیال خنک‌کننده استفاده می‌شود که با گرفتن گرما از تجهیزات، حالت آن از مایع به گاز تغییر می‌کند. گاز بالا می‌رود، با کندانسور برخورد می‌کند و دوباره به مخزن می‌بارد و مجددا سرورها را خنک می‌کند. از آنجایی که تغییر فاز رخ می‌دهد، به آن دو فاز گفته می‌شود.
مزایای خنک‌کننده غوطه‌وری
- نرخ خرابی پایین قطعات: قطعات متحرک بسیار کم‌تر هستند و مشکلات کم‌تری به وجود می‌آید.
- تراکم بالا: به راحتی تا 100 کیلو وات توان در هر رک خنک می‌شود.
- بدون فن: این باعث کاهش مصرف انرژی برای مرکز داده و سرورها می‌شود (فن‌های سرورها قبل از غوطه‌وری غیرفعال می‌شوند).
- کارآمد: رسیدن به مقدار PUE فوق‌العاده 1.03 با سرمایش غوطه‌وری امکان پذیر است.
معایب خنک‌کننده غوطه‌وری:
- اصلاح سخت‌افزار: اصلاح سخت‌افزار سرورهای مرکز داده برای حذف/غیرفعال کردن فن‌ها و سیستم‌های مرتبط مورد نیاز است.
- اشغال فضای بیشتر: فضای بیشتری را در مرکز داده اشغال می‌کند زیرا رک‌ها به جای عمودی افقی هستند.
- نگهداری دشوار: قبل از اینکه بتوانید کارهای تعمیر و نگهداری یا ارتقاء سرورها را انجام دهید، مایع خنک کننده باید تخلیه شود.
- قیمت بالاتر: هزینه‌ی ساخت این سیستم سرمایشی زیاد است.
کولر پشت رک (RDHx) چگونه عمل می‌کند؟
سرمایش درب پشت رک (Rear Door Heat Exchange) نوع دیگری از راهکارهای نوین سرمایش است که می‌تواند هم به صورت سرمایش با آب و هم به صورت سرمایش با هوا طراحی شود، با این حال در سرمایش با آب در این محصول مایع به دقت در لوله‌ها محصور می‌شود و سخت افزار بر خلاف روش غوطه‌وری کاملاً خشک و در دسترس باقی می‌ماند.
آب سرد از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها به پشت سرورها ارسال می‌شود. وقتی هوای گرم سرورها با لوله‌ها برخورد می‌کند، گرما به آب منتقل می‌شود و سپس در یک سیستم حلقه بسته مجدداً خنک می‌شود. RDHx ما را قادر می‌سازد به PUE استثنایی 1.12 دست پیدا کنیم.
کولر پشت رک این امکان را می دهد که بدون نیاز به تغییر تجهیزات یا محدود کردن دسترسی به سرورها، روش کارآمدی برای سرمایش مراکز داده را پیاده‌سازی کنید. این روش بسیار کارآمد است و می تواند به راحتی با چگالی توان معمولی 20 تا 40 کیلووات در هر رک کنار بیایید.
مزایای خنک کننده پشت رک
تثبیت دما: به راحتی دمای سرورها را تثبیت می‌کند
کارآمد: سرمایش پشت رک نسبت به سرمایش هوا بسیار کارآمد است
بدون کمپرسور: با به‌کارگیری سرمایش مایع دیگر نیازی به کمپرسور پرهزینه نیست
دسترسی راحت: کولرهای پشت رک تأثیری بر دسترسی به سخت افزار شما ندارد
صرفه‌جویی در فضا: کولر پشت رک فضای کمی را اشغال می‌کند و بین 20 تا 60 سانتی‌متر به عمق رک اضافه می‌کند
معایب خنک کننده پشت رک
قطعات متحرک: قطعات متحرک بیشتر از یک سیستم خنک کننده غوطه‌وری است که می تواند به معنای نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر باشد
مصرف انرژی بیشتر: هنوز هم به فن‌ها نیاز است که باعث افزایش مصرف انرژی در مقایسه با خنک کننده غوطه‌وری می‌شود
مقایسه سرمایش مرکز داده با RDHx و Immersion Cooling
هم خنک کننده درب عقب رک و هم خنک کننده غوطه‌وری روش‌های خنک کننده بسیار موثر و کارآمدی هستند. انتخاب بین این دو به بودجه، نیاز به چگالی توان و مساحت مرکز داده بستگی دارد.
هر ارائه‌دهنده زیرساختی که به دنبال کاهش هزینه‌های عملیاتی و اثرات زیست‌محیطی مرکز داده خود است، باید از خنک‌کننده درب پشت رک استفاده کند، زیرا بسیار کارآمدتر از خنک‌کننده کمپرسور هوای معمولی است.
از لحاظ تنوع محصولات: خنک کننده غوطه‌ور نسبتاً جدید است و به طور گسترده در میان مراکزداده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، به این معنی که شما یا انتخاب محصولات را محدود می‌کنید یا می خواهید مرکز داده جدیدی از نو ساخته شود که با قیمتی گزاف همراه است.
از لحاظ قیمت: قیمت هر یک از این روش‌ها زمانی توجیه منطقی دارد که به چگالی توان نگاه کنید. با داشتن یک رک 30 کیلوواتی در مقایسه با سه رک 10 کیلوواتی می‌توان در هزینه‌ها صرفه جویی کرد، بنابراین این روش‌های خنک کننده می‌تواند بر نحوه خرج کردن بودجه شما نیز تاثیر مثبت تاثیر بگذارد.
از لحاظ چگالی توان: RDHx برای چگالی توان تا 40 کیلووات در هر رک، کفایت می‌کند. اما اگر چگالی توان از 40 کیلووات در هر رک فراتر برود (که در ایران معمول نیست)، سرمایش غوطه‌وری ظرفیت مورد نیاز برای افزایش چگالی در هر رک را در اختیار قرار می‌دهد.
ما در شرکت پردیس دیبا اندیشان نیز به‌عنوان یک ارائه‌دهنده خدمات مرکز داده، همانند سایر بخش‌های صنعت IT مشتاق هستیم تا روش‌های کارآمدتری را برای پاسخ به رشد روزافزون داده‌ها و در عین حال بدون افزایش تأثیرات زیست‌محیطی ارائه کنیم. بنابراین با در نظر گرفتن این موضوع، تأمین، تجهیز و پیاده‌سازی روش‌های مدرن سرمایش مرکز داده، مانند کولر پشت رک (RDHx) را سرلوحه کار خود قرار داده‌ایم.
