Estrategias para implementar servidores Blade en centros de datos

Estrategias para
implementar servidores
Blade en centros de
datos existentes
Por Neil Rasmussen
Informe interno N° 125
Resumen ejecutivo
Los servidores Blade funcionan con densidades de potencia que exceden las capacidades
de potencia y enfriamiento de prácticamente todos los centros de datos. La instalación de
servidores Blade en un centro de datos existente genera una inmensa cantidad de desafíos
y opciones. Este informe explica cómo evaluar tales opciones y seleccionar el mejor
enfoque en materia de energía y enfriamiento para que la implementación de servidores
Blade sea exitosa y predecible.
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Rev 2005-0
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Introducción
La instalación de servidores Blade en un centro de datos existente representa una sobreexigencia para los
sistemas de energía y enfriamiento. Los servidores Blade elevan hasta 20 veces el consumo de energía
eléctrica de un rack y la generación de calor de un rack, en comparación con los valores para los que se
diseñó el centro de datos promedio. Para utilizar servidores Blade, debe actualizarse la infraestructura de
energía y enfriamiento del centro de datos, o bien la carga de los servidores Blade debe distribuirse entre
múltiples racks. Para complicar la situación más aun, por lo general no es viable parar las operaciones de
un centro de datos activo para realizar instalaciones y actualizaciones.
Existen diversas estrategias que pueden utilizarse para implementar servidores Blade. En este informe se
brindan pautas para determinar la estrategia de energía y enfriamiento adecuada, en base a las
necesidades y limitaciones de una instalación específica.
El problema central
El problema central relacionado con la instalación de servidores Blade en la mayoría de los centros de datos
existentes se relaciona con la distribución de la energía y del enfriamiento. La mayoría de los centros de
datos tienen las capacidades de enfriamiento y energía brutas adecuadas, pero carecen de la
infraestructura para proveer esa capacidad a un área de alta densidad. Desafortunadamente, muchos
usuarios ni siquiera comprenden que tienen este problema hasta que intentan la implementación. Esto
ocurre porque prácticamente en ningún centro de datos existe documentación ni instrumentación para
brindar a los operadores información sobre la capacidad de densidad del centro de datos en un área
particular de la infraestructura. Las razones técnicas de estos problemas se describen en detalle en los
informes internos y notas de aplicación a las que se hace referencia al final de este informe, pero se
resumen aquí:
Circulación de aire insuficiente: Los servidores Blade requieren aproximadamente 120 cfm (m3/h) de
aire frío por kW de potencia nominal. La mayoría de los centros de datos sólo brindan 200-300 cfm (m3/h)
de aire por rack, que es 10 veces menos de lo que requieren los racks de servidores Blade completos
y limita la energía promedio por rack a menos de 2 kW. Un servidor Blade que no recibe suficiente aire frío
finalmente toma el aire caliente que le fue extraído y se recalienta. Éste es sin duda el más grave de los
problemas que se presentan al implementar servidores Blade, y casi ninguna infraestructura escapa
a él.
Distribución de energía insuficiente: Los servidores Blade consumen mucha más energía que la
contemplada en el diseño de los sistemas de distribución de energía típicos para centros de datos. Este
problema tiene tres aspectos: 1) cableado de potencia insuficiente o del tipo incorrecto instalado ya sea en
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altura o por debajo del piso; 2) capacidad insuficiente de la unidad de distribución de energía (PDU)
próxima; 3) cantidad insuficiente de posiciones de disyuntores (breakers) . Cualquiera de estos
inconvenientes puede evitar que se suministre energía eléctrica de alta densidad.
Nótese que de los dos problemas clave descritos, la distribución del enfriamiento impone las mayores
limitaciones. Por tal razón, en este informe nos concentraremos principalmente en la selección de una
arquitectura de enfriamiento adecuada. La elección de la arquitectura de energía será consecuencia de la
selección de la arquitectura de enfriamiento y dependerá de la marca específica de los servidores Blade que
se implementen. Para detalles específicos, consulte las referencias 2, 5, 6 y 7 que se incluyen al final de
este informe.
