زیرساخت برق دیتاسنتر و مرکزداده

هر آنچه باید درباره سیستم برق دیتاسنتر بدانید

برق دیتاسنتر | هنگام انتخاب مرکز داده ملاحظات زیادی وجود دارد. در حالی که امنیت کلی و ظرفیت و مقیاس پذیری  یک دیتاسنتر و مرکز داده ، به احتمال زیاد در صدر لیست انتخاب شما برای یک دیتاسنتر خوب قرار دارد، اما هر دیتاسنتری بدون وجود جریان برق به زندگی خود نمی تواند ادامه دهد.

برق ستون فقرات یک دیتاسنتر است. درک چگونگی ارتباط برق با طراحی مرکز داده برای تداوم کار دیتاسنتر و حتی بالا بردن امنیت آن بسیار مهم است. کسب اطلاعات بیشتر در مورد نقش برق دیتاسنتر و قدرت در دیتاسنتر و مرکز داده ، چگونگی کار و روندهایی که باید از آن آگاه باشید به شما کمک می کند تا بهترین انتخاب را برای سازمان خود داشته باشید.

مبانی انرژی مرکز داده

بدون انرژی الکتریسیته، حتی پیشرفته ترین دیتاسنترها و قدرتمندترین شبکه های کابلی، صرفاً یکسری ضایعات فلزی هستند. مهم نیست که تنظیمات شما چقدر پیچیده باشد، اگر قدرت و کارآیی لازم را نداشته باشد، ممکن است همه چیز از دست برود. در اینجا چند اصطلاح اساسی وجود دارد که باید بدانید:

برای برق دیتاسنتر و یا هر دستگاه دیگری که از برق استفاده می‌کند، دو گزینه دارید AC and DC

جریان متناوب برق AC یا Alternative power .

جریان متناوب (AC) به­ معنی شار بار الکتریکی­ ای است که به­ طور تناوبی جهت عوض می­کند. در نتیجه، سطح ولتاژ نیز همراه جریان برعکس می­شود. AC برای تامین برق خانه ها، ساختمان­ها، دفاتر و غیره استفاده می ­شود.

پریزهای برق تقریباً در تمام خانه ­ها و دفاتر از AC استفاده می­کنند، به این دلیل که تولید و ارسال برق AC به فواصل دور نسبتاً آسان است. در ولتاژهای بالا، مثلاً فراتر از ۱۱۰kV، انرژی کمتری در انتقال توان الکتریکی هدر می­رود. ولتاژ بالاتر یعنی شدت جریان کمتر، و شدت جریان کمتر یعنی حرات تولیدی کمتر در اثر مقاومت در خط انتقال برق. ولتاژ بالای AC توسط ترانسفورماتورها به آسانی پایین آورده می‌­شود.

AC همچنین قادر به تامین برق موتورهای الکتریکی و برق دیتاسنتر است. موتورها و ژنراتورها دقیقا یک دستگاه هستند، اما موتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می­کنند. این کار برای بسیاری از وسیله ­ها مثل یخچال، ماشین ظرف­شویی و غیره، که با AC کار می­کنند، مفید است.

جریان مستقیم (DC) 

برق DC یا جریان مستقیم به باتری ها متکی است. این جریان از منابعی مثل باتری، منابع تغذیه، سلول­های خورشیدی، ترموکوپل یا دینام تولید می­شود.  لپ تاپ ، تلفن و سایر دستگاه های قابل اتصال به یک پریز برق برای شارژ از این جریان استفاده می کنند. همه پروژه­ های الکتریکی با DC کار می­کنند. هرچیزی که با باتری کار کند، یا توسط آداپتور DC به دیوار وصل شود، یا از کابل USB استفاده کند، بر DC مبتنی است. مثال­هایی از وسایل الکتریکی DC عبارتند از:تلفن­‌های همراه,چراغ ­قوه­ ها

جریان مستقیم تنها  در یک جهت با یک ولتاژ ثابت است و از جریان متناوب قابل اطمینان تر است و کارایی بیشتری دارد. در حالی که اکثر مراکز داده colocation به جریان متناوب یا AC متکی هستند ، تعدادی از سازمانها برای بهره وری بیشتر از انرژی و کاهش زمان از downtime از ترکیب AC و DC استفاده می کنند.

توان مصرفی موثر در مراکز داده یا PUE ، رقمی است که بیانگر نسبت توان موجود در یک مرکز داده در مقابل توان مصرفی تجهیزات IT است. PUE  نسبتی برای بیان میزان انرژی مورد نیاز یک دیتاسنتر می‌باشد ؛ این عدد می‌تواند مشخص کند که انرژی به چه میزان در سرورهای استفاده می‌شود و چه مقدار در مواردی غیر از مصرف در سرورها و بخش‌های مربوط به  IT استفاده می شود.

PUE  بالا به معنای این است که شما می توانید کارایی بیشتری نسبت به آنچه هست، داشته باشید که این امر ممکن است به علت مصرف بیش از حد برق در بخش های دیگر باشد. مقدار PUE کم به معنای این است که سیستم شما به صورت بهینه کار می کند و انرژی کمتری هدر می دهید.

