Giải pháp nâng cao hiệu suất trung tâm dữ liệu

Ba yếu tố: tản nhiệt, công suất sử dụng các thiết bị công nghệ thông tin (CNTT) và quản lý luồng không khí di chuyển (AFM) trong phòng đóng vai trò quyết định đến độ hiệu dụng của toàn bộ hệ thống TTDL.

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 gì mà bạn không thể tính toán, đo lường được”; đối với hệ thống tản nhiệt cho TTDL, Upsite khuyến nghị nên bắt đầu bằng việc tính toán hệ số tản nhiệt (CCF). Khi đã có kế hoạch triển khai và xác định được thông số CCF mong muốn, bước tiếp theo là sẽ cải thiện AFM thông qua bốn yếu tố (4R) Upsite đề xuất gồm: sàn nâng, tủ rack, hàng tủ rack và phòng đặt TTDL. Lặp lại việc tính toán CCF và sử dụng 4R, sau đó tiếp tục tính toán lại CCF, TTDL có thể đạt hiệu suất cao hơn nữa thông qua cải thiện khả năng quản 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 luồng không 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 đề với nhiệt độ luồng khí, việc tính toán CCF cung cấp những thông tin giá trị cho việc cải thiện khả năng vận hành phòng máy hiệu quả hơn, giảm chi phí hoạt động và tận dụng tối đa công suất hiện hữu của hệ thống.

Với những phòng có vấn đề về nhiệt độ hoặc gặp khó khăn trong việc duy trì nhiệt độ luồng không khí, CCF sẽ cho biết nguyên nhân là do thiếu công suất tản 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 làm lạnh 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 phòng đặt TTDL (hình 1).

Hình 1

Theo đó, CCF sẽ có các mức giá trị:
1,0 ≤ CCF ≤ 1,1: Công suất làm lạnh có rất ít hoặc không có khả năng dự phòng. Trong trường hợp này, các nguyên tắc cơ bản của AFM đã được thực hiện triệt để, tận dụng tối đa công suất. Tuy nhiên, ta cần bổ sung thêm các thiết bị làm lạnh mới để tăng khả năng dự phòng cho hệ thống và lưu ý không được tắt bất kỳ thiết bị nào hoặc giảm tốc độ quạt.
1,1 < CCF ≤ 1,2: Công suất làm lạnh có giá trị gần gấp hai lần lượng nhiệt sinh ra trong phòng máy, tương đương với cứ 10 thiết bị làm lạnh sẽ có một thiết bị dự phòng.
1,2 < CCF ≤ 1,5: Phòng đặt TTDL có khả năng tiết kiệm chi phí thông qua việc tắt thiết bị làm lạnh, tuy nhiên điều này chỉ có thể thực hiện khi AFM được triển khai một cách hiệu quả.
1,5 < CCF ≤ 3,0: Đây là giá trị CCF thường gặp nhất. Phòng đặt TTDL có khả năng cắt giảm chi phí vận hành, cải thiện môi trường cho hoạt động CNTT và trong trường hợp tăng tải, thiết bị vẫn có thể được tản nhiệt, làm mát hiệu quả.

Những phòng có CCF lớn hơn 3,0 có tiềm năng rất lớn để cải thiện vì tổng công suất làm lạnh định mức của các thiết 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 công suất làm lạnh tối đa, cùng cơ hội cải thiện hệ thống tản nhiệt. Upsite khuyến nghị khi triển khai AFM nên bắt đầu từ hệ thống sàn nâng, sau đó đến tủ rack, tiếp theo là hàng tủ rack, cuối cùng là ở cấp độ phòng. Sau đó, CCF nên được tính toán lại để theo dõi, kiểm tra xem đã đạt mức độ mong muốn hay chưa. Với nhu cầu cải tiến không ngừng, chu trình này cần được duy trì liên tục. Điểm chính là phải sử dụng 4R thành một quy trình 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 trong hạ tầng tản nhiệt theo đúng quy trình nêu trên sẽ cho ra kết quả tốt nhất. Khái niệm 4R nên được sử dụng để cải thiện, giám sát kết quả và sau đó có thể lặp lại khi cần. Duy trì trình tự 4R đóng vai trò rất quan trọng, vì nếu làm khác đi sẽ không cho ra kết quả tốt nhất. Ví dụ, Upsite đã chứng minh các phòng đặt TTDL chỉ triển khai tản nhiệt ở cấp độ dãy tủ rack (R thứ 3) sẽ làm mất đi những ưu điểm vốn có do thiếu những nguyên tắc cơ bản của AFM như không triển khai thanh lấp khoản trống (blank panel – R thứ 2) và sàn nâng (raised floor – R đầu tiên).

Một khi đã xác định mục tiêu CCF cho phòng đặt TTDL, không cần phải quá đặt nặng về quy mô lớn hay nhỏ để thực hiện. Mỗi hạ tầng có thể bắt đầu với các giải pháp, các bước căn bản mà lại tiết kiệm chi phí có liên quan đến 4R. Lưu ý, việc giải quyết những vấn đề cơ bản 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 triển khai xong 3R, từ hệ thống sàn nâng cho đến độ hiệu quả của AFM cho từng tủ và cho cả dãy tủ rack đều được cải thiện, lúc này hệ thống đã ở giai đoạn tiếp theo để tiến hành thay đổi hạ tầng tản nhiệt, từ số lượng thiết bị làm lạnh đang hoạt động cho đến tốc độ quạt, cài đặt nhiệt độ 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

chỉnh hệ thống tản nhiệt là nơi tiết kiệm được nhiều chi phí nhất. Tuy nhiên, bước đầu tiên là phải tìm ra hướng đi đúng cho phòng đặt TTDL, nên làm cách nào và triển khai AFM căn bản ra sao. Loại bỏ những yếu tố không hiệu quả ngay từ bước đầu sẽ đảm bảo hiệu suất tối ưu nhất và các giải pháp tiết kiệm nhất về sau. Chu trình thực hiện tính 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.

Nguồn: tamnhinmang.vn