Cinco métodos para implementar servidores Blade
Existen cinco enfoques básicos para refrigerar servidores Blade. Una vez que se ha seleccionado uno de
esos enfoques, hay una gran variedad de productos y técnicas diferentes que pueden utilizarse para la
implementación. Esos enfoques se describen en detalle en el Informe Interno N° 46 de APC, "Estrategias de
enfriamiento para racks y servidores Blade con densidades ultra altas" y aparecen resumidos en la Tabla 1.
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Tabla 1 – Aplicación de los cinco enfoques para refrigerar gabinetes de alta densidad
Enfoque
1 Distribuir la carga
Distribuir los equipos entre
gabinetes para mantener
bajo el valor de cresta
2 Préstamo de la
capacidad de
enfriamiento
Proporcionar capacidad de
enfriamiento promedio con
reglas para permitir el
aprovechamiento de la
capacidad no utilizada
3 Enfriamiento adicional
Proporcionar capacidad de
enfriamiento promedio con
equipos de enfriamiento
adicionales
Ventajas
Desventajas
Aplicación
Aplicable a todo tipo de
instalación; no requiere
planificación
Los equipos de alta densidad deben
estar incluso más apartados que en el
enfoque 2
Básicamente gratuito en
muchos casos
Utiliza más espacio en el piso
Centros de datos
existentes, cuando los
equipos de alta densidad
representan una
pequeña porción de la
carga total
No se necesitan nuevos
equipos
Admite como máximo aprox. el doble
de la densidad de potencia proyectada
Básicamente gratuito en
muchos casos
Utiliza más espacio en el piso
Alta densidad donde y
cuando se la necesita
Admite como máximo aprox. 10 kW
por gabinete
Nueva construcción o
renovación
Costos de capital diferidos
Deben diseñarse por anticipado los
racks y la sala para admitir este
enfoque
Entorno mixto
Debe proyectarse un área de alta
densidad por anticipado, o reservar el
espacio
Densidad de 10-25 kW
por rack
Alto nivel de eficiencia
Puede generar problemas de cableado
Exige la implementación de reglas
complejas
Buen aprovechamiento del
espacio en el piso
4 Área de alta densidad
Máxima densidad
Crear una hilera o zona
especial de alta densidad
en el centro de datos
Óptimo aprovechamiento del
espacio en el piso
No es necesario distribuir los
equipos de alta densidad
Deben segregarse los equipos de alta
densidad
Alto nivel de eficiencia
5 Toda la sala
Proporcionar a todos los
racks capacidad de
enfriamiento para alta
densidad
Admite situaciones futuras
Centros de datos
existentes, cuando los
equipos de alta densidad
representan una
pequeña porción de la
carga total
No se conoce por
anticipado la ubicación
de los equipos de alta
densidad
Cuando es necesario
hospedar juntos
dispositivos de alta
densidad
Nueva construcción o
renovación
Costos de capital y operativos
extremos que cuadriplican los de
métodos alternativos
Puede causar el
sobredimensionamiento extremo de
infraestructura costosa
Casos poco comunes y
extremos de grandes
torres de equipos de alta
densidad con muy poco
espacio físico
Para implementar servidores Blade, debe seleccionarse uno de los métodos descritos. La selección se basa
en las limitaciones de la instalación existente así como en las necesidades y preferencias del usuario.
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El proceso de implementación de servidores Blade
El proceso de preparación del entorno físico para que la instalación de servidores Blade sea posible incluye
los siguientes elementos clave:
•
Identificar las limitaciones de la infraestructura existente
•
Identificar las necesidades y preferencias del usuario
•
Determinar el enfoque de diseño apropiado en términos de energía y enfriamiento
•
Elaborar un diseño para luego implementarlo
Un diagrama del proceso descrito se ilustra en la Figura 1. En ella se muestra un diagrama de flujo de
procesos en el que se exponen los diversos pasos del proceso y los datos resultantes de cada uno. El
proceso incluye dos ciclos clave en los extremos, donde las limitaciones, y las preferencias y necesidades
del usuario se determinan por medio de iteraciones. Esto es esencial para que se establezcan los ajustes y
compensaciones apropiados. Típicamente, las limitaciones y preferencias iniciales cambian luego de una
revisión de la situación y de las compensaciones correspondientes. En el ejemplo más común, la
preferencia o necesidad de instalar servidores Blade de manera concentrada suele dar paso a otras
posibilidades cuando se comprenden por completo las consecuencias de ese enfoque. Este análisis se
registra en el Ciclo 2 del diagrama de procesos.
