Czas na zmianę zasad projektowania centrów danych
Chociaż termin „architektura Catcher” lub „redundantna architektura blokowa” jest dość znany, w praktyce architektura ta jest rzadko wykorzystywana, choć wkrótce się to zmieni.
Obecnie menedżerowie centrów danych zmagają się z wieloma wyzwaniami, nieustannie starając się zapewnić maksymalną dostępność w obliczu rosnącego popytu, ciągłość obsługi, niezawodność i zgodność z zasadami zrównoważonego rozwoju, które to czynniki stały się podstawą określania wydajności. Wszyscy poszukują też oszczędności w zakresie CAPEX i OPEX przy jednoczesnej optymalizacji dystrybucji energii elektrycznej i zapewnieniu najwyższego możliwego poziomu odporności.
Jak więc odporność na poziomie architektury wpływa na przyszłe projekty i dostępność centrów danych oraz czy inteligentne projektowanie może pomóc rozwiązać niektóre z bardziej kłopotliwych wyzwań, przed którymi stoją centra danych, z uwzględnieniem ich przyszłej wydajności?
Optymalizacja infrastruktury centrum danych dzięki zastosowaniu redundantnej architektury blokowej
Jeśli popatrzymy na architekturę z perspektywy projektu, do kluczowych czynników, jakie trzeba uwzględnić, należą konieczność zapewnienia ciągłej, niezawodnej pracy, wyeliminowanie przestojów oraz optymalizacja TCO, przy czym dostępność musi wynikać z odporności architektury. W dalszej perspektywie największe znaczenie mają koszty CAPEX i OPEX, jak również ślad węglowy – i wszystko to zależy od wyboru architektury. Podobnie, decyzje podjęte na wczesnym etapie projektowania mają wpływ na łatwość utrzymania obiektu, ponieważ z powodu nierozsądnych wyborów w zakresie architektury sieci dystrybucyjnej bieżąca konserwacja może stać się niepotrzebnie skomplikowana.
W projektowaniu głównym hasłem przewodnim stała się odporność, szczególnie pod względem elastyczności i zastosowania rozwiązań modułowych dostosowanych do aktualnych potrzeb obiektu, ale z możliwością skalowania i rozbudowy.
Niektóre projekty skupiają się na minimalizacji potrzeby stosowania nadmiarowego sprzętu i optymalizacji efektywności zużycia energii (PUE), co przekłada się na mniejszą liczbę urządzeń, niższe koszty inwestycyjne i mniejszy ślad węglowy oraz uproszczoną konserwację.
Architektura Catcher spełnia wszystkie te potrzeby.
Jak architektura Catcher komponuje się ze standardowymi topologiami UPS?
Przy tradycyjnej redundancji 2N centrum danych ma dwa razy więcej krytycznych komponentów, dzięki czemu żaden pojedynczy punkt awarii nie zaburzy jego działania. System pracuje bez zakłóceń nawet w przypadku awarii danego komponentu, co gwarantuje wyjątkową niezawodność.
Zapewnienie tej gwarancji na wypadek nieplanowanej konserwacji lub nieoczekiwanej awarii wymaga, aby cały osprzęt elektryczny w instalacji – generatory, falowniki, UPS i przełączniki – był redundantny, co oznacza konieczność zainwestowania w dwa razy więcej sprzętu i zajmuje dwa razy więcej miejsca.
Obecnie architektury ewoluują, aby zmniejszyć początkowe koszty CAPEX poprzez zapewnienie wysokiego poziomu redundancji za pomocą rozproszonej redundancji lub architektury Catcher.
Architektury rozproszone – takie jak 4N3 i 5N4 – optymalizują redundancję zasilania, dzieląc ją między różne systemy.
Nie jest to jednak rozwiązanie bez wad – system rozdziału energii do poszczególnych szaf IT wykorzystuje osobną szynę zbiorczą dla każdego strumienia mocy, co może być kosztowne i może również komplikować procesy konserwacji.
W przypadku architektury 4N3, w normalnym trybie pracy 4 systemy działają z wydajnością do 75%, zaś w razie utraty jednego źródła zasilania trzy pozostałe są w stanie nadal zasilać odbiory IT.
Redundantna architektura blokowa – Catcher – obniża koszty i zwiększa odporność centrum danych
Architektura Catcher umożliwia użytkownikowi końcowemu wybranie wymaganego poziomu redundancji, tak aby mógł on zoptymalizować koszty CAPEX związane z centrum danych przy jednoczesnym zachowaniu odporności na awarie i możliwości równoległego przeprowadzania konserwacji. Przykładowo architektura może obejmować 6 normalnych strumieni mocy, które mogą być obciążane nawet do 100%, co zapewnia optymalny wskaźnik wykorzystania centrum danych, oraz 1 lub 2 strumienie nadmiarowe, gotowe do przejęcia obciążenia w przypadku awarii jednego lub dwóch strumieni głównych.
