Giải pháp nâng cao hiệu suất trung tâm dữ liệu

Cải thiện khả năng quản lý luồng không khí di chuyển (AFM) là phương pháp thực tế và đơn giản nhất để cắt giảm chi phí vận hành TTDL đang ngày một đắt đỏ, đồng thời tận dụng tối đa không gian còn trống trong tủ rack và diện tích sàn. So sánh với hệ số thông gió – CFM(cubic feet per minute) trước đây chỉ được sử dụng để đo lường khả năng tản nhiệt cho thiết bị CNTT, AFM có nhiều ưu điểm hơn hẳn khi tác động lên hàng loạt các yếu tố như độ hiệu dụng, công suất, chi phí vận hành và chi phí vốn.Thống kê cho thấy các TTDL hiện nay đang phung phí khoảng 48% công suất làm lạnh qua những lỗ thoát khí trên sàn nâng, các khu vực mở do lối đi cáp không được che chắn kín và những khoảng trống bên dưới các thiết bị CNTT. Để khắc phục tình trạng này, các nhà quản lý TTDL thường chỉ tiến hành tăng công suất thiết bị làm lạnh. Theo nghiên cứu của Upsite, trung bình các TTDL có công suất làm lạnh cao gấp 3,9 lần tải cung cấp cho các thiết bị CNTT.Câu hỏi cơ bản được đặt ra cho tất cả các nhà quản lý và vận hành TTDL là:Hiểu biết của họ ra sao về mối quan hệ giữa công suất làm lạnh, tải thiết bị CNTT, chi phí vận hành, quản lý nhiệt độ và quản lý luồng không khí di chuyển trong TTDL?

“Bạn không thể cải thiện những gìmà bạn không thể tính toán, đo lườngđược”; đối với hệ thống tản nhiệt choTTDL, Upsite khuyến nghị nên bắtđầu bằng việc tính toán hệ số tản nhiệt(CCF). Khi đã có kế hoạch triển khaivà xác định được thông số CCF mongmuốn, bước tiếp theo là sẽ cải thiệnAFM thông qua bốn yếu tố (4R) Upsiteđề xuất gồm: sàn nâng, tủ rack, hàng tủ rack và phòng đặtTTDL. Lặp lại việc tínhtoán CCF và sử dụng4R, sau đó tiếp tụctính toán lại CCF,TTDL có thể đạthiệu suất cao hơnnữa thông qua cảithiện khả năngquản lý luồng không khí di chuyển.

Hệ số tản nhiệt CCF xác định độ hiệu dụng của công suất hiện tại

Chức năng chính của phòng đặt TTDL là điều hòa nhiệt độ luồngkhông khí ở mức thích hợp và ổn định cho thiết bị CNTT . Do đó, sẽ xuất hiện hai tình huống là phòng có và không có vấn đề về nhiệt độ luồng không khí trong TTDL. 

Với những phòng không có vấn đềvới nhiệt độ luồng khí, việc tính toánCCF cung cấp những thông tin giá trịcho việc cải thiện khả năng vận hànhphòng máy hiệu quả hơn, giảm chi phíhoạt động và tận dụng tối đa công suấthiện hữu của hệ thống.Với những phòng có vấn đề về nhiệt độhoặc gặp khó khăn trong việc duy trìnhiệt độ luồng không khí, CCF sẽ chobiết nguyên nhân là do thiếu công suấttản nhiệt hay AFM kém.

Để đo lường CCF, ta lấy tổng công suất tản nhiệt hoạt động (kW) chia cho 110% công suất sử dụng tối đa của các thiết bị CNTT (kW). Trong đó tổng công suất tản nhiệt hoạt động là tổng công suất định mức của các thiết bị làmlạnh đang hoạt động. Còn công suất sử dụng tối đa của các thiết bị CNTT tương đương với công suất ngõ ra của hệ thống UPS cung cấp cho các thiết bị trong phòng máy vận hành, cộng thêm 10% các nguồn phát sinh nhiệt đến từ đèn chiếu sáng,nhiệt độ cơ thể người và cấu trúc tòa nhà chứa phòngđặt TTDL (hình 1).

Theo đó, CCF sẽ có các mứcgiá trị:1,0 ≤ CCF ≤ 1,1: Công suất làmlạnh có rất ít hoặc không có khảnăng dự phòng. Trong trường hợpnày, các nguyên tắc cơ bản của AFMđã được thực hiện triệt để, tận dụngtối đa công suất. Tuy nhiên, ta cần bổsung thêm các thiết bị làm lạnh mới đểtăng khả năng dự phòng cho hệ thốngvà lưu ý không được tắt bất kỳ thiết bịnào hoặc giảm tốc độ quạt.1,1 < CCF ≤ 1,2: Công suất làm lạnh cógiá trị gần gấp hai lần lượng nhiệt sinhra trong phòng máy, tương đương vớicứ 10 thiết bị làm lạnh sẽ có một thiết bịdự phòng.1,2 < CCF ≤ 1,5: Phòng đặt TTDL có khảnăng tiết kiệm chi phí thông qua việctắt thiết bị làm lạnh, tuy nhiên điều nàychỉ có thể thực hiện khi AFM được triểnkhai một cách hiệu quả.1,5 < CCF ≤ 3,0: Đây là giá trị CCFthường gặp nhất. Phòng đặt TTDL cókhả năng cắt giảm chi phí vận hành, cảithiện môi trường cho hoạt động CNTT và trong trường hợp tăng tải, thiết bị vẫncó thể được tản nhiệt, làm mát hiệu quả.Những phòng có CCF lớn hơn 3,0 cótiềm năng rất lớn để cải thiện vì tổngcông suất làm lạnh định mức của cácthiết bị đang vận hành gấp ba lần 110%tải tối đa của các thiết bị CNTT.