Otra situación común se da cuando una evaluación de la instalación existente identifica problemas que
pueden corregirse fácilmente, y aumenta la capacidad del centro de datos para adaptarse a los requisitos
de energía y enfriamiento de los servidores Blade. Estos ajustes se registran en el Ciclo 1 del diagrama de
procesos.
En las siguientes secciones, los diversos procesos que contribuyen a la selección de un enfoque de diseño
se analizan en mayor detalle.
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Figura 1 – Diagrama de procesos para determinar el método más adecuado para la
implementación de servidores Blade en un centro de datos existente
Cambios
Condiciones
del centro de
datos
Datos de
evaluación
Implementación
Mejoras
Ciclo 1
Identificar
mejoras
Evaluar
condiciones
Defectos
Limitaciones
luego de las
mejoras
Enfoque
seleccionado
Planificación e
Identificar
implementación
mejor enfoque
Necesidades
luego del
intercambio
Identificar
necesidades y
preferencias
Ciclo 2
Requisitos de
negocios
Necesidades y
preferencias
preliminares
Evaluar
intercambios
Alternativas
Brindar
alternativas
Requisitos con
conflictos
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Identificación de las limitaciones de la infraestructura
existente
Los centros de datos existentes presentan diversas limitaciones que no admiten cambios. Esas limitaciones,
que pueden tornar inviable la aplicación de algunas alternativas para la implementación de servidores
Blade, son las siguientes:
Capacidad de potencia de precisión. Es posible que las UPS del centro de datos no cuenten con
suficiente capacidad en exceso para abastecer la instalación de servidores Blade propuesta.
Capacidad de enfriamiento de precisión. Es posible que el sistema de enfriamiento de precisión del
centro de datos no cuente con suficiente capacidad en exceso para refrigerar la instalación de servidores
Blade propuesta. Esta limitación se refiere a la capacidad bruta de los aires acondicionados de las salas de
cómputos, y no al sistema de distribución de aire.
Espacio limitado en el piso. Es posible que el espacio total en el piso o el espacio disponible en el piso
para la implementación de servidores Blade sean limitados. Si se trata de restricciones muy importantes,
puede suceder que solo algunos de los enfoques de diseño sean viables.
Falta de cámara para distribución de aire en el cielo raso. Es posible que la sala no utilice o no cuente
con una cámara de retorno de aire en el cielo raso. La sala puede presentar restricciones de altura por las
que no sea posible instalar tal cámara. Esta limitación podría llevar a descartar algunas opciones de diseño.
Limitaciones relativas al piso elevado. Es posible que el piso elevado de la sala, de existir, tenga una
altura inferior a dos pies o esté parcialmente ocupado con cableado o tuberías. Esto podría limitar la
capacidad de distribución de aire del piso elevado, lo que a su vez podría llevar a descartar algunas
opciones de diseño.
Limitaciones con respecto al peso. Es posible que el piso del centro de datos presente limitaciones con
respecto a la carga que tolera, particularmente cuando se trata de un piso elevado. Esto podría llevar a
descartar algunas de las opciones de diseño.
Frecuentemente, las limitaciones en un centro de datos existente no están documentadas ni son evidentes,
y se debe realizar una evaluación de sus condiciones.
Evaluación de las condiciones existentes
La evaluación de las condiciones existentes en el centro de datos es esencial para la implementación de
servidores Blade. Esta evaluación puede ser superficial si la cantidad de servidores Blade es del orden de
un rack de servidores Blade o menos. Sin embargo, en el caso de implementaciones más importantes, la
profundidad y el detalle de la evaluación debe aumentar sustancialmente.
