ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Pavel Herout: Datová centra (18. 10. 2021)

•
•
ÚISK FF UK
ÚISK FF UK

Cyklus přednášek Informační pondělky se věnuje aktuálním otázkám a tématům z oblasti informační vědy a nových médií. V dnešním díle jsme se věnovali tématu datových center, jejich technologii, budoucnosti a ekologii. Přednášky pořádá Ústav informačních studií a knihovnictví a Česká informační společnost. Více na webu: https://uisk.ff.cuni.cz/cs/pro-verejnost/informacni-pondelky/

1 of 30
Download to read offline
Datová centra Základy Filosofická fakulta Universita Karlova Ústav informačních studií a knihovnictví PAVEL HEROUT ALTRON a.s.
Obsah - Úǻ - Datová centra (DC) - Proces tvorby a návrhu projektové dokumentace (PD) - Oblasti řešené problematiky - Návrh DC - Pokrokové způsoby odvodu tepla z ICT - Závěr
Úǻ Informační technologie a datová centra jsou výraznou součástí našeho života. V roce 2023 naroste počet zařízení zapojených v internetu na 29,3 mld. (trojnásobek populace, srovnání s 2018 = 18,4 mld.). Roční elektrická spotřeba „těžby“ kryptoměny Bitcoin je odhadována na 77,78 TWh. Microsoft provozuje největší cloudovou infrastrukturu pro více než 1 mld zákazníků a 20 milionů organizací.
Úǻ
Datová centra - obsluhují provoz informační a telekomunikační technologie (ICT) - objekt určený pro poskytování služeb prostřednictvím ICT infrastruktury (ukládání, úschova a zpracování dat) - složitější technologické celky - slouží v oblastech podnikání, vzdělávání, výzkumu, vývoje a státní správy - základní dělení (𱹲á; mobilní; mikroDC)
Datová centra
Datová centra - 𱹲á
Datová centra - kontejnerová Separation of Infrastructure & computing sections Open architecture for standard rack- mount equipment Available from TIER I to TIER III Central environment controls & monitoring All-In-One design – all infrastructure housed in one container Hot & Cold Isle isolation Central security controls & monitoring VÝHODY Rychlé nasazení Škálovatelnost Vysoká dostupnost Flexibilita konfigurací Nepřetržitý dohled a vzdálený monitoring Optimalizované provozní náklady Nasazení v různých klimatických prostředích VLASTNOSTI Kvalitní zakázkově vyráběné kontejnery Příkon IT zařízení až 150 kW V souladu s TIER III Až 13 standardních 42U racků Vysoký standard fyzické bezpečnosti Vysoká energetická účinnost
Datová centra - microDC - Kompletní řešení pro IT v jediném racku - Obsahuje integrovanou výparníkovou jednotku
Proces tvorby a návrhu PD - Obchodní plán / zadání - Objemová studie - Studie proveditelnosti - PD dle vyhlášky č. 499/2006 Sb., o dokumentaci staveb - Předávací dokumentace (zkoušky) - Provozní dokumentace
Oblasti řešené problematiky - napájení elektrickou energií - odvod tepla z ICT - ostatní systémy - efektivita - dostupnost - udržitelnost provozu - využití obnovitelných zdrojů
Napájení elektrickou energií Zabezpečení provozních parametrů - Komplexní systém napájení od přípojného místa až po koncový spotřebič včetně redundance - Energetická bilance datového centra - Autonomie systému – energo-centrum (motorgenerátory 12 hodin, ATS, zdroje UPS 10 minut) - Redundance systému – zvyšuje dostupnost systému a může zajistit servisovatelnost za provozu
Napájení elektrickou energií Součásti systému - VN trafostanice včetně napojení na veřejnou síť - Systém rozvaděčů a kabelové trasy - Náhradní zdroje - motorgenerátory včetně přívodu vzduchu, odvodu spalin a palivového hospodářství - Zdroje nepřerušovaného napájení – UPS / DC zdroje včetně baterií - Systémy omezení přepětí a bleskosvody - Osvětlení a nouzové osvětlení
Odvod tepla z ICT - přenos tepla vyzářeného ICT zařízením - do kapaliny, výměníku tepla klimatizačního zařízení, přímo do okolního vzduchu - většina aplikací odvádí teplo vzduchem - vertikální nebo horizontální distribuce vzduchu - klíčové je oddělení teplé a studené části - vzduchové a vodní / kapalinové systémy - lokální / cílený odvod tepla z racků (rozvaděčů ICT)
Ostatní systémy - Fyzická infrastruktura - Fyzická bezpečnost - Požární bezpečnost - Síťová infrastruktura - Řízení a monitoring
Efektivita - systém chlazení největším non-ICT spotřebičem elektrické energie - největší rozptyl příkonu během roku - hodnocení pomocí Power Usage Effectiveness (PUE) - významně ovlivňuje volné chlazení - rekuperace tepla
