بهینه سازی زیرساخت فیزیکی اتاقهای سرور و مراکز داده (قسمت اول)

  • نویسنده: علی مهرآبادی
  • تاریخ انتشار: یک‌شنبه ، ۰۲ تیر ماه ۹۸
  • تعداد بازدید: 2028
  • تعداد نظرها: 0
  • دسته بندی: زیرساخت

 

1       مقدمه

بهبود سطح دسترسی، قابلیت اطمینان بالاتر و مدیریت ریسکهای امنیتی مراکز داده، موضوع اصلی بسیاری از استانداردهای معتبر جهانی مانند TIA/EIA-942 و BICSI-002  است. علاوه بر این استانداردهای جامع، استانداردهای تخصصی فراوانی را نیز می توان در هر یک از زیرحوزه ها برشمرد که استاندارد NFPA در حوزه اعلام و اطفاء حریق، ASHRAE در حوزه سرمایش، TIA-607 B در حوزه سیستمهای زمین و TIA-568 B در حوزه کابل کشی ساخت یافته از آن جمله اند. توجه به الزامات پدافندی نیز در مراحل طراحی و پیاده سازی امری ضروری است.

تمامی استانداردهای فوق و همچنین استانداردهای امنیت اطلاعات همانند ISO-27001 تأکید فراوانی بر اجرای صحیح المان‌های مختلف زیرساختی در ابتدای راه‌اندازی و دقت در تداوم آن در طول زمان استفاده از مراکز داده و اتاق‌های سرور دارد. در مقالات متدولوژی سرمایش در مراکز داده (قسمت اول و دوم) به الزامات و فناوری های سرمایش بعنوان نمونه ای از المانهای زیرساخت فیزیکی، پرداخته شده است.

 

2       مشکلات متداول

علیرغم تأکید این استانداردها، متأسفانه ایرادات و نواقص متعددی در مراکز داده سازمانها، ادارات و شرکتها مشاهده می شود که دغدغه همیشگی مدیران سایت می­باشد. مثالهای زیر نمونه هایی از این نواقص هستند:

  • قطع شدن سرویسها بدلیل عدم تأمین برودت و یا رطوبت به میزان کافی
  • قطعی سرویسها بدلیل فقدان منبع برق بدون وقفه
  • عدم تأمین توان الکتریکی متناسب با ظرفیت تجهیزات مرکز
  • دسترسی غیر کنترل شده به مرکز بدلیل عدم رعایت کامل الزامات امنیتی
  • کابل کشی غیر ساختار یافته
  • فقدان سیستمهای امنیتی مانند اعلام و اطفاء حریق
  • اشتراک سیستمهای زیرساختی مرکز (مانند برق، سرمایش و دوربین مدار بسته) با سایر سیستمهای ساختمانی
  • عدم تخصیص مکان مناسب برای اتاق سرور و عدم رعایت الزامات پدافندی
  • عدم وجود سیستم زمین
  • عدم رعایت افزونگی در سیستمهای زیرساختی
  • ویروسی شدن سیستم ها و سرویس های سازمان
  • از بین رفتن داده ها و عدم وجود نسخه پشتیبان
  • عدم اطمینان از غیرقابل نفوذ بودن سیستم و سرویس های سازمان
  • جزیره ای بودن و عدم یکپارچگی سرویس ها
  • کمبود منابع پردازشی جهت ارائه سرویس مطلوب
  • عدم وجود طراحی سرویس و مرکزداده مطلوب متناسب با توسعه سازمان
  • و ...

 

اگرچه شناسایی این نواقص، دشوار نیست، اما لازمه آن آگاهی از شرایط استانداردی و همچنین روشهای به روز، تخصصی و اقتصادی برای رفع این نواقص است.

در کلینیکهای بهینه سازی، به صاحبان و بهره برداران مراکز داده و اتاقهای سرور بزرگ و کوچک جهت شناخت وضع موجود تجهیزات، امکانات و سرویسهای خود – بعنوان یک دارایی با ارزش برای سازمان- و همچنین معرفی وضع مطلوب قابل دسترسی (از منظر استانداردهای جهانی) برای آن، مشاوره داده می شود و نهایتاً با تحلیل وضع موجود و مطلوب مرکز داده/ اتاق سرور، راهکارهایی جهت بهسازی وضع موجود و حرکت به سمت وضع مطلوب ارائه می گردد.

3       پروژه های بهینه سازی زیرساخت مراکز داده

گامهای اصلی در پروژه های بهینه سازی مراکز داده را می توان بصورت زیر برشمرد:

الف) شناسایی وضع موجود که شامل مصاحبه با مدیر سایت و سایر ذینفعان، بازدید میدانی و جمع آوری مستقیم داده­ها، تکمیل چک‌لیست­های ارزیابی و ارائه گزارش مربوطه است. این گزارش وضعیت موجود مرکز داده، کاستی‌ها، مشکلات موجود و نقاط قوت آن را بصورت خلاصه معرفی می­کند.

ب) تبیین وضع مطلوب: با توجه به رویکرد کارفرما، نیازهای آتی و با در نظر گرفتن محدودیتهای احتمالی، نزدیکترین و بهترین سطح دسترسی استانداردی برای مرکز داده (بهترین وضع مطلوب قابل حصول) تعیین و شرایط تحقق آن تدوین می­شود.