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Durante la evaluación, se reúnen diversos datos sobre la capacidad de los sistemas de energía y
enfriamiento, como la capacidad indicada por el fabricante y, más importante aun, la capacidad de
implementación. Además, deben evaluarse las condiciones de la carga existentes para determinar la
magnitud y distribución física de la carga. Principalmente, deben estudiarse los sistemas de distribución de
energía y enfriamiento para cuantificar la capacidad del sistema para abastecer de energía y enfriamiento a
cargas de alta densidad.
En algunos casos donde la implementación es de alta complejidad, es recomendable simular el centro de
datos utilizando modelos por computadora, para determinar las condiciones existentes y, lo que es más
importante, para obtener una verificación del diseño propuesto. En la Figura 2 se puede ver un ejemplo de
tal modelo.
Figura 2 – Modelo en 3D de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) de un centro de datos en
el que se muestran los patrones de circulación de aire y las temperaturas (suministrado por el
departamento de Servicios Profesionales de APC)
Es recomendable que todos los operadores del centro de datos tengan conocimientos básicos sobre cómo
evaluar un centro de datos. En el caso de instalaciones complejas, de costo elevado o de alto riesgo, se
recomienda que esta evaluación quede en manos de especialistas. APC y otros fabricantes brindan
servicios profesionales de evaluación de centros de datos.
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Identificación de mejoras – Higiene básica del centro de datos
Las condiciones existentes de un centro de datos a menudo incluyen algunas debilidades que deben
identificarse y corregirse antes de avanzar en el proceso, ya que tales debilidades pueden afectar los datos
que se utilizan como bases para la implementación de servidores Blade. Estos problemas incluyen:
•
No se utilizan paneles de obturación.
•
Existen fugas en el piso elevado o en el sistema de suministro de aire.
•
La configuración del sistema de retorno de aire no es apropiada.
•
La configuración de las losas perforadas no es apropiada.
•
Existe cableado bajo el piso elevado que no se utiliza y puede eliminarse.
•
Los puntos de referencia de los aires acondicionados no son apropiados.
Se brinda una explicación más detallada de estos problemas en el Informe Interno N° 42 de APC, “Diez
pasos para resolver los problemas de enfriamiento ocasionados por la implementación de servidores de alta
densidad” y en el N° 49, ”Cómo evitar errores que ponen en riesgo el rendimiento del sistema de
enfriamiento en centros de datos y salas de gestión de redes”.
Identificación de las necesidades y preferencias del
usuario
Además de las limitaciones físicas de las instalaciones, que no admiten cambios, los clientes a menudo
plantean limitaciones o preferencias que son más flexibles. Es posible que esas limitaciones sean absolutas
o que admitan modificaciones si el costo para contemplarlas es muy elevado. Las necesidades o
preferencias del cliente pueden llevar a descartar algunas opciones de instalación y hacer prevalecer otras.
Estas necesidades incluyen:
Funcionamiento ininterrumpido. La necesidad más importante puede ser que la instalación sea
mínimamente invasiva para las operaciones del centro de datos existente, con un riesgo mínimo para los
equipos informáticos en funcionamiento. Por ejemplo, puede suceder que no sea viable programar tiempos
de inactividad.
Disponibilidad alta del sistema resultante. La necesidad más importante podría ser que el sistema
resultante ofrezca la mayor disponibilidad posible. Esto requeriría que los sistemas de energía y
enfriamiento fueran redundantes y que se realicen pruebas para asegurar esa redundancia.
Gran concentración de servidores hospedados en el mismo lugar. Puede existir la necesidad o el
deseo imperioso de instalar servidores hasta el máximo de densidad posible. Algunas de las razones para
esta elección pueden ser:
•
El sistema se monta para fines de exhibición o demostración.
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•
Se desea conservar el espacio en el piso.
•
Existen requisitos normativos o legales que exigen que todos los servidores se coloquen en una
sola área pequeña.
•
Tal distribución simplifica el cableado de datos.
•
Se desea tener los equipos informáticos agrupados de una forma lógica (por ejemplo, todos los
servidores Web hospedados en el mismo lugar).
