Zabawa w projektanta

Wysokie wymagania dotyczące dostępności oraz nowe technologie budowy i konstrukcji urządzeń teleinformatycznych to wyzwania, które wymuszają konieczność wprowadzenia wielu zmian już na wstępnym etapie projektowania centrum danych.

Urządzenia infrastruktury fizycznej mają za zadanie utrzymywać optymalne warunki pracy systemu IT, takie jak zasilanie i parametry środowiskowe, więc ich prawidłowy dobór jest niezmiernie ważny dla uzyskania wysokiej dostępności systemu teleinformatycznego. O ile jeszcze można sobie wy¬obrazić, aby podczas planowania niewielkiej serwerowni opierać się jedynie na własnym doświadczeniu i intuicji (choć takie postępowanie jest wielce ryzykowne i zdecydowanie niezalecane), to takie podejście w przypadku centrum przetwarzania danych może okazać się całkowitą katastrofą. Tam bowiem, gdzie występuje duża złożoność infrastruktury, proces planowania i projektowania powinien być bez¬względnie oparty na obowiązujących normach i zaleceniach, a realizowany przez profesjonalistów.

Projektowanie infrastruktury

TIA-942

Norma Telecommunications Industry Association TIA-942, aktualizowana w 2013 roku, to globalnie uznany standard stosowany przy projektowaniu centrum

przetwarzania danych i serwerowni. Dokument określa między innymi cztery poziomy

dostępności usług IT, które narzucają określone wymagania wobec infrastruktury fizycznej.

Pierwszym krokiem w celu opracowania projektu fizycznej infrastruktury teleinformatycznej powinno być stworzenie koncepcji biznesowej, stanowiącej pod¬stawę do rozpoczęcia prac projektowych budowy (modernizacji) systemu teleinformatycznego. Głównymi parametrami dla jej wytworzenia są wymagania stawiane przed systemem teleinformatycznym. Właściwie przygotowany proces realizacji projektu powinien być prowadzony zgodnie z uznaną metodyką projektową (np. Prince, PM) i uwzględniać takie główne parametry jak: budżet, harmonogram, potrzebne zasoby, zakres odpowiedzialności za realizację poszczególnych faz. Norma Telecommunications Industry Association TIA- 942 aktualizowana w 2013 roku to globalnie uznany standard stosowany przy projektowaniu centrum przetwarzania danych i serwerowni. Dokument określa między innymi cztery poziomy do¬stępności usług IT, które narzucają określone wymagania wobec infra-struktury fizycznej. Różnice pomiędzy najwyższym stopniem dostępności a najniższym, w poziomie maksymalnej łącznej przerwy podczas roku są olbrzymie i wynoszą odpowiednio od 20 minut (Tier 4 Fault Tolerant) do prawie 30 godz. (Tier 1 Basic).

Zobacz również:

  • AI ma duży apetyt na prąd. Google znalazł na to sposób
  • Strategiczna współpraca NTT DATA Business Solutions i Beyond.pl
  • Cloud Pak for Security - skróć czas analizowania zagrożeń do minimum!
Zabawa w projektanta

Diagram procesu projektowania systemu teleinformatycznego.

Najsłabszy poziom dostępności oznacza brak jakiegokolwiek zabezpieczenia systemu teleinformatycznego przed awariami zasilania i chłodzenia, zaś najwyższy chroni przed większością możliwych zdarzeń, lecz ze względu na konieczność stosowania redundantnych systemów jest najdroższy. Oprócz ww. normy istnieje jeszcze wiele szczegółowych uregulowań dot. projektowania infra¬struktury data center – projektowanie okablowania strukturalnego powinno być oparte między innymi na normie PN-EN50173-5 oraz normie PN¬-EN50174. Dla centrum danych niezwykle istotne są też normy dotyczące polityki bezpieczeństwa PN-ISO/IEC 17799 oraz odporności ogniowej, tj. PN¬-EN1047-2, a także ochrony przed zalaniem wodą (norma PN-EN60529).

