The Data Center Blog - חדרי מחשב, הקמת אולמות מחשב, חדרי שרתים, חוות שרתים, KVM, ניהול כבילה, UPS, green IT

בימים אלו הושלם ע”י חברת אלכסנדר שניידר פרויקט חוות השרתים החדשה של NetApp Israel : מעבדות פיתוח של חברת האחסון מהמובילות בתחומה.  במעבדה שולבו חוקי תכנון של IT ירוק.

המעבדה הוקמה בבניין החדש של בית צים במת”מ חיפה, והיא מהווה פריצת דרך טכנולוגית בכל הקשור לתשתיות חדרי מחשב בישראל.  החווה כוללת בשלב א’ כ- 300 שרתים ביניהם שרתי האחסון של חברת NetApp מסוג FAS3000 ו-FAS6000 בעלי קיבולת אחסון של עשרות טרה-בתים.  בשלב הסופי החדר מתוכנן לאחסן קרוב ל 1 מגה-וואט של ציוד IT בשטח של כ-240 מ”ר בלבד ועו שה שימוש חדשני ביחי דות קירור מים המבוסס על קירור שורת ארונות השרתים.

היזמים ומנהלי הפרויקט מטעם נט-אפ היו המהנדסים ארז רוזנטל ואפרים גרינברג. הפרויקט בוצע  ע”י חברת אלכסנדר שניידר משלב התכנון, הבנייה והביצוע . שמנו דגש רב על חיסכון בהוצאות החשמל ויישמנו במידת האפשר כללים של IT ירוק כגון קירור מים ויישום מודולארי והדרגתי. כמו כן ביצענו  את פרויקט המעבר מחדר המחשב הישן של NetApp .

עיקרי הפרויקט:
240 מ”ר
100 ארונות שרתים (בשלב הסופי)
40 יחידות קירור מים - מבוסס לפי קירור שורה Row cooling
תכנון מודולארי ליישום הדרגתי
מיזוג אוויר מתוכנן לחיסכון בחשמל
KW 7 לארון שרתים בשלב א, 10 KW לארון בשלב הסופי
ניהול כבילה מתקדם
תשתית מים, כבילה וחשמל עילית
ללא רצפה צפה
מעבר החדר  - תוך 36 שעות

שלום אביטן-מנהל תחום Data Center באלכסנדר שניידר:
“האתגר הראשון בהעתקת החווה ובתכנון האתר היה לתמוך בציוד IT מתקדם ומגוון הנדרש על ידי מהנדסי החברה בעת פיתוח מערכות האחסון של הדור החדש”, “סך הכול קיבלנו כ 240 מ”ר לאחסנת מאות שרתים ובצריכה כוללת של קרוב ל 1 מגה-וואט. נבנתה תשתית כבילה עילית, ויושמה צפיפות מחשוב-הספק ( high density computing ) של קרוב ל 10 קילו-וואט לארון שרתים, הרבה מעבר ל 4 קילו-וואט לארון שהוא הגבול הסביר להספק בחדר מחשב רגיל”.

הפרויקט התאפיין בניהול כבילה בצפיפות לא שגרתית.  כבלי נחושת ואופטיקה נפרשו באתר החווה. “לצורך זה התקנו פתרונות ניהול כבילה בצפיפות גבוהה של חברת Panduit והגענו לרמה מאוד גבוהה של נוחות תפעולית למרות עומס הכבילה הרב

מחקר שנעשה על יד י ה Uptime Institute  בדק את השפעת התקנת פנלים חוסמים (פנלים עיוורים) על יעילות מיזוג האוויר בחדר.

תוצאות מחקר זה מצביעות על הדברים הבאים:

•    כאשר לא מותקנים פנלים חוסמים בחללים בין ציוד המחשוב, למיחזור האוויר הפנימי בארון השרתים יש השפעה ניכרת על טמפרטורת האוויר הנכנס לציוד מחשוב.  ראה תמונה 1

•    פנלים חוסמים משפרים משמעותית את טמפרטורת האוויר הנכנס לציוד מחשוב ומהווים לפיכך פתרון יעיל לבעיה של מיחזור אוויר פליטה חם בתוך ארון שרתים. ראה תמונות 2,3

•    גם כאשר מותקנים בארון פנלים חוסמים עם מרווחים קטנים של 1.6 מ”מ ברווח האופקי בין פנלים חוסמים סמוכים, ציוד המחשוב עדיין חשוף לטמפרטורות כניסה מזיקות. ראה תמונה 2

•    כאשר לא מותקנים פנלים חוסמים בחללים שבין ציוד המחשוב או אפילו כאשר מותקנים פנלים חוסמים עם מרווחים, נפחים עודפים של אוויר ממוזג אינם מבטלים את השפעותיו המזיקות של מיחזור פנימי בארון השרתים.