•
Las diferentes áreas del centro de datos pertenecen a distintos propietarios.
•
Tal distribución simplifica la administración de los equipos (es decir, las actualizaciones).
•
Se supone que tal distribución será menos costosa (por lo general esta suposición es incorrecta).
Nótese que instalar servidores hasta el máximo de densidad posible puede ser extremadamente
costoso y requerir la realización de tareas invasivas de construcción y modificación en el centro
de datos. Es sumamente recomendable que se consideren alternativas que involucren la
dispersión de equipos antes de decidir concentrar servidores Blade.
Previsión para implementaciones posteriores. Esta podría ser la primera de una serie de
implementaciones de servidores Blade, en cuyo caso la implementación en curso debería servir de cimiento
para futuras implementaciones y no impedirlas ni interferir con ellas.
Tiempo. Puede existir la necesidad de instalar los servidores Blade rápidamente. Si ese es el caso, podría
desearse prescindir de las etapas de planificación, contratación y construcción.
Costo. La preferencia principal podría ser que la implementación tenga un costo mínimo. En consecuencia,
la dirección que debe tomarse es clara.
Selección del método de implementación
Una vez que las limitaciones de las instalaciones existentes se comprenden con claridad y se establecieron
las compensaciones apropiadas de acuerdo con las diversas necesidades y preferencias de los usuarios, se
puede seleccionar el método de implementación de entre los cinco métodos básicos. El método de
implementación se selecciona en función de los problemas de enfriamiento, ya que estos plantean las
principales restricciones en la práctica. Una vez que se determina el método de implementación, se
resuelven los problemas de suministro de energía.
La variable clave que afecta el método de implementación es la densidad de la implementación. Muchos
clientes prefieren que los servidores Blade se instalen con una densidad máxima o suponen que tal
configuración es la mejor. Esa creencia suele ser errónea cuando se emplazan servidores Blade en un
entorno existente. De hecho, la mayoría de los servidores Blade utilizan una estructura de chasis modular y
pueden instalarse sin necesidad de alcanzar la máxima densidad admitida por el rack. Por ejemplo, el IBM
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BladeCenter™ consta de chasis independientes que permiten la instalación de entre 1 y 6 por rack. Aunque
puede parecer que separar los servidores Blade reduce sus beneficios, en realidad la separación puede
mejorar el costo, la disponibilidad del sistema y la velocidad de la implementación, especialmente cuando se
intentan instalar servidores Blade en un entorno existente.
Muchos entornos existentes fueron diseñados para admitir una densidad de 2 kW o menos por rack.
Cuando se instalan servidores Blade con densidades de 10-30 kW por rack en un entorno como el descrito,
los gabinetes que alojan esos servidores consumen desproporcionadamente la infraestructura de
enfriamiento y energía, de manera tal que llega un punto en el que el centro de datos tiene espacio libre que
no puede utilizarse porque no queda resto de suministros de energía ni enfriamiento. Por esta razón,
intentar ahorrar espacio al implementar servidores Blade en la mayoría de los centros de datos existentes
no suele redundar en ningún beneficio real. Es por eso que es práctico y rentable separar los servidores
Blade cuando se los instala en centros de datos existentes. Por lo general, implementar servidores Blade
hasta el máximo de densidad solo es rentable en nuevas infraestructuras diseñadas
específicamente para soportar altos niveles de densidad, cuando se trata de una implementación a
gran escala o cuando existen importantes limitaciones con respecto al espacio.
Por lo tanto, la decisión más importante cuando se implementan servidores Blade es el grado de
distribución de los chasis de servidores Blade en los racks, es decir, cuántos chasis se instalarán por cada
rack. La marca y modelo de los servidores Blade elegidos puede limitar la posibilidad práctica de separarlos;
por ejemplo, algunos servidores Blade utilizan chasis independientes que son fáciles de separar, mientras
que otros utilizan un sistema con un panel de conexiones posterior que vuelve impráctica la separación de
los servidores, excepto en incrementos de densidad predeterminados. En las Notas de Aplicación de APC
relacionadas con marcas específicas de servidores Blade se incluye un análisis más exhaustivo de estos
temas. En la Tabla 2 se combinan las diferentes densidades para implementaciones de chasis de
servidores Blade con los cinco métodos clave de implementación descritos anteriormente.