Zwykle w procesie planowania centrum przetwarzania danych, aby zapewnić możliwość rozbudowy, z pewnym zapasem przyjmuje się założenia wynikające z przewidywanego rozwoju firmy. Ewentualne straty mogące powstać w wyniku niedoszacowania mocy dla centrum przetwarzania są bowiem zwy¬kle niezmiernie wysokie. Z tych powodów systemy zasilania i chłodzenia po¬winny mieć zdolność dostosowywania się do zmiennych wymagań w zakresie mocy i dystrybucji bez konieczności przebudowy rozdzielnic. Prace związane z rozbudową systemu zasilania w trakcie pracy systemu teleinformatycznego niosą ze sobą bowiem duże i w wielu przypadkach niedopuszczalne ryzyko powstania przestoju. Konieczne jest, więc pewne przewymiarowanie wielkości infrastruktury fizycznej, tak aby zapewnić możliwość sprostania ob¬ciążeniu w całym cyklu życia CPD. Często zdarza się, że projektowany i prognozowany poziom zużycia energii nie odpowiada rzeczywistym potrzebom i jak wykazuje praktyka, większość centrów przetwarzania danych i serwerowni wykorzystuje jedynie 30% dostępnej mocy zasilania i chłodzenia, co skutkuje nadmiernymi nakładami inwestycyjny¬mi i niepełnym wykorzystaniem zasobów, wpływając na pogorszenie efektywności energetycznej. Dlatego tak ważne jest, aby przed rozpoczęciem prac określić właściwe kryteria projektowe i poprawnie zdefiniować parametry wy¬dajności, co stanowi podstawę do wy¬miarowania systemów. Efektywność energetyczna serwerowni jest najniższa w początkowym okresie uruchomienia serwerowni w związku z niepełnym uru¬chomieniem usług, dlatego należy dążyć do skrócenia tego okresu do niezbędne¬go minimum. Obecną praktykę w zakre¬sie określania wielkości instalacji infra¬struktury fizycznej należy uznać za pewien kompromis, choć niewątpliwie trudny.

Lokalizacja pomieszczenia serwerowni

Niezwykle istotnym elementem plano¬wania centrum przetwarzania danych jest wybór lokalizacji pomieszczenia w istniejącym lub projektowanym budynku. Często występującym błędem jest to, iż organizacje (firmy i instytucje) rozpoczynają poszukiwania i wybierają lokalizację serwerowni nie posiadając jeszcze w pełni zdefiniowanych wymagań dla systemu teleinformatycznego oraz charakterystyk wydajnościowych stanowiących wsad do projektu technicznego. Aby określić między innymi ilość wymaganej przestrzeni, konieczna jest wiedza na temat wymagań systemu teleinformatycznego oraz infrastruktury fizycznej. Systemy teleinformatyczne odpowiedzialne za realizację zadań o krytycznym znaczeniu biznesowym wymagają bowiem spełnienia bardzo specyficznych wymogów, które często nie mogą być osiągnięte bez wprowadzania znaczących zmian konstrukcyjnych obiektu, co w przypadku ich nie-uwzględnienia naraża inwestora na znacznie wyższe koszty lub skutkuje ograniczeniem przestrzeni dostępnej pod planowaną w przyszłości rozbudowę infrastruktury. Podczas definiowania wymagań przestrzennych i lokalizacyjnych serwerowni często dochodzi do sytuacji, iż w trakcie planowania nie uwzględnia się potrzeb infrastruktury fizycznej, koncentrując się jedynie na wymaganiach dla samego sprzętu telein¬formatycznego. Jest to bardzo poważny błąd, gdyż urządzenia wchodzące w jej skład, takie jak szafy i układy dystrybucji energii elektrycznej (np. rozdzielnie), wymagają nie tylko przestrzeni, lecz spełnienia specyficznych wymagań lokalizacyjnych – np. dostępności roz¬dzielnic zasilających. Sam kształt oraz rozmiar pomieszczenia serwerowni również ma znaczący wpływ na planowanie rozmieszczenia szaf (elementów wsporczych). Pomieszczenia serwerowni powinny mieć w miarę możliwości kształt prostokątny, gdyż wtedy najłatwiej zapewnić optymalne rozmieszczenie sprzętu.

