معماری ‌مکانیزم سرمایش رک بسته چیست و چگونه کار می‌کند؟

مراکز داده ستون فقرات عصر دیجیتال هستند. سرورها، دستگاه‌های شبکه و سایر تجهیزات موجود در آنها به دلیل عملکرد مداوم، گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند. بدون مدیریت مؤثر گرما، عملکرد تجهیزات ممکن است کاهش یابد و طول عمر سخت‌افزار ممکن است به خطر بیفتد. سیستم‌های خنک‌کننده رک برای حفظ شرایط بهینه، تضمین عملکرد کارآمد و قابل اعتماد مراکز داده و اتاق‌های سرور ضروری هستند. در ادامه معماری ‌مکانیزم سرمایش رک بسته بیشتر بررسی خواهد شد.

اهمیت سیستم‌های سرمایش رک

مدیریت حرارتی مؤثر در مراکز داده برای عملکرد و بهره‌وری انرژی ضروری است. تجهیزات بیش از حد گرم شده نه تنها عملکرد ضعیفی دارند، بلکه انرژی بیشتری مصرف می‌کنند و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند. راهکارهای خنک‌کننده نوآورانه از تولیدکنندگان متخصص کابینت رک مانند Canovate تضمین می‌کنند که تجهیزات در دمای بهینه کار می‌کنند، کارایی را افزایش می‌دهند و هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهند.

روش‌های مختلف سرمایش رک

خنک‌سازی مستقیم هوا: این روش جریان هوای مستقیم را به داخل کابینت رک فراهم می‌کند و از فن‌ها و کوره‌های تهویه برای گردش هوای خنک استفاده می‌کند و گرما را در دستگاه‌ها کاهش می‌دهد. این یک راهکار ساده اما مؤثر است که برای مراکز داده کوچک تا متوسط ایده‌آل است.

خنک‌کننده مایع: خنک‌کننده مایع که در مراکز داده بزرگ و با تراکم بالا ترجیح داده می‌شود، مایع خنک‌کننده را از طریق صفحات متصل به سرورها یا دستگاه‌های شبکه به گردش در می‌آورد و گرما را به طور مؤثر به بیرون منتقل می‌کند. خنک‌کننده مایع در حالی که بسیار کارآمد است، به زیرساخت پیچیده‌تری نسبت به خنک‌کننده هوا نیاز دارد.

سیستم‌های خنک‌کننده حلقه بسته: این سیستم‌ها به ویژه برای چیدمان تجهیزات با تراکم بالا مؤثر هستند. آن‌ها از یک مدار بسته برای خنک کردن و گردش مجدد هوا در داخل کابینت رک استفاده می‌کنند و دمای داخلی پایدار را صرف نظر از شرایط خارجی حفظ می‌کنند. سیستم‌های خنک‌کننده حلقه بسته Canovate قابلیت اطمینان بالا و بهره‌وری انرژی را ارائه می‌دهند.

طراحی راهروی گرم و سرد: این رویکرد طراحی با ایجاد راهروهای گرم و سرد جداگانه، جریان هوا را در مراکز داده افزایش می‌دهد. اگزوزهای عقب سرورها رو به روی یکدیگر قرار می‌گیرند تا یک راهروی گرم تشکیل دهند، در حالی که هوای سرد از جلو هدایت می‌شود و یک راهروی سرد ایجاد می‌کند. این چیدمان، راندمان خنک‌کننده را بهینه کرده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.

گزینه‌های خنک‌کننده درون رک و درون ردیف برای هر مرکز داده

سیستم‌های خنک‌کننده درون رک و درون ردیف کارآمد هستند و گرما را به طور بهینه دفع می‌کنند.فقط به این دلیل که بقیه کل مرکز داده را با CRAC های عظیم خنک می‌کنند، به این معنی نیست که شما هم باید این کار را انجام دهید. سیستم‌های خنک‌کننده درون رک و درون ردیف روش‌های بسیار کارآمدی برای به حداقل رساندن مصرف انرژی و در عین حال به حداکثر رساندن قابلیت‌های خنک‌سازی هستند.

واحدهای تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر (CRAC) هوای سرد را به داخل مرکز داده و اطراف تجهیزات می‌فرستند. در بیشتر موارد، خنک‌سازی این حجم عظیم هوا بسیار ناکارآمد است. مهار راهروی گرم و سرد آن حجم را کاهش می‌دهد، اما همچنان منجر به خنک‌سازی بیش از حد زیادی می‌شود – با هزینه‌های مرتبط با تأمین انرژی CRAC ها.