Tabla 2 – Criterios de implementación de servidores Blade para diferentes combinaciones de
densidades de chasis y diferentes métodos de implementación, con indicación de las
combinaciones preferidas
Cantidad
de chasis
por rack
Distribuir la
carga
1
Viable en la
mayoría de los
centros de datos
Préstamo de la
capacidad de
enfriamiento
Viable en todos los
centros de datos
Enfriamiento
adicional
Viable en todos los
centros de datos. Se
admiten racks para
servidores Blade
adyacentes
Área de alta
densidad
No es rentable en
comparación con las
alternativas
Toda la sala
No es rentable en
comparación con las
alternativas
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Cantidad
de chasis
por rack
Distribuir la
carga
Préstamo de la
capacidad de
enfriamiento
2
Sólo se utiliza si
el centro de datos
tiene una
capacidad de
distribución de
enfriamiento
inusualmente alta
Viable en la
mayoría de los
centros de datos.
El uso de racks
adyacentes puede
estar limitado
Viable en todos los
centros de datos. Se
admiten racks para
servidores Blade
adyacentes
No es rentable en
comparación con las
alternativas. Debe
plantearse un objetivo
de mayor densidad
para las zonas o hileras
nuevas.
No es rentable en
comparación con las
alternativas. Debe
plantearse un objetivo de
mayor densidad para una
sala entera
3
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede
la capacidad
típica de un
centro de datos
Viable en la
mayoría de los
centros de datos,
pero en la mayoría
de los casos los
racks adyacentes
no resultan
prácticos
Requiere el uso de
cámaras o una red de
ductos para el retorno
de aire caliente. Se
admiten racks para
servidores Blade
adyacentes
Es el límite máximo
para sistemas de
enfriamiento por piso
elevado bien diseñados
No es rentable en
comparación con las
alternativas. Debe
plantearse un objetivo de
mayor densidad para una
sala entera
4
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede
la capacidad
típica de un
centro de datos
El centro de datos
debe tener una
capacidad de
distribución de
enfriamiento
inusualmente alta.
Las normas son
estrictas
Depende de la
combinación específica
de servidores Blade y
solución de
enfriamiento adicional
Se necesitan sistemas
de extracción de aire
caliente
Se necesitan sistemas de
extracción de aire caliente.
Debe reconstruirse la sala
por completo
5
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede
la capacidad
típica de un
centro de datos
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede la
capacidad típica de
un centro de datos
Es impráctica: la
densidad de potencia
excede la capacidad
de los dispositivos de
enfriamiento adicional
conocidos
Se necesitan sistemas
de extracción de aire
caliente
Se necesitan sistemas de
extracción de aire caliente.
Debe reconstruirse la sala
por completo
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede la
capacidad típica de
un centro de datos
Es impráctica: la
densidad de potencia
excede la capacidad
de los dispositivos de
enfriamiento adicional
conocidos
Sólo si existen
importantes
limitaciones de espacio.
El costo de una
instalación con esta
densidad en un área
extensa puede ser muy
elevado. Puede
requerir reglas
El costo de una instalación
con esta densidad puede
ser muy elevado. Debe
reconstruirse la sala por
completo. Se necesitan
sistemas de extracción de
aire caliente
Costo mínimo
$1000-2000 por rack
6
Es impráctica: la
densidad de
potencia excede
la capacidad
típica de un
centro de datos
Costo mínimo
Enfriamiento
adicional
Área de alta
densidad
Toda la sala
$10.000-20.000 por
rack
$20.000-60.000 por rack
Instalación, tuberías y
cableados masivos
Debe cerrarse y
reconstruirse toda la sala
Costo creciente
Sencillo
Se requieren
procedimientos
Instalación no
invasiva
Incremento en la complejidad de implementación
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La Tabla 2 muestra que para las 30 combinaciones posibles de los seis niveles de densidad y separación y
los cinco métodos de implementación, hay 11 combinaciones preferidas y otras 7 combinaciones apenas
aceptables para un total de 18 combinaciones de implementación prácticas. Para seleccionar la mejor
alternativa, estas 18 posibilidades de implementación deben coordinarse con miles de combinaciones de
preferencias del usuario, limitaciones prácticas y condiciones existentes. Estas combinaciones requieren un
análisis y normas exhaustivas, y pueden implementarse como un algoritmo de software, pero su descripción
completa excede el alcance de este informe.
