با افزایش چشمگیر مصرف انرژی در مراکز داده و رشد روزافزون نیاز به توان پردازشی، موضوع سرمایش مراکز داده به یکی از مهمترین دغدغههای فنی و اقتصادی زیرساختهای دیجیتال تبدیل شده است. متخصصان حوزهی نگهداری مراکز داده معتقدند آیندهی خنکسازی مراکز داده را میتوان در بکارگیری سامانههای نوین سرمایش و خنککنندههای ترکیبی جستجو کرد. این خنککنندهها مجموعهای از ویژگیهای مثبت انواع سامانههای سرمایشی مبتنی بر مایع و هوای خنک را در خود دارند تا با کارایی بالاتر و مصرف کمتر انرژی بهترین سرمایش را برای مراکز به ارمغان آورند. در این نوشتار به بررسی آیندهی جایگاه سامانههای هیبرید سرمایش مرکز داده پرداختهایم.
بازار سامانههای خنککنندهی مرکز داده با سرعت فزایندهای در حال رشد است؛ اکنون ایجاد خنککننده در مراکز داده خود به صنعت مستقلی تبدیل شده است.
ایجاد خنککننده در مراکز داده خود به صنعت مستقلی تبدیل شده است.
هماکنون تمرکز اصلی بر جایگزینی سامانههای مبتنی بر هوای خنک، با خنککنندههای مبتنی بر مایع است، چرا که این فناوری کارایی بسیار بالاتری دارد و از نظر اقتصادی مقرون بهصرفهتر است. اما با وجود پیشرفتهای بیوقفهای که در توسعهی فناوری خنکسازی مبتنی بر مایع بهدست آمده است، همچنان استفاده از این سامانهها با محدودیتهایی همراه است، چرا که حتی در پیشرفتهترین مراکز داده نیز مقداری از گرما همچنان به اطراف و درون اتاقهای مرکز داده سرایت میکند. بنابراین، برای دفع این گرما همچنان نیازمند سامانههای مبتنی بر هواخنک هستیم.
درنتیجه، کارایی خنککنندههای مایع و نیاز به استفاده از خنککنندههای هوای خنک باعث میشود خنککنندههای هیبریدی با اقبال بیشتری میان طراحان و گردانندگان مراکز داده روبهرو شوند.
کارایی خنککنندههای مایع و نیاز به استفاده از خنککنندههای هوای خنک باعث میشود خنککنندههای هیبریدی با اقبال بیشتری میان طراحان و گردانندگان مراکز داده روبهرو شوند.
هر شیوهی خنکسازی مزایا و معایب خاص خود را دارد؛ یکی کارایی بیشتری دارد و دیگری برق کمتری مصرف میکند یا تأثیر منفی کمتری بر محیطزیست به جا میگذارد. بنابراین، رویکرد دستیابی به مزیتهای همهی آنها به سامانهی خنککنندهی هیبریدی میرسد. در خنککنندهی هیبریدی، تکنیکهای استفاده از هوای خنک و سیال برای خنکسازی با هم ترکیب میشوند.
در خنککنندهی هیبریدی، تکنیکهای استفاده از هوای خنک و سیال برای خنکسازی با هم ترکیب میشوند.
استفاده از این سامانهها، بسته به کاربرد و میزان گرمای تولیدشده در مرکز داده، بهینگی قابلتوجهی نسبت به انواع سامانههای صرفاً هواخنک یا مایع حاصل میکند.
خنکسازی هیبریدی در چند لایه
برخی از کنشگران حوزهی مرکزداده نگاهی محدود به خنککنندههای هیبریدی دارند. آنها به این نوع فناوریها بهعنوان تأسیساتی نگاه میکنند که در آن از یک سامانهی خنککنندهی مبتنی بر مایع برای سرمایش زیرساختهای اصلی و رَکها و از خنککنندهی هوایی برای پایین نگه داشتن دمای اتاق استفاده میشود. در حالی که ویژگیها و نکات جزئی بیشتری در مورد این نوع خنککنندهها وجود دارد.
در کنار داشتن یک مرکز داده با خنککنندهی هیبریدی، میتوان نوعی رویکرد ترکیبی را برای رکها نیز بکار گرفت. یک مثال ساده استفاده از درهای پشتی حاوی مایع سرد است که میتوانیم پشت رکها قرار دهیم؛ با این کار این رکها از یک خنککنندهی هوای خنک نیز بهره خواهند برد.
استفاده از خنککننده مستقیم بر تراشه[i] (DTC) نیز یک رویکرد هیبریدی مناسب برای گردش مایع سرد از طریق یک صفحهی سرد و در تماس مستقیم با پردازنده و سایر نقاط داغ است. با این حال، مقداری از گرمای منتقل شده به مایع همچنان از فضای اتاق سر در میآورد و باید از یک خنککنندهی هوای خنک برای دفع آن بهره بگیریم.