جایگزین‌هایی برای تعمیر کامل سیستم خنک‌کننده وجود دارد؛ مراکز داده مدرن از خنک‌کننده‌های درون رک و ردیفی (IRC) که به عنوان سیستم‌های خنک‌کننده با کوپل نزدیک نیز شناخته می‌شوند، استفاده می‌کنند، زیرا برای چگالی‌های بالای تجهیزات IT با عملکرد گرم و بودجه‌های انرژی محدود، سفارشی‌سازی شده‌اند.

خنک‌سازی درون رک و ردیفی ذاتاً کارآمدتر از سیستم‌های CRAC استاندارد است — IRCها به تجهیزات IT متصل می‌شوند تا اینکه هوای خنک شده را به فضای خالی بفرستند. به دلیل حجم کمتر هوای سرد، به فن‌های کوچکتری نیاز است. هزینه‌های انرژی به حداقل می‌رسد. هدایت هوا به سمت اجزای داغ با چگالی بالا برای خنک‌سازی ترجیحی آسان‌تر است. و تداوم کسب‌وکار بهبود می‌یابد، زیرا خرابی هر واحد در محیط خنک‌کننده فقط بر آن رک یا ردیف تأثیر می‌گذارد، نه بر کل مرکز داده. و از آنجایی که اکثر این سیستم‌ها ماژولار هستند، ایجاد درجه‌ای از انعطاف‌پذیری آسان و مقرون به صرفه است که منجر به دسترسی بیشتر در کل مرکز داده می‌شود.

معماری خنک کننده درون ردیفی و درون رک

در یک سر طیف خنک‌کننده با کوپل نزدیک: خنک‌کننده‌های ردیفی و رک که به راحتی قابل ارتقا هستند. در سوی دیگر، هرچند بسیار کارآمد: گزینه‌های خنک‌کننده مایع یکپارچه با رک و مستقیم.

سیستم‌های خنک‌کننده درب عقب اساساً از یک صفحه سرد تشکیل شده‌اند که جایگزین پشت رک می‌شود. فن‌ها هوای محیط را از جلوی رک و از روی تجهیزات گرم عبور می‌دهند. خنک‌کننده درب عقب گرما را از هوا استخراج می‌کند و دوباره آن را با دمای محیط به مرکز داده بازمی‌گرداند. گرمای جذب شده توسط مایع (عموماً آب) در صفحه سرد را می‌توان برای استفاده در هوای ساختمان یا آب بازیابی کرد. سیستم‌های خنک‌کننده درب عقب به طور گسترده توسط فروشندگانی مانند IBM، Airedale International Air Conditioning، Eaton-Williams و دیگران در دسترس هستند.

رک‌های اختصاصی، یکی دیگر از بازسازی‌های کم‌زحمت، عایق خنک‌کننده ارائه می‌دهند. رک درست مانند یک رک استاندارد مرکز داده عمل می‌کند، اما از همه طرف به عنوان یک سیستم مستقل آب‌بندی شده است. هوای خنک از پایین از طریق رک به بالا رانده می‌شود و قبل از خروج از بالا به یک پلنوم گرم، که در آن گرما در صورت لزوم تخلیه یا بازیابی می‌شود، از روی تجهیزات عبور می‌کند.

نحوه کارکرد خنک کننده درون ردیفی و درون رک

دو رویکرد اصلی نیازهای خنک‌کننده مبتنی بر ردیف را با برخی از مقاوم‌سازی‌های تأسیسات برطرف می‌کنند: سیستم‌های بالای ردیف و سیستم‌های درون ردیف.با سیستم بالای ردیف، سیستم‌های CRAC کوچک در بالای ردیف رک‌های سرور نصب می‌شوند و هوای خنک را به پایین می‌دمند. در برخی موارد، هوای سرد پایین رونده، کل رک را در دمای قابل قبولی نگه می‌دارد. با این حال، در چگالی‌های بالاتر، هوا تا زمانی که به سرورهای پایین‌تر در رک می‌رسد، گرم است. در این موارد، از سیستم‌هایی با فن، کانال‌های مهندسی شده و بافل‌ها برای هدایت هوای خنک استفاده کنید.یک مبدل حرارتی یا دریچه در خارج از مرکز داده، هوای گرم خروجی را از تنظیمات ردیفی خارج می‌کند. از آنجایی که این یک سیستم بسته نیست، هوای ورودی به مرکز داده همچنان به فیلتراسیون و کنترل رطوبت نیاز دارد.