•    השיפור המירבי מתקבל כאשר מתקינים בארון פנלים חוסמים שאין להם מרווחי אוויר ברווח האופקי בין פנלים חוסמים סמוכים או בין הפנלים החוסמים לציוד המחשוב. ראה תמונה 3

•    ביטול מיחזור האוויר הפנימי בארון השרתים משפר משמעותית את הספקת האוויר הממוזג לתוך הכניסות של הציוד.
ממחקר זה עולה כי שימוש בפנלים חוסמים עשוי לשפר במידה ניכרת על תפקוד חדר המחשוב: להקטין את שיעור הכשלים של ציוד מחשוב, לשפר את ניצולת יחידות המיזוג, ולהקטין הוצאות אנרגיה.  כל זאת בהשקעה זעומה.

תרשים 1

מודל 1: חתך רוחב של זרימת האוויר בארון שרתים שלא הותקנו בו פנלים חוסמים

תרשים 2

מודל 2: חתך רוחב של זרימת האוויר בארון שרתים שהותקנו בו פנלים חוסמים עם מרווחים. במודל הותקנו פנלים חוסמים עם מרווחי אוויר אופקיים של 1.6 מ”מ בין פנלים חוסמים סמוכים וגם עם מרווחי אוויר אופקיים של 3.3 מ”מ בין הפנלים החוסמים והשרתים.

תרשים 3

מודל 3: חתך רוחב של זרימת האוויר בארון שרתים שהותקנו בו פנלים חוסמים ללא מרווחים. במודל הותקנו פנלים חוסמים בלי מרווחי אוויר אופקיים בין פנלים חוסמים סמוכים או בין הפנלים החוסמים והשרתים.

מי שרוצה לקבל את המחקר במלואו מוזמן לכתוב לי

יגאל

רציפות עסקית (uptime) או אפס זמן השבתה (zero downtime) היא הגורם המניע החשוב ביותר בתכנון ובהפעלה של מרכזי נתונים כיום, מפני שהעלות של כל דקה שהמערכות מושבתות היא אלפי דולרים. חברות המפעילות מרכזי נתונים ברמה 3 וברמה 4 מחזיקות גם באתרים מרוחקים וגם באתרים משותפים (co-location facilities) שרתים אשר חיוניים לתפקודה השוטף לא פחות מהשרתים הממוקמים באתר הראשי. כדי להבטיח רציפות עסקית יש צורך בפתרונות חדשים וחדשניים. אחד הפתרונות הוא יחידות חכמות לחלוקת זרם בארון (CDU - Cabinet Power Distribution Units) שיכולות לספק יכולת הסרת עומסים חכמה (Smart Load Shedding).  הפתרון מבוסס על CDU של חברת    Server Technology               
הסרת עומסים חכמה מאפשרת למפעיל להסיר עומסים על סמך שלושה משתנים תפעוליים חשובים: 

1) האם האל-פסק פועל מהמצברים
2) הטמפרטורה בארון עולה מעל המותר
3) העומס הנוכחי עולה על המותר

 משתני המפתח הללו מאפשרים למשתמש לקבוע מראש אילו מכשירים אינם חיוניים לפעילות השוטפת, להסיר אותם במקרים שמתעוררת בעיה ובכך להבטיח רציפות עסקית ולהגן על המכשירים החיוניים שבתוך הארון.

מי שמעונין ב white paper המלא שכתבנו בנושא זה מוזמן לכתוב לי ל yigals@schneider.co.il ואשלח לו / לה במיידי.  כמו כן יש דיון בנושא יישום נכון של  יתירות ב PDU בפוסט קודם

חג שמח

בהרצאת הפתיחה של כנס AFCOM בלאס וגאס נאם מייקל מאנוס, דיירקטור לשרותי דטה-סנטר של מייקרוסופט. שלושה דברים הדהימו אותי בהרצאה שלו:

1. מאנוס סיפר שמיקרוסופט מוסיפה כ 12,000 (שנים עשר אלף) שרתים בחודש.  אף אחד בקהל לא הניד עפעף. לפני מס’ שנים היינו היינו שולחים אדם שמצהיר על מספרים כאלו להסתכלות.  היום זה כבר מובן מאליו.  השמועות מספרות שגוגל למשל מוסיפה כ 25,000 שרתים בחודש.