Zastosowanie przełączników statycznych (STS) pomiędzy zasilaczem UPS a odbiorem sprawia, że odbiór krytyczny może zostać przełączony z „normalnego” toru na tor nadmiarowy, który „podłączy się” online, zapewniając ciągłość zasilania bez zakłóceń dla tego odbioru.
„Podczas normalnej pracy odbiory są zasilane z toru głównego. W razie jakiejkolwiek usterki lub konieczności konserwacji toru głównego STS automatycznie przełączy odbiór na tor nadmiarowy. Ta redundantna architektura blokowa zapewnia płynne przejście z toru normalnego na tor Catcher. Inną opcją dostępną w architekturze Catcher jest połączenie przełącznika statycznego (STS) z przełącznikiem automatycznym (ATS). W takim układzie jedna strona odbioru IT klienta (strona A) jest podłączona do przełącznika STS, a druga (strona B) – do przełącznika ATS, zaś oba przełączniki są podłączone zarówno do toru normalnego, jak i nadmiarowego. W przypadku awarii toru normalnego STS przełączy się jako pierwszy, załączając bloki redundantne, a w drugiej kolejności przełączy się ATS, co zapewnia płynne i jednoczesne przełączanie obu torów. Podsumowując, strony A i B szaf IT będą nadal zasilane, zachowując redundancję serwerów”.
Najważniejsze aspekty optymalizacji infrastruktury elektrycznej z lepszym TCO i większym poziomie zrównoważenia
Przy obliczaniu kosztów CAPEX i OPEX związanych z centrum danych trzeba uwzględnić całą infrastrukturę elektryczną, od przekładników wysokonapięciowych po infrastrukturę IT. Wybór właściwej redundancji (1 blok redundantny na X bloków normalnych) pozwala znacznie ograniczyć koszty CAPEX i OPEX w porównaniu z tradycyjną architekturą. Przykładowo przy odpowiednio dobranej redundancji można zrezygnować z całego strumienia mocy (co obejmuje przekładnik, agregat prądotwórczy, rozdzielnicę, UPS i baterie, a także wszystkie związane z nimi czynności konserwacyjne).
„Chociaż skalowanie do 10 hal danych wymaga zastosowania przełączników STS do podłączenia bloków redundantnych, nadal w ogólnym rozrachunku ilość sprzętu jest mniejsza – mniej przekładników i agregatów, mniej zasilaczy UPS i mniej baterii – co łącznie przekłada się na ograniczenie ilości sprzętu o nawet 30%. Architektura Catcher z jednym przełącznikiem STS w porównaniu z architekturą 2N zajmuje o 38% mniej powierzchni, a jej koszty CAPEX są mniejsze o 42%. W rezultacie otrzymujemy wysoce zoptymalizowaną infrastrukturę elektryczną o lepszym całkowitym koszcie posiadania, większym stopniu zrównoważenia i lepszej efektywności energetycznej – atrakcyjne rozwiązanie dla kolokacyjnych centrów danych”.
Te zweryfikowane fabrycznie i sprawdzone przez użytkowników systemy zostały przetestowane przez największych graczy na rynku posiadających duże doświadczenie w zakresie zastosowań w centrach danych, zaś lista przykładów sukcesu z całego świata wciąż rośnie.
„Model Catcher może zoptymalizować redundancję przy jednoczesnym ograniczeniu kosztów inwestycji. Dzięki wysokiej elastyczności stanowi rozwiązaniem idealne pod względem dostosowywania się do bardzo specyficznych i zmieniających się potrzeb centrów danych, umożliwiając projektantom tworzenie lepszych obiektów i zmianę podejścia do projektowania, aby obecne centra danych były gotowe na przyszłość.
Istniejące obecnie od wielu lat architektury Catcher o mocy kilkuset MW dowiodły wysokiej niezawodności przełączników STS w wymagających środowiskach operacyjnych”.
Potwierdzona zgodność produktów od jednego producenta
Należy pamiętać, że w przypadku zasilaczy UPS i przełączników STS kompatybilność ma kluczowe znaczenie; harmonijnie współpracujący ze sobą sprzęt o podobnych parametrach kompensuje wszelkie zmiany obciążenia sieci lub infrastruktury IT.
„Pełny zestaw UPS + STS firmy Socomec pozwala maksymalnie wykorzystać zalety architektury Catcher, zapewniając pełną kompatybilność w każdych warunkach pracy – w tym przy nagłych wahaniach napięcia, przejściach do trybu wysokiej sprawności UPS czy spadkach napięcia”.