A fin de desarrollar las herramientas para realizar este análisis, APC identificó algunas observaciones clave:
•
Si la fracción de los racks de servidores Blade que se implementarán es mayor al 25% de las
ubicaciones de los rack totales en una sala, es posible que una sala existente requiera una
reconstrucción total de sus sistemas de energía y enfriamiento. Esto sugiere que para cualquier
implementación con dicha magnitud, debe construirse una nueva sala, salvo que sea posible cerrar
el centro de datos durante un tiempo.
•
Para centros de datos existentes donde se planea la implementación de 1 a 5 racks de servidores
Blade, es una perspectiva interesante separar los servidores Blade del 25 al 50% de su densidad
total (es decir, menos de tres chasis por rack), para minimizar el impacto en las operaciones del
centro de datos y reducir el costo de la implementación. Para la mayoría de los centros de datos, el
costo de lograr una densidad muy alta es mucho mayor que el costo del espacio asociado con la
ubicación de unos pocos racks extra.
•
En el caso habitual de un centro de datos existente con capacidad de energía y enfriamiento a
granel, el enfriamiento adicional aumenta la densidad de instalación a un bajo costo y a la vez
brinda un resultado predecible.
Enfoques no recomendables
La siguiente lista es un conjunto de enfoques y medidas que los operadores de centros de datos suelen
adoptar pero que son incorrectos. Estos enfoques no sirven de mucho e incluso pueden empeorar las
condiciones existentes.
Reducir la temperatura del aire. Una de las medidas más sencillas, y peores, que un usuario puede
adoptar es reducir el punto de referencia de la temperatura del aire en los aires acondicionados de la sala
de cómputos para intentar eliminar las concentraciones de calor en el centro de datos. Esta medida puede
reducir la capacidad de los aires acondicionados, aumentar dramáticamente el consumo de agua del
humidificador, y disminuir drásticamente la eficiencia operativa del centro de datos (y en consecuencia
provocar un aumento significativo del consumo de energía). Esta medida provocará todo esto y NO
resolverá el problema inicial, dado que se trata de un problema de flujo de aire y NO de temperatura del
aire.
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Rejillas para piso. Otra medida aparentemente lógica es reemplazar la losa perforada en un piso elevado
por otra que tenga una menor resistencia al aire. Tales losas a menudo parecen rejillas, en contraste con la
losa perforada habitual. Este enfoque puede ayudar en el caso de un rack aislado pero tiene graves efectos
colaterales, particularmente cuando estas rejillas se utilizan en grandes cantidades. El uso de estas losas
en un centro de datos típico causará que disminuya el flujo de aire en otras áreas, pero, lo que es más
importante, estas losas causan variaciones significativas e impredecibles en el flujo de aire entre losas. Este
problema se describe con mayor detalle en el Informe interno N° 46 de APC, "Estrategias de enfriamiento
para racks y servidores Blade con densidades ultra altas".
Ventiladores en la parte superior de los racks. El uso de bandejas con ventiladores instaladas en la parte
superior de los racks es muy popular, a pesar de que estos ventiladores no brindan ningún beneficio a un
rack informático diseñado adecuadamente. El problema del sobrecalentamiento de los servidores NO se
debe al aire caliente en el interior del rack. Se debe al aire caliente en las tomas de aire de los servidores
que se ubican en el frente. Estas ventilaciones sólo generan más calor, e incluso pueden reducir la
capacidad de enfriamiento en un centro de datos bien diseñado. Muchos clientes adoptan bandejas de
ventilación basándose en antiguas especificaciones legadas sin comprender su propósito. Existen algunos
dispositivos para ayudar a una ventilación eficiente compatibles con el rack, que se describen en detalle en
el Informe Interno N° 42 de APC, "Diez pasos para resolver los problemas de enfriamiento ocasionados por
la implementación de servidores de alta densidad".