2. מאנוס תיאר את הפרוייקט הבא של מיקרוסופט בתחום חדרי המחשב.  חדר מחשב ענק זה ייבנה כעיר מכולות, לא כבניין בטון.  כלומר, ציוד מחשוב חדש יתווסף במכולות שיכילו מס’ כלשהו של ארונות שרתים מזוודים, מחווטים ומוכנים להפעלה.  גילוי נאות: כמי שמקדם את נושא חדרי המחשב הניידים בארץ, שמחתי לקבל חיזוק כה משמעותי.  לפרטים על מכולות חדרי המחשב ראו      

3. מיקרוסופט הגיעו להשגים מדהימים ביעילות האנרגיה של חדרי המחשב על ידי שימוש בנוהגים מתקדמים.  יעילות זו נמדדת ביחס פשוט.  לוקחים את קריאת מונה החשמל המסופק לכלל החדר (ל IT, מיזוג ותשתיות)  ומחלקים את החשמל המסופק לציוד ה IT בלבד ( קריאת ה UPS ).  יחס זה נקרא PUE ( הגריד הירוק) או EER על ידי ה Uptime Institute .

עיקר הנזק הסביבתי והבזבוז הכספי ב IT נגרמים על ידי צריכת החשמל הגוברת של חדרי המחשב. אבל לא רק שם.
ולכן Green IT מגדיר 4 קריטריונים, שלושה מהם רלבנטיים לחדר המחשב, והרביעי הוא מעבר לחדר המחשב.

חדר המחשב הירוק:
1. תשתית חדר המחשב יעילה וחסכונית בחשמל. מדובר בעיקר במיזוג אוויר יעיל, ובתכנון חסכוני בתשתיות האחרות ( אל-פסק, גנרציה, לחות וכ’) . דוגמאות: ארנות מקוררי מים, מערכת אל פסק עם אובדן סטטי נמוך, שימוש בהוהגם מתקדמים ( Best Practices ) וכן הלאה.
2. שימוש חסכוני במשאבי חדר המחשב: בעיקר בציוד IT על ידי וירטואליזציה, ובשטח על ידי שימוש ב High Density
3. בחירת ציוד IT גם (לא רק) על סמך ניצולת ההספק שלהם. לדוגמא: מעבר לשרתי להב, ספקי כוח עם ניצולת מעל 80%.

נתונים עדכניים של ה uptime institute וה EPA שופכים אור על המצב הנוכחי בחדרי המחשב בארה”ב.
נתון מעניין אחד הוא שקצב קניית השרתים הואט לכ 9% בממוצע בשנים 2006-7. זאת ירידה משמעותית יחסית ל 5 השנים בקודמות שם ממוצע קניות השרתים עלה ב 13.6% בשנה. ניתן לייחס זאת למגמת הוירטואליזציה. עם זאת, מעניין לראות שמס’ השרתים ממשיך לצמוח למרות הוירטואליזציה.
נתון מעניין נוסף הוא שצריכת החשמל של חדרי המחשב במגה-וואטים עלתה בשנתיים אלו ב 12%. כלומר, למרות הוירטואלזיציה ולמרות השיפורים בטכנולוגיות השרתים, צריכת האנרגיה ממשיכה לעלות בקצב מהיר.  עליית מחירי האנרגיה מבטיחה שההוצאה הישירה בחשבון החשמל תעלה בקצב מהיר אף יותר!

מגמת ה חדר המחשב הירוק היא תגובה של התעשייה לתופעה זו. מעניין לראות את תגובת התעשייה: בחלקה - התעלמות מוחלטת, בחלקה האחר, יישום נלהב.  האם התשובה היא חדר מחשב חדש או שדרוג החדר הישן?  זה כבר נושא לפוסט הבא.

יגאל שניידר

האם ספקי כוח כפולים בשרת משפרים את שרידות חדר המחשב? 

אספקת חשמל היא יסוד בסיסי בתשתית חדר המחשב.  הפסקת חשמל, או מערכת חשמל באיכות ירודה היא הסיבה העיקרית ל”נפילת” חדרי המחשב. לעיתים קרובות, קריסת מערכות החשמל של החדר מתקיימת לא בעת הפסקת חשמל אלא כתוצאה מטעות מקומית או תכנונית, אך בעיקר בשימוש בנוהגים   (Practices)   לא עדכניים.