Właściwe rozmieszczenie urządzeń pomieszczeniu

Właściwe rozmieszczenie urządzeń w data center jest niezwykle ważne za¬równo z powodu optymalnego wykorzy¬stania powierzchni, jak i sprawności energetycznej. Planowanie rozmieszcze¬nia urządzeń (szaf ze sprzętem) powin¬no być konsekwencją analizy wielu czynników, tak aby było możliwe uzy¬skanie optymalnych warunków zasila¬nia i chłodzenia. Dzięki właściwemu rozmieszczeniu poszczególnych elementów infrastruktury fizycznej można bowiem zminimalizować liczbę punktów o podwyższonej temperaturze oraz właściwie przystosować miejsca, gdzie pogorszenie warunków chłodzenia wynika z czynników zewnętrznych, np. ilości padającego światła. Niezmiernie ważną częścią infrastruktury fizycznej, mimo iż nie zawsze użytkownicy poświęcają im należytą uwagę, są szafy instalacyjne. Projekt infrastruktury fizycznej powinien uwzględniać zarówno strukturę rozmieszczenia szaf w pomieszczeniu, jak i sprzętu IT w samych szafach. Aby nie popełnić kosztownego błędu, warto przeprowadzić analizę termiczną obiektu, tzn. określić punkty o potencjalnie podwyższonej temperaturze. W wyniku tej analizy, należy zaplanować takie rozmieszczenie urządzeń, które zapewnia uzyskanie optymalnych warunków chłodzenia. Interesujące rozwiązania w zakresie chłodzenia szaf polegające na separacji zimnej strefy oferuje firma Rittal. Powyższe rozwiązanie pozwala znacząco zwiększyć efektywność chłodzenia wpływając na oszczędności kosztów z tytułu zużytej energii.