Cải thiện CCF

Thực hiện tính toán CCF sẽ cho ra côngsuất làm lạnh tối đa, cùng cơ hội cảithiện hệ thống tản nhiệt. Upsite khuyếnnghị khi triển khai AFM nên bắt đầu từhệ thống sàn nâng, sau đó đến tủ rack,tiếp theo là hàng tủ rack, cuối cùng làở cấp độ phòng. Sau đó, CCF nên đượctính toán lại để theo dõi, kiểm tra xemđã đạt mức độ mong muốn hay chưa.Với nhu cầu cải tiến không ngừng, chutrình này cần được duy trì liên tục. Điểmchính là phải sử dụng 4R thành một quytrình chuẩn, cải thiện theo từng cấp độ(hình 2):

• Cấp độ sàn nâng

• Cấp độ tủ rack

• Cấp độ hàng tủ rack

• Cấp độ phòng

Duy trì bốn thành phần này tronghạ tầng tản nhiệt theo đúng quy trìnhnêu trên sẽ cho ra kết quả tốt nhất. Kháiniệm 4R nên được sử dụng để cải thiện,giám sát kết quả và sau đó có thể lặplại khi cần. Duy trì trình tự 4R đóngvai trò rất quan trọng, vì nếu làm khácđi sẽ không cho ra kết quả tốt nhất. Vídụ, Upsite đã chứng minh các phòngđặt TTDL chỉ triển khai tản nhiệt ở cấpđộ dãy tủ rack (R thứ 3) sẽ làm mất đinhững ưu điểm vốn có do thiếu nhữngnguyên tắc cơ bản của AFM như khôngtriển khai thanh lấp khoản trống (blankpanel – R thứ 2) và sàn nâng (raisedfloor – R đầu tiên).

Một khi đã xác định mục tiêu CCFcho phòng đặt TTDL, không cần phảiquá đặt nặng về quy mô lớn hay nhỏ đểthực hiện. Mỗi hạ tầng có thể bắt đầuvới các giải pháp, các bước căn bản màlại tiết kiệm chi phí có liên quan đến 4R.Lưu ý, việc giải quyết những vấn đề cơbản và xây dựng các nền tảng thích hợp là bước đầu tiên để cắt giảm chi phí tản nhiệt sau này.

Một khi phòng đặt TTDL đã triểnkhai xong 3R, từ hệ thống sàn nâng chođến độ hiệu quả của AFM cho từng tủvà cho cả dãy tủ rack đều được cải thiện,lúc này hệ thống đã ở giai đoạn tiếp theođể tiến hành thay đổi hạ tầng tản nhiệt,từ số lượng thiết bị làm lạnh đang hoạtđộng cho đến tốc độ quạt, cài đặt nhiệtđộ và độ ẩm.

Thay đổi khả năng điều khiển và chức năng hạ tầng tản nhiệt là cần thiết để đạt được lợi ích lớn nhất từ việc cải thiện AFM. Những lợi ích của phương pháp tiếp cận tích hợp này cụ thể như sau:

• Gia tăng tốc độ luồng không khí qua các lỗ thoát khí trên bề mặt sàn nâng

• Tối ưu hóa luồng khí nóng lạnh

• Gia tăng hiệu suất của các thiết bị làm lạnh

• Giảm tải cho UPS

• Gia tăng số lượng tủ chứa thiết bị và tận dụng tối đa diện tích sàn

• Giảm chi phí vận hành hệ thống

• Giảm chi phí đầu tư cơ bản

Kết luận

Tóm lại, thực hiện điều chỉnh hệthống tản nhiệt là nơi tiết kiệm đượcnhiều chi phí nhất. Tuy nhiên, bướcđầu tiên là phải tìm ra hướng đi đúngcho phòng đặt TTDL, nên làm cáchnào và triển khai AFM căn bản ra sao.Loại bỏ những yếu tố không hiệu quảngay từ bước đầu sẽ đảm bảo hiệusuất tối ưu nhất và các giải pháp tiết kiệm nhất về sau. Chu trình thực hiệntính toán CCF và triển khai 4R nên được lặp lại một cách có hệ thống để khi có thay đổi thì vẫn đảm bảo kết quả cuối cùng là tốt nhất. Các phòng đặt TTDL thường phải duy trì mức độ linh động tùy theo nhu cầu kinh doanh, đó chính là lí do tại sao tối ưu hạ tầng tản nhiệt lại đóng vai trò rất quan trọng.

Xem thêm : cáp mạng commscope chính hãng cho datacenter

Trương Hoàng Quí (Tầm Nhìn Mạng)

Nguồn Datacenterjournal và Upsite