מערכת אספקת החשמל של חדר המחשב מורכבת משש רמות:

1. הגריד – חברת החשמל וארון מרכזי
2. גנראטור גיבוי ומתג העברה אוטומטי ( ATS )
3. מערכת גיבוי אל פסק ( UPS ) ומתג BYPASS
4. ארון החשמל
5.PDU  - Power Distribution Unit  ברמת הארון
6. ספקי הכוח של השרתים עצמם

מנהלי אולם המחשב בדרך כלל אינם מעורבים ב 4 הרמות הראשונות, אך יש להם אחריות למדיניות ויישום של רמות 5 ו 6 .  לא מעט נפילות מביכות מתרחשות כתוצאה ישירה מיישום שגוי של ה PDU. 

כמעט לכל השרתים הנמכרים היום יש שני ספקי כוח.  עובדה זו יכולה לשפר מאוד את זמינות המידע אם היישום הפיזי הוא  נכון.  במקרים רבים, בשל יישום שגוי, שני ספקי כוח אינם מוסיפים ערך כלל ויתרון זה מתבזבז או אף הופך לחיסרון.

בחדר מחשב ברמה 4  ( Tier 4 ) יש שתי מערכות של אספקת  החשמל ובכל מערכת (ענף) מצויים  כל 6 המרכיבים שהוזכרו מעלה. כל ענף יכול לתמוך ב 100% מצרכי החדר. זוהי יתירות של 2N  וזה גם המחיר:  עלות כפולה. 

בשל שיקולי עלות, מעטים חדרי המחשב של Tier 4  ולכן אין לנו בד”כ יתירות של 2N.  אנו מתפשרים   משיקולי עלות- תועלת ואילוצים אחרים.    

נתמקד אם כך בשיפור היתירות בעלות נמוכה  ובדרכים שאפשריות לנו כמנהלי אולמות המחשב ליישם בקלות ובמהירות כלומר בסעיפים 5 ו 6.

במקרים בהם מותקן PDU אחד ברמת הארון, הרי שהיתירות מוגבלת רק למקרה של כשל באחד מספקי הכוח של השרת.  ברור שזו לא חוכמה גדולה וזה גם לא מקרה מעניין.

ברוב המקרים מותקנים שני PDU בארון.  תקוותנו השלמה היא שכל ספק כוח מחובר ל PDU אחר. במקרים כאלו כל ספק כוח עובד ב 50% מהעומס.  במקרה של כשל  בספק אחד, עובר כל העומס לספק השני.  תצורה זו נוטעת במנהל החדר תחושה של בטחון בזכות היתירות. עם זאת, רבים אינם מודעים לנוהגים הנכונים ( best practices ) ומיישמים זאת בצורה לא נכונה. 

לדוגמא,  ראיתי מקרים רבים בהם ה PDU מועמס ל 60% מיכולתו.  ובכן מה הבעיה? 
הבעיה היא שבמקרה של כשל בענף A, כל העומס מועבר ל  PDU B . במקרה כזה, PDU B  סופג עומס של 120% והארון נופל.    

נוהגים נכונים:

חוק מס 1:  העומס על שני ה PDU ( ביחד) בארון צריך להיות לא יותר מ 80% מהעומס המקסימאלי של הארון 

חוק מס’ 2:  העומס המקסימלי על כל PDU צריך להיות לא יותר מ 40% מהעומס המקסימאלי של הארון.

כלומר, אם הנקודה מאפשרת 20A  לארון , כל PDU יכול להיות מועמס ל 8A לכל היותר , ושניהם ביחד 16A ( כלומר 80% מ 20A)

מומלץ מאוד להתקין PDU שהוא Metered , כלומר ניתן לראות מהו העומס על ה PDU באמפר.  בישראל קוראים לזה בדרך כלל PDU חכם  (להבדיל מ PDU מנוהל שמאפשר גם כיבוי והדלקה מרחוק)

מומלץ מאוד לבחור ב Meterd PDU (חכם) שמאפשר גישה מרחוק דרך IP ולקבל התראות ב SNMP במקרה והעומס עובר את רמת הסף המותרת. זה מוריד מאוד את עומס העבודה הכרוך בפיקוח על נושא זה ומשפר מאוד את אמינות חדר המחשב. דוגמאות לפסי שקעים חכמים ומנוהלים  והנה PDU חדש וחכם במיוחד