سیستم‌های خنک‌کننده ردیفی در یک ردیف از رک‌های سرور استاندارد کار می‌کنند. این واحدها ارتفاع استاندارد رک را دارند و به راحتی با ردیف مطابقت دارند و محکم به تجهیزات فناوری اطلاعات متصل می‌شوند تا خنک‌سازی کارآمد تضمین شود. سیستم‌های APC از شرکت Schneider Electric، Liebert از شرکت Emerson Network Power، Rittal و دیگران به گونه‌ای مهندسی شده‌اند که کمترین فضا را اشغال کنند و خنک‌سازی با چگالی بالا تا 70 کیلووات را ارائه دهند. کانال‌کشی و بافل‌ها تضمین می‌کنند که هوای خنک‌کننده به جایی که باید برود، می‌رسد.

چرا خنک‌سازی درون رک توصیه می‌شود؟

خنک‌سازی درون رک بالاترین راندمان را در بین سیستم‌های مبتنی بر هوا ارائه می‌دهد. با این حال، این سیستم‌ها به تفکر و طراحی بیشتری نسبت به یک کولر ساده درب عقب نیاز دارند. چیلرها مستقیماً در رک قرار می‌گیرند، هوای محیط را می‌گیرند و از طریق نوعی مبدل حرارتی آن را به بیرون می‌رانند. فروشندگان سیستم‌های خنک‌کننده درون رک شامل Emerson Network Power، 42U و APC از شرکت Schneider Electric هستند.

فقط خنک‌کننده مایع مستقیم، از طریق سیستم‌های مبتنی بر صفحه روی تراشه (مانند ابررایانه Aquasar شرکت IBM Research یا محصولات Asetek) یا خنک‌کننده غوطه‌وری (از فروشندگانی مانند Iceotope، LiquidCool Solutions یا Green Revolution Cooling)، راندمان حرارتی بالاتری نسبت به خنک‌کننده هوای درون رک ارائه می‌دهند.

برای کسانی که به دنبال افزایش چگالی تجهیزات فناوری اطلاعات خود به بالاترین سطوح امروزی هستند، خنک‌کننده کوپل نزدیک ممکن است تنها مسیر خارج از خنک‌کننده غوطه‌وری باشد که یک تغییر طراحی و نگهداری نوآورانه است. حتی برای کسانی که هنوز در اردوگاه فناوری اطلاعات با چگالی بالا نیستند، IRCها وسیله‌ای برای کاهش هزینه‌های انرژی و در عین حال بهبود امتیاز اثربخشی مصرف برق برای مرکز داده ارائه می‌دهند.

معماری ‌مکانیزم سرمایش رک بسته چیست؟

برای دانستن نحوه کار ‌مکانیزم سرمایش رک باید بدانیم که در معماری سرمایش رک بسته تجهیزات تهویه مطبوع در تعامل با اجزاء داخلی رک‌ها هستند. در معماری فوق برای آن‌که تجهیزات به درستی خنک شوند، هر رک یک سامانه تهویه مطبوع داخلی دارد. همان‌گونه که ممکن است حدس زده باشید، مسیر انتقال جریان هوای سرد در این روش کوتاه‌تر از سرمایش سالنی و ردیفی است. به همین دلیل تغییر در مکان تجهیزات درون رک یا سالن تاثیری روی مکانیزم سرمایش فوق ندارد.
در مکانیزم سرمایش رک بسته این امکان وجود دارد که تمامی ظرفیت تهویه مطبوع را به کار گرفت و به حداکثر توان مصرفی تا 50 کیلووات در هر رک دست پیدا کرد. مکانیزم سیستم رک بسته عملکردی شبیه به سرمایش ردیفی دارد و اجازه می‌دهد سرمایشی فراتر از توان مصرفی تجهیزات به دست آورد، با این حال یکسری ویژگی‌های خاص خود دارد.

کم بودن مسیر جریان هوا باعث می‌شود فن‌های تهویه مطبوع به توان کمتری نیاز داشته باشند و به این شکل راندمان افزایش پیدا می‌کند. یکی از مهم‌ترین مشکلاتی که بیشتر مراکز داده کم مصرف با آن روبرو هستند، مصرف بیش از اندازه انرژی برق توسط تجهیزات فناوری‌اطلاعات است. فن‌های تهویه مطبوع یکی از عوامل مهم افزایش مصرف انرژی هستند.