ج) تحلیل شکاف و ارائه راهکارهای لازم جهت بهسازی مرکز: پس از تحلیل شکاف بین وضع موجود و وضع مطلوب، راهکارهای عملیاتی برای بهبود شرایط و نزدیک شدن به شرایط مطلوب تعیین می­گردد.

4       راهکارهای اجرایی

اگرچه تعیین دقیق راهکارهای اجرایی برای بهینه سازی زیرساختهای فیزیکی هر اتاق سرور، بسته به شرایط موجود آن و همچنین حداکثر سطح استانداردی قابل دسترس برای آن دارد، لیکن بر حسب تجربه می­توان برخی از متداولترین نقایص مشاهده شده در مراکز داده را برشمرد و برای آنها راهکارهای اجرایی اولیه­ پیشنهاد داد. آنچه در ادامه می­آید، خلاصه­ای از این نقایص و راهکارهای متداول رفع آنهاست.

بر اساس نتایج منتشر شده توسط مؤسسه گارتنر، نزدیک به 70% از مدیران بهره­بردار مرکز داده در سراسر جهان، مشکلات ناشی از سیستمهای برق و سرمایش را بعنوان بزرگترین مشکل حال حاضر مرکز داده خود عنوان کرده­اند. لذا چنانچه بتوان سطح دسترس­پذیری را برای این دو سیستم زیرساختی ارتقا داد، دسترس پذیری کلی مرکز داده نیز بصورت بارزی بهبود خواهد یافت. به همین جهت در این قسمت از این سلسله نوشتارها، بر موانع کلی و راهکارهای رفع آنها در دو بخش سیستمهای توزیع برق و سرمایش تمرکز خواهد شد.

4.1بهینه سازی سیستم توزیع برق

بصورت میانگین، تنها نزدیک به 30% از برق مصرفی مرکز داده، به مصرف تجهیزات IT می رسد! بنابراین هرگونه مدیریت مصرف توان الکتریکی در سایر بخشهای غیر پردازشی مرکز داده، اثر مستقیمی بر بهبود راندمان مصرف برق (Power Usage Efficiency (PUE)) خواهد داشت.

 

برای بهبود مدیریت مصرف برق و بهبود ضریب PUE، راهکارهای زیر پیشنهاد می­گردد:

  • مانیتور کردن جریان مصرف توان الکتریکی در مرکز داده
  • استفاده از PDUهای با سطح ولتاژ بالاتر (سه فاز بجای تکفاز)
  • استفاده از PDU های هوشمند و با قابلیت اندازه گیری و مدیریت جریان مصرفی
  • استفاده از تجهیزات ماژولار
  • استفاده از کابلهای با سایز مناسب

 

4.2بهینه سازی سیستم سرمایش

در مورد سیستم سرمایش، عمده مشکلات بصورت زیر توزیع شده­اند که نشان می­دهد عدم کنترل دما در محدوده استاندارد، بیشترین اهمیت را دارد.

 

برخی از عواملی که سبب می­شوند کنترل دما در محدوده استاندارد دشوار شود، عبارتند از:

  • وجود موانع جریان هوا در زیر کف کاذب
  • موقعیت نامناسب تایلهای مشبک کف کاذب و وجود بازشوهای نابجا
  • گردش نادرست هوا درون فضای اتاق و اختلاط هوای سرد و گرم
  • عدم کارکرد صحیح حسگرهای دما
  • عدم کارکرد صحیح مدار تبرید سیال واسط

 

برای غلبه بر این مشکلات می­توان از راهکارهای زیر استفاده کرد:

  • با استفاده از محدود کننده های راهرو گرم/سرد و پیشگیری از اختلاط هوای گرم و سرد، می توان 20% تا 25% در انرژی مصرفی در فن ها و بین 5% تا 10% در انرژی مصرفی مرکز داده صرفه جویی نمود.
  • با استفاده از فن های دور متغیر (EC Fan) و کاهش حدود 20% در دور موتور، انرژی مصرفی فن تا حد 45% کاهش خواهد یافت.
  • با استفاده از Blanking Panels و محدود کردن گردش نامناسب هوا، جمع آوری کابلهای بلا استفاده و کاهش حجم کابلها با استفاده از متدولوژی کابل کشی ساخت یافته و جانمایی صحیح تایلهای مشبک کف کاذب، انرژی مصرفی بین 1% تا 2% کاهش خواهد یافت.
  • با استفاده حداکثری از هوای بیرون (در مناطقی که امکان آن وجود داشته باشد) در قالب Free Cooling می توان علاوه بر کمک به حفاظت از محیط زیست، در انرژی مصرفی در مرکز داده نیز صرفه جویی نمود.
  • با استفاده از فناوری­های جدید مانند In-row Cooling و In-Rack Cooling می­توان بین 20 تا 45% در مصرف انرژی سیستم سرمایش صرفه جویی کرد.

 

در قسمتهای بعدی این سلسله نوشتارها، به معرفی موانع اصلی در سایر بخشهای زیرساخت فیزیکی و همچنین راهکارهای رفع آنها پرداخته خواهد شد.

نویسنده: علی مهرآبادی دسته بندی: زیرساخت