Dobór szaf i akcesoriów

Podstawowymi danymi niezbędnymi do wyboru rozmiaru szafy są: typ urządzeń przeznaczonych do montażu, ich rozmiary (w jednostce U) oraz ich liczba. Przy planowaniu należy również przewidzieć odpowiednią ilość przestrzeni do dalszej rozbudowy sytemu. Można przyjąć, że na każde 48 punktów logicznych trzeba przewidzieć przestrzeń o wysokości 2U. W szafach powinna być zapewniona dostateczna przestrzeń, która umożliwia montaż urządzeń teletransmisyjnych oraz lokalnego zasilacza UPS-a podtrzymującego działanie urządzeń aktywnych zamontowanych w szafie. Oczywiście nie można zapominać o zainstalowaniu w szafie elementów dystrybucji zasilania (przewodów, zabezpieczeń itp.) umożliwiających zasilanie zamontowanych tam urządzeń. Montowane w szafach lub stojakach koncentratory i przełączniki oraz urządzenia transmisji danych (routery, modemy) powinny być tak dobrane, by posiadać ok. 10% wolnych gniazd, w celu zapewnienia możliwości dokonania rekonfiguracji połączeń w ramach sieci lokalnej. W szafach teletechnicznych serwerowni należy przewidzieć miejsce do włączenia i uruchomienia dodatkowego routera i urządzeń bezpieczeństwa dostarczanych zwykle przez operatora usług telekomunikacyjnych. Szafy powinny być wyposażone w elementy zapewniające łatwy demontaż i ograniczające do minimum konieczność używania narzędzi. Przykładem takich rozwiązań mogą być drzwi z szybko rozłączalnymi zawiasami czy łatwo demontowalne panele boczne oraz uchwyty usprawniające prowadzenie kabli. W celu zapewnienia ergonomicznego i szybk iego montażu, szafy powinny być wyposażone w dzielone drzwi tylne tzw. francuskie, tak aby powiększyć przestrzeń roboczą w przejściach. Oprócz wyboru szafy istotny jest odpowiedni dobór akcesoriów, które ułatwią instalację sprzętu w jej wnętrzu. W przypadku konieczności uzyskania dodatkowej przestrzeni na dole szafy (np. w celu wprowadzenia i odłożenia zapasu przewodu do szafy), używa się cokołów. Aby uzyskać dodatkową stabilizację i zabezpieczyć przed przechyleniem w trakcie instalacji bądź demontażem w urządzeniach montuje się specjalne podesty. Przy budowie infrastruktury przy użyciu znormalizowanych szaf i stojaków należy pamiętać, aby były one wyposażone w kanały i koryta zapewniające łatwe i uporządkowane prowadzenie odpowiedniej liczby kabli. Splątane i nieopisane kable powodują bowiem trudności z identyfikacją, co znacznie zwiększa ryzyko przypadkowego wyłączenia lub niewłaściwego podłączenia podczas prowadzenia prac rekonfiguracyjnych czy modernizacyjnych. Im większa szerokość i głębokość szafy, tym generalnie łatwiej dokonać okablowania szafy i możliwa jest instalacja większej liczby urządzeń. To także zwiększenie pewności co do utrzymania właściwego promienia zginania kabli światłowodowych i miedzianych, który powinien być nie mniejszy niż ośmiokrotna jego średnica. W przeciwnym przypadku może nastąpić uszkodzenie kabla. Trudności z montażem w szafie mogą być ponadto przyczyną zwiększonych kosztów oraz znacznego wydłużania czasu prac instalacyjnych lub modernizacyjnych. Kable powinny być rozprowadzane w miarę możliwości z tyłu szafy, tak aby zminimalizować ryzyko potencjalnych uszkodzeń. Innym czynnikiem, ważnym szczególnie z punktu widzenia administratora, jest skrócenie czasu migracji serwerów, na który niebagatelny wpływ ma sposób prowadzenia przewodów. Zarówno w szafach, jak i w stojakach teleinformatycznych są pozycje dla montażu akcesoriów o wymiarze tzw. Zero-U, takich jak np. PDU (Power Distribution Unit) czy pionowe połączenia przewodów, do których montażu wykorzystuje się odstępy szyn tylnych i bocznych.

Zabawa w projektanta

Przykładowy sposób zabudowy szafy 19'

System zasilania gwarantowanego

Zabawa w projektanta

Opłacalność zależność pomiędzy planowanymi kosztami a przychodami

Systemy ochrony zasilania są jednym z najważniejszych elementów infrastruktury fizycznej służącym zapewnieniu wysokiej niezawodności i bezpieczeństwa funkcjonowania systemów teleinformatycznych. Obecnie stawiane wymagania dotyczące wysokiej dostępności systemów teleinformatycznych zwiększają również wymagania dla sytemu zabezpieczenia zasilania. Poszczególne elementy systemu zasilania powinny być tak dobrane, aby spełniały wymagania z uwzględnieniem nie tylko obecnych, ale i przyszłych potrzeb. W trakcie procesu projektowania należy zwrócić szczególną uwagę, aby system zasilania był przystosowany do współpracy z innymi urządzeniami, które mają za zadanie utrzymywać optymalne warunki zasilania oraz parametry środowiskowe (wilgotność, temperaturę) we wszystkich punktach pomieszczenia serwerowni. Wybór rodzaju systemu zasilania gwarantowanego powinien być oparty na takich czynnikach, jak: niezawodność systemu, koszty cyklu eksploatacyjnego i modernizacji, możliwości adaptacji – skalowalność, ergonomia zarządzania i serwisowanie – czas naprawy.