به همین دلیل سازمان‌هایی که به دنبال کاهش هزینه‌ها هستند به سراغ مکانیزم سرمایش رک بسته می‌روند.

معماری ‌مکانیزم سرمایش رک بسته چگونه کار می‌کند؟

معماری رک بسته اجازه می‌دهد ظرفیت و افزونگی سرمایش متناسب با نیاز واقعی هر یک از ردیف‌ها تنظیم شود و به‌طور مثال افزونگی N+1 یا N2 را برای هر یک از رک‌ها که نیازمند چنین افزونگی هستند پیاده‌سازی کرد. لازم به توضیح است که افزونگی در سرمایش ردیفی برای هر یک از ردیف‌ها و در سرمایش سالنی برای تمامی سالن لازم است. در سرمایش رک بسته این امکان وجود دارد تا برآوردی از عملکرد به دست آوریم. سرمایش رک بسته فارغ از اندازه در بیشتر مراکز داده‌ای که به سرمایش مستقل رک‌ها و همچنین پیاده‌سازی مراکز داده پرظرفیت در مرکز داده کم ظرفیت (نام دیگر این مراکز داده هیبریدی است.

عملکرد مراکز داده ترکیبی به این شکل است که مرکز داده نوینی که عمدتا از رک‌های با ظرفیت بالا استفاده می‌کند داخل مرکز داده سنتی استقرار می‌یابد. بخشی از سالن مرکز داده که به این مهم اختصاص پیدا می‌کند به‌نام منطقه پر ظرفیت شناخته می‌شود.) نیاز دارند لازم است. البته روش فوق خالی از اشکال نیست. به‌طور مثال، در روش فوق برای دستیابی به توان مصرفی پایین‌تر به دستگاه‌های تهویه مطبوع زیاد و لوله‌کشی نیاز است.

‌مکانیزم سرمایش رک

سرمایش ترکیبی چیست؟

برخی مواقع طراحان مراکز داده هر سه روی سرمایش ردیفی، سالنی و رک بسته را به شکل ترکیبی استفاده می‌کنند تا رک‌ها به بهترین شکل خنک شوند. معماری ترکیبی اجازه می‌دهد در بخش‌های مختلف یک مرکز داده از معماری‌های سرمایشی مختلفی استفاده کرد. روش فوق مناسب برای مراکز داده‌ای است که از رک‌های با توان مصرفی مختلف استفاده می‌کنند. به‌کارگیری سرمایش ردیفی و بسته به منظور بهبود سرمایش مراکز داده‌ای که کم ظرفیت هستند کارکرد خیلی خوبی دارد. در این حالت خنک‌سازی گروه‌های کوچکی از رک‌ها با استفاده از معماری سرمایش ردیفی یا رک بسته انجام می‌شود.

سامانه‌های تهویه مطبوع ردیفی و رک بسته اجازه می‌دهند رک‌های جدید پر ظرفیت متمایز از سایر بخش‌های مرکز داده خنک شوند و اجازه نمی‌دهد حرارت تولید شده توسط تجهیزات روی سرمایش سالنی تاثیر منفی بگذارد. جالب آن‌که در برخی موارد مکانیزم فوق به بهبود ظرفیت سرمایش سالنی نیز کمک می‌کند. در معماری سرمایش ترکیبی، الگویی به‌نام سرمایش مبتنی بر  هواکش رک وجود دارد که هوای تهویه شده درون رک را دریافت و به شکل مستقیم به سامانه سرمایش سالنی انتقال می‌دهد. رویکرد فوق تا حدودی برخی از مزایای رک بسته را ارائه می‌کند و اجازه می‌دهد به شکل دقیقی سرمایش مبتنی بر هواکش رک را با سرمایش سالنی ادغام کرد.

منبع:سایت اکوئیپ

نتیجه‌گیری

سیستم‌های خنک‌کننده رک برای عملکرد بهینه مراکز داده ضروری هستند. در پرشیا سیستم ما سیستم‌های خنک‌کننده نوآورانه‌ای ارائه می‌دهیم که بهره‌وری و قابلیت اطمینان زیرساخت مرکز داده شما را افزایش می‌دهند. راه‌حل‌های خنک‌کننده ما را برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، کاهش هزینه‌های عملیاتی و اطمینان از عملکرد روان مرکز داده خود بررسی کنید! هم‌چنین می‌توانید انواع رک شبکه ما را از ما با گارانتی و تحویل فوری دریافت نمایید.