در سامانهی خنککنندهی غوطهور که سرور، رک یا کل ردیف تجهیزات در یک مایع دیالکتریک غوطهور میشوند نیز گرما در تماس مستقیم با مایع دفع میشود. اما مخزن حاوی تجهیزات فناوری اطلاعات پیوسته گرما را به اطراف انتقال میدهد. بنابراین در اینجا نیز لزوم استفاده از یک خنککنندهی هواخنک برای دفع این گرما احساس میشود.
زمانی برای بهینهسازی خنککنندههای هوای خنک
استفاده از سامانهی خنککنندهی مایع و تثبیت آن بهعنوان رویکرد اصلی، بهینهسازی فوقالعادهای را برای مراکز داده ایجاد میکند. با این حال، همانطور که پیشتر گفته شد، همیشه نیازی هر چند اندک به خنککنندهی هوایی نیز خواهیم داشت و باید برای بهینهسازی عملکرد خنککنندههای مبتنی بر هوای خنک نیز چارهاندیشی کنیم.
همانگونه که مادهی سیال در خنککنندههای ترکیبی برای کارایی بیشتر به مرور تغییر میکند و بهینه میشود، ارائهدهندگان سامانههای مبتنی بر هوای خنک نیز باید به بهینهسازی فرآیند استفاده از این سامانههای بادی بپردازند. واقعیت این است که چند دهه طول کشیده است تا اعداد PUE (شاخص بهرهوری انرژی و اثربخشی) مرتبط با خنککنندهها تا حد قابل توجهی کاهش یابد. ولی مدتی است این اعداد تغییر خاصی نکردهاند و حالا وقت آن است که با بهینهسازی فرآیند سرمایش، روند کاهشی PUE در مراکز داده دوباره آغاز شود.
واحدهای مرکز داده از فنها، کویلهای خنککننده، چیلرها و سایر تجهیزات برای گرمازدایی بهره میبرند. هر یک از این عناصر باید بهطور مجزا بهینهسازی شود. جریان هوا باید با دقت بیشتری اندازهگیری و شدت گرما در نقاط مختلف بررسی و علت افزایش یا کاهش در نواحی متمایز از مرکز داده بررسی شود. بهویژه، راهروهای جداکنندهی هوای گرم و سرد، پنلهای کف، یونیتهای خالی رَک و مواد درزگیری مورد استفاده برای جلوگیری از هدررفت هوای خنک باید با بررسی و نظارت بیشتری همراه باشند. برای نمونه، عملکرد ناکارآمد یک چیلر میتواند سالیانه بیش از 190 هزار دلار به یک مرکز دادهی بزرگ ضرر وارد کند.
با کالیبرهکردن حسگرهای نصب شده در نقاط مختلف خنککننده، پمپهای آب چیلرها و نقاط لازم برای کنترل عملکرد آن میتوان فشار وارد بر این تجهیزات را تا 20 درصد کاهش داد.
آینده خنککنندههای هیبریدی
انتظار میرود که روند استفاده از خنککنندههای مبتنی بر مایع در سالهای آینده پیشرفت قابلتوجهی داشته باشد. نظرسنجی اخیر مؤسسه آپتایم[ii] نشان میدهد 16 درصد از مدیران مراکز داده معتقدند که خنککنندههای مایع ظرف یک تا سه سال آینده به نخستین انتخاب مراکز داده تبدیل میشود. همزمان با فراگیری استفاده از خنککنندههای مایع، ترکیب آنها با خنککنندههای هوای خنک برای گرمازدایی از اتاقهای سرور نیز هماکنون اجتناب ناپذیر است. بنابراین، انتظار میرود آیندهی خنکسازی مراکز داده در چارچوب توسعهی خنککنندههای هیبریدی، استفاده از انواع مختلف مایعات و کاهش مصرف خنککنندهی هوای خنک مکمل تعریف شود.
نوآوری در حوزهی خنککنندهها، مراکز داده را قادر به خدماتدهی بیشتر و پشتیبانی از محاسبات پیچیدهتر میکند.
نوآوری در حوزهی خنککنندهها، مراکز داده را قادر به خدماتدهی بیشتر و پشتیبانی از محاسبات پیچیدهتر میکند.
سامانههای خنککنندهی هیبریدی از نظر هزینه و عملکرد برای مراکز داده بسیار بهصرفه هستند و از آنجا که تولیدکنندگان تجهیزات فناوری اطلاعات برای گرمازدایی از تراشههای پرقدرت خود به خنککنندههای بهینه و پایدار نیاز دارند، توسعهی این تجهیزات در آینده با سرعت بیشتری ادامه خواهد داشت و انواع هیبریدی مزایای بیشتری ارائه خواهند کرد.