Aislar los racks. Aislar los racks, separándolos de las hileras hacia un área abierta por los cuatro lados, es
una medida que se utiliza en ocasiones para intentar disminuir la densidad en un área y permitir que haya
más losas perforadas asociadas con un rack. Sin embargo, este enfoque permite que el aire caliente
extraído regrese por los laterales del rack hacia la toma de aire del servidor. El efecto general no es
beneficioso. Es mucho mejor mantener los racks en una configuración de pasillo caliente/pasillo frío y
utilizar racks sin carga con paneles de obturación entre racks de servidores Blade, pasillos fríos más
amplios, dispositivos de enfriamiento adicional, y/o sistemas de contención en el pasillo caliente para
mejorar el rendimiento.
Conclusión
La implementación de servidores Blade en centros de datos existentes genera tensiones en los sistemas de
enfriamiento y energía del centro de datos que no pueden ignorarse. Existe una variedad de enfoques para
alimentar y refrigerar servidores Blade. El mejor enfoque para una instalación específica dependerá de las
limitaciones del diseño existente y las necesidades y preferencias del operador del centro de datos.
Este informe resume los desafíos y las opciones relacionadas con la implementación de servidores Blade.
Se describe un proceso para seleccionar un método de implementación en base a las limitaciones y
necesidades.
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La mayoría de los usuarios no comprenden las consecuencias de utilizar servidores Blade en gran
concentración. Cuando se consideran las diferentes opciones y sus ventajas, una implementación que
utilice servidores Blade separados resulta una opción atractiva para muchas instalaciones existentes, dado
que se ahorra tiempo y dinero y se reduce la interferencia en las operaciones del centro de datos.
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Referencias
1)
Informe Interno N° 46 de APC, "Estrategias de enfriamiento para racks y servidores Blade con
densidades ultra altas"
2)
Informe Interno N° 29 de APC, “Opciones de alimentación de racks en configuraciones de alta
densidad”
3)
Informe interno Nº 49 de APC, "Cómo evitar errores que ponen en riesgo el rendimiento del
sistema de enfriamiento de centros de datos y salas de gestión de redes"
4)
Informe Interno N° 42 de APC, “Diez pasos para resolver los problemas de enfriamiento
ocasionados por la implementación de servidores de alta densidad”
5)
Nota de Aplicación N° 76 de APC, “Configuración de centros de datos para admitir servidores
IBM BladeCenter”
6)
Nota de Aplicación N° 75 de APC, “Configuración de centros de datos para admitir servidores
HP BladeSystem p-Class”
7)
Nota de Aplicación N° 74 de APC, “Configuración de InfraStruXure para centros de datos para
admitir servidores Dell PowerEdge 1855 Blade”
Acerca del autor
Neil Rasmussen es uno de los fundadores y el Director de Tecnología de American Power Conversion. En
APC, Neil dirige el mayor presupuesto mundial de Investigación y Desarrollo que se destina al campo de la
infraestructura de energía, enfriamiento y racks para redes críticas; los centros de desarrollo de productos
principales están ubicados en Massachusetts, Missouri, Dinamarca, Rhode Island, Taiwán e Irlanda. En la
actualidad, Neil conduce las iniciativas de APC orientadas al desarrollo de soluciones modulares escalables
para centros de datos.
Antes de fundar APC en el año 1981, Neil recibió los títulos de Bachelor y Master en Ingeniería Eléctrica del
MIT, donde realizó su tesis sobre el análisis de una fuente de potencia de 200 MW para un reactor de fusión
Tokamak. Desde 1979 hasta 1981 trabajó para MIT Lincoln Laboratories en sistemas de almacenamiento
energético de volante y sistemas de energía eléctrica solar.
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