לחזרה לבלוג הקליקו כאן

משיחות עם לקוחות וספקים, אני מעריך שהנושאים שיעסיקו את צוותי הIT   ב 2008 יהיו:

1. קירור חדרי המחשב
2. הספק (חשמל) במונחים של מחסור ועלות
3. שטח רצפה
4. עלות שכר עובדים
5. כלים לניהול שרתים
6. וירטואליזציה
7. IT ירוק
8. 10 גיגה-ביט איטרנט
9. מיקור חוץ
10. התאוששות מאסון (DRP )
11. קונסולידציה
12. עיבוד מקבילי

אשמח לשמוע לדעתכם yigals@schneider.co.il

בנושא IT ירוק, אנשים עורכים כנס IT ירוק ב 5 בפברואר , 2008 בהילטון תל אביב. להרשמה

יגאל

הרעב הבלתי פוסק של התעשייה לכוח מחשובי מביא אותנו להתמודד עם אתגרי תשתית חדשים כגון חום, אספקת חשמל, ניהול כבילה צפוף, רעש ומשקל.

בפוסט הזה אני מעוניין להקדיש מס’ מילים לנושא הרעש.

ארון שרתים יכול להכיל היום כ 42 שרתי “פיצה” או למעלה מ 90 שרתי להב. במעבדות ובחדרי מחשב בהן אנשים עובדים במחיצת המחשבים, ייתכן נזק רב לבריאות העובדים בשל הרעש הנוצר מהמחשבים.
רעש מעל 65 דציבלים נחשב רעש הפוגע באופן משמעותי באיכות החיים, רעש שעוצמתו מעל 70 דציבלים נחשב רעש מזיק, ורעש מעל 60 דציבלים נחשב רעש מפריע.

בחברת אלכסנדר שניידר פיתחנו  פיתרון בדמות ארון שרתים המבודד את רעש המחשבים מהסביבה החיצונית. בהתקנה שביצענו מדדנו ירידה של למעלה מ 20 דציבלים ברמת הרעש מארון שרתים ( מ 70 דציבל לפחות מ 50).

כמו כן, בשיתוף עם חברה ישראלית בשם סילנטיום, פיתחנו ארון שרתים אקוסטי המאפשר לקרר כ KW 6 של ציוד מחשוב ומכשור המייצר רעש נגדי ובכך “מבטל” למעשה את הרעש.

בתמונה, ארון אקוסטי מבוסס קנור עם תוספת פיתוח ישראלי, בזמן תהליך הייצור.  הארון , במקרה זה סופק מחווט ללקוח.

יגאל שניידר

לחזרה לעמוד הבית של הבלוג www.datacenter.org.il

חיסכון בחשמל הוא עיקרון היסוד של חדר המחשב הירוק.  גם בחדרים שטרם הגיע זמנם לשדרוג “ירוק” , ניתן לקיים צעדי חיסכון והתייעלות קלים ומהירים. לדוגמא, כדי לחסוך משמעותית בחשמל בחדרי מחשב, אנו ממליצים ללקוחותינו לנהל בתבונה את הרצפה הצפה. 
מדוע זה חשוב ולמה אנו מתכוונים?

הוצאות החשמל הן כ 50% מהוצאות התפעול של חדרי המחשב. יתרה מזאת, סעיף הוצאות זה ממשיך לצמוח בטור גיאומטרי. חשוב לצמצם הוצאה זו במידת האפשר. ניהול נבון של הרצפה הצפה מאפשר חיסכון משמעותי בהשקעה מזערית.

דוגמא לניהול שגוי הוא השארת פתחים ברצפה הצפה למעבר כבלים. פתח של 15X20 ס”מ יכול לגרום לאובדן המשתווה ל 2 קילוואט של קירור, כלומר הוצאה מיותרת של כ 8,000 ₪ בשנה! מאחר ומדובר בד”כ בפתחים רבים שאינם מבוקרים,  מדובר בהוצאות של עשרות אלפי שקלים בשנה בחדר בינוני.

בנוסף, האוויר הקר הלא מבוקר נוטה להתערבב עם אוויר חם ולהשפיע לרעה על נצילות וקיבולת יחידות הקירור בחדר. דבר הגורם להוצאות חשמל מיותרות נוספות ולנקודות חמות בחדר.דוגמא לפיתרון שעלותו מזערית: מסגרת עם מברשות שערות (אנטי סטטיים – זה חשוב!) שניתן להרכיב בפתח חדש או על פתח קיים. מאפשר תיעול כבילה נוח ובמקביל מונע בריחת אוויר קר.