معیارهای کارایی مرکز داده

کارایی برق دیتاسنتر در شرایط خاص اندازه‌گیری می‌شود. هر یک از معیارها در زیر شرح داده شده است و به شما کمک می کند تا سازمان خود را جهت رسیدن به اهداف  بهره وری انرژی بیشتر کمک کنید.

آمپر: واحد اندازه گیری سرعت جریان الکتریکی عبوری از یک نقطه مشخص شده در یک ثانیه را آمپر می گویند. در واقع جریان الکتریسیته است که از طریق سیم‌های انتقال برق به سرورها و تجهیزات جریان دارد. هر کدام از وسایل شما از ایستگاه‌های کاری  گرفته تا لپ تاپ و سرورها، از مقدار مشخصی از آمپر استفاده می‌کنند.

ولت: نیرویی که الکتریسیته را از منبع به خروجی هایی مانند پریزها و دستگاه‌های استفاده کنند، می‌رساند. دریافت ولتاژ واقعی به محل، انتخاب های مربوط به اجناس و کیفیت آن در هنگام ساخت و راه اندازی و حتی به تولید کننده  قطعه مورد استفاده شما بستگی دارد. هم باتری و هم  پریز برق، هر کدام مقداری ولتاژ را تولید می کنند – از باتری 1.5 ولت تا پریز برق 110 یا 220 ولت در یک دفتر معمولی یا در منزل.

وات: مقدار واقعی نیرویی که سرور یا دستگاه شما استفاده می کند با وات اندازه گیری می‌شود. این رقم بیشتر از تجهیزات شما استفاده می‌شود.  میزان وات استفاده شده در شرایط عادی به صورت خطی بالا می رود و با اضافه کردن تجهیزات این میزان اضافه می شود . اما اگر شما از تجهیزات چندکاره استفاده کنید میزان مصرف شما افزایش می یابد. به عنوان مثال استفاده از سیستم‌های ماینینگ و استخراج ارز دیجیتال و یا استفاده ازسی پی یوهای ASIC یا GPU قدرتمند جهت رندرینگ و یا انجام کارهای پیچیده ، به شکل سینوسی میزان مصرف شما به شدت، بالاتر می رود.

برق در مرکز داده

مراکز داده و دیتاسنتر ها مصارف بالایی از برق را دارند که هرکدام از بخش های مختلف مقداری از جریان برق ورودی را مصرف می کند. میزان مصرف برق دیتاسنتر بر اساس عملکرد و نحوه استفاده و تعداد تجهیزات آن با دیگری متفاوت است. مرکز داده ها نیازهای متنوعی دارد و جریان برق باید به بین قسمت های مختلفی تقسیم شود.

یک دیتاسنتر و مرکز داده به موارد زیر نیاز دارد تا به طور موثر بتواند عملیاتی شود:

سرورها: بخش های اصلی هر دیتاسنتر می باشد و ذخیره داده‌ها و پشتیبانی از بخش های مختلف وظایف کاری و سایر موارد مرتبط  را انجام می‌دهد.

خنک کننده: سرورها و تجهیزات مرتبط با آن گرما تولید می کنند. برای جلوگیری از آسیب دیدن و طولانی شدن عمر آن به تجهیزات برقی نیاز دارید تا سخت افزار شما را خنک کند و از آسیب ها جلوگیری نماید.

اینورتر: تا زمانی که به آنها احتیاج نداشته باشید متوجه نقش مهم آن ها نمی شوید. اینورترها برق را ذخیره می کند و هنگامی که منبع برق اصلی قطع شده است، برق ذخیره شده را به مدار بر می گرداند.  این مانع از خرابی های احتمالی و از بین رفتن داده ها و قطع سرویس می شود.

پشتیبانی: شخصی باید مراقب سرورها باشد،  اطمینان حاصل کند که مکان دیتاسنتر به طور فیزیکی ایمن است و بتواند مشکلات را برطرف کند. هر یک از کارمندان پشتیبانی در محل نیاز به برق برای دفتر خود دارد. برق جهت روشنایی چراغ ها، ایستگاه های کاری و یا تهویه مطبوع برای بیشتر کارمندان.
برای تامین امنیت:نیز به برق نیاز دارید. مثلا زنگ خطر،جهت اعلام اخطار یا تجهیزات مربوط به جلوگیری از ورود افراد متفرقه.

درک این که چگونه انرژی های مصرفی را اندازه گیری  کنیم و در مرکز داده ها بکار ببریم، می تواند به شما کمک کند تغییراتی ایجاد کنید که بازده شما را افزایش داده و هزینه ها را کاهش دهد. اما PUE چیست؟ نسبتی برای بیان میزان انرژی مورد نیاز یک دیتاسنتر می‌باشد. توان مصرفی موثر (PUE) در واقع نسبت بین توان مصرفی تجهیزات IT در مراز داده به کل توان تحویلی در مراکز داده است که میزان آن معمولا بیشتر از عدد یک می‌باشد.