Przy doborze mocy zasilaczy UPS należy koniecznie uwzględniać rzeczywisty przebieg prądu obciążenia przy jednoczesnym uwzględnieniu występowania doraźnych prądów rozruchowych, a nie tylko moc odbiorników. Po ustaleniu całkowitej mocy elektrycznej w kilowatach zasilaczy UPS należy obliczyć oszacowanie wielkości mocy elektrycznej związanej z obsługą centrum danych (zasilanie systemów, chłodzenie, oświetlenie itp.), a także określić moc agregatu prądotwórczego, który może być niezbędny do zapewnienia pożądanej dostępności.

Zabawa w projektanta

Zmiany zapotrzebowania na moc przez serwerownie

Wymagania dotyczące systemów chłodzenia centrów przetwarzania danych

Systemy chłodzenia i klimatyzacji są ważną częścią infrastruktury fizycznej, a realizowane przez nie zadania mają duży wpływ na bezpieczną pracę sytemu teleinformatycznego. W celu wyznaczenia wymagań dla układu chłodzenia, konieczne jest ustalenie całkowitej wielkości mocy elektrycznej urządzeń zainstalowanych (systemy teleinformatyczne, systemy zasilania, oświetlenie itp.) w pomieszczeniu serwerowni, z którego będzie odprowadzane ciepło. W obliczu panującej ostatnio tendencji wzrostu upakowania urządzeń wydzielających energię cieplną znacznie zwiększyło się ryzyko awarii spowodowanych zbyt wysoką temperaturą. Jedną z prostych i skutecznych metod zapewnienia właściwego chłodzenia jest stosowanie w szafach drzwi z otworami perforowanymi, które zapewniają ponad 0,5 m2 powierzchni otworów wentylacyjnych, na powierzchni 60%. Drzwi szaf spełniające wyżej wymienione wymagania zapewniają dostateczny poziom wentylacji sprzętu komputerowego, i tym samym dobre warunki chłodzenia urządzeń wewnątrz szafy. W środowiskach o niekorzystnych warunkach chłodzenia zaleca się stosowanie (dla szaf o mocy przekraczającej 1500 W) dodatkowych układów wentylatorów wymuszających obieg powietrza. Warto stosować rozwiązania chłodzące przeznaczone do systemów teleinformatycznych, gdyż są wydajniejsze oraz zapewniają właściwy poziom wilgotności w przeciwieństwie do zwykłych układów klimatyzacyjnych. Jej zbyt niski poziom może być przyczyną uszkodzeń związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi.

Zdolność do zmian

Projektując system teleinformatyczny powinno się uwzględnić kwestie rozmieszczenia i konserwacji, funkcjonalność oraz łatwość integracji z infrastrukturą fizyczną. Strategie wymiany i modernizacji należy opracowywać już na początkowym etapie projektowania centrum przetwarzania danych, aby uniknąć w przyszłości problemów i zwiększonych kosztów. Projektanci systemów IT muszą więc przewidywać konieczność rozbudowy i dostosowania się do zmieniających się potrzeb już na wstępnym etapie prac koncepcyjnych. Przy stosowaniu podejścia polegającego na tworzeniu specyficznego sytemu dostosowanego

do indywidualnych potrzeb proces wdrożenia charakteryzuje się długim okresem projektowania i realizacji. Wymaga on bowiem indywidualnie zaprojektowanej

konstrukcji oraz wprowadzania do eksploatacji i konieczności integracji pełnej gamy sprzętu różnych dostawców, który często nie jest łatwy w integracji. We współczesnym świecie wymagania odnośnie do szybkości wdrożenia są duże, więc większość urządzeń IT jest przystosowana do montażu w znormalizowanych szafach, co zwiększa możliwości integracji i zarządzania oraz pozwala łatwiej dostosować infrastrukturę fizyczną do aktualnych potrzeb. Znormalizowana i zintegrowana infrastruktura zasilania z możliwością adaptacji pozwala na zwiększenie dostępności systemu teleinformatycznego w sytuacji gdy podlega on częstym zmianom.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200