Dostupnost infrastruktury - záruka nerušeného chodu - udává se v % (např. 99,982%) - TIER – Uptime Int. nebo TIA - decentralizované systémy - ovlivňuje SPOF - minimalizace sdílených komponent
Udržitelnost provozu - resilience = schopnost systému odolávat změnám - testování infrastruktury - v rámci projektu - v rámci provozu - náročnost / složitost infrastruktury vs. udržitelnost - IoT…….kyberútoky - geozálohování
Návrhové podmínky / standardy pro provoz ICT a KLIMATIZACE Doporučený rozsah Povolený rozsah ASHRAE TC 9.9 (2015) ASHRAE TC 9.9 (2015) Spodní hranice teploty (°C) 18 15 Horní hranice teploty (°C) 27 32 Spodní limit vlhkosti -9 °C rosný bod -12˚C rosný bod & 8% r.v. Horní limit vlhkosti 15 °C rosný bod a 60 % r.v. 17˚C rosný bod a 80% r.v. Tier Standard: Topologie
Modelování proudění pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) - optimalizace návrhu / eliminace rizik - simulace výpadků el. energie - simulace změn na datovém sále
Pokrokové přístupy k odvodu tepla z ICT - volné chlazení - využití odpadního tepla - kapalinou chlazené ICT
Volné chlazení - chlazení představuje často až 25% spotřeby el. energie DC - economizer nebo free-cooling - odvod tepla do okolí bez použití kompresorového chlazení - významně snižuje spotřebu DC - nelze aplikovat všude (pořizovací náklady, malá aplikace,...)
Využití odpadního tepla - datové centrum produkuje veliké množství energie unikající většinou do okolního prostředí - její využití je vhodné řešit již ve fázi studie proveditelnosti - není častá aplikace - paradox s volným chlazením - nákladnější využití nízkopotenciálního tepla
Zajímavé vlastnosti kapalinou chlaz. ICT ▪ další snížení příkonu DC (25 – 35%) ▪ pokrok ve vývoji technologií ▪ využití odpadního tepla (50°C +) ▪ vysoká kompaktnost (45kW/rack +) ▪ bez potřeby kompresorového chlazení ▪ nižší teploty na komponentech ICT ▪ vysoká odolnost na změny zatížení Kapalinou chlazené ICT HPC Prostor TCO spotřeb a DC Výkon PUE, ITUE nižší průtoky Hluk využití ZZT
ponorná - celá zařízení ponořená - 100% kap. chlazení - otevřená řešení - kapaliny a chladiva Kapalinou chlazené ICT heatpipe / kapalina - využití změny skupenství v oběhu - 90% kap. / 10% vzd. - zapouzdřená zařízení - kapaliny a chladiva hybridní - kombinace kapal. / vzduchem chl. ICT - dle komponentů - zapouzdřená zařízení - kapaliny
Kapalina – proces odvodu tepla a jeho další využití okruh odvodu tepla do okolí nebo využití odpadního tepla (nemrznoucí směs) sekundární okruh chlazení (voda) primární okruh ICT (Novec)
Závěr - Důležité je správné zadání - Synergie ICT a nonICT - Efektivita provozu - Volné chlazení / rekuperace tepla - Dostupnost DC není závislá pouze na chlazení - Při provozu DC je nutné eliminovat lidskou chybu
Zdroje [1] Total Internet traffic, https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual- internet-report/white-paper-c11-741490.html [2] 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center Classes and Usage Guidance, 2011-Gaseous-and-Particulate-Contamination-Guidelines-For-Data-Centers [3] The Defense Advanced Research Projects Agency's (DARPA) Intrachip/Interchip Enhanced Cooling (ICECool) program; https://www.nextbigfuture.com/2017/09/darpa-ibm-git-icecool-dielectric-cooling-uses-7-of- the-power-of-traditional-air-cooling.html [4] 6 Sigma DC Future Facilities [5] Ashrae Journal Sep. 2017 (Changing Landscape of Data Centers) [6] Bitcoin Energy Consumption Index https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption/
Kontakty ALTRON, a.s. Pavel Herout Novodvorská 994/138 142 21 Praha 4 Česká republika +420 606 665 415 pavel.herout@altron.net
Děkujeme za pozornost

More Related Content

Pavel Herout: Datová centra (18. 10. 2021)

  • 1. Datová centra Základy Filosofická fakulta Universita Karlova Ústav informačních studií a knihovnictví PAVEL HEROUT ALTRON a.s.
  • 2. Obsah - Úǻ - Datová centra (DC) - Proces tvorby a návrhu projektové dokumentace (PD) - Oblasti řešené problematiky - Návrh DC - Pokrokové způsoby odvodu tepla z ICT - Závěr
  • 3. Úǻ Informační technologie a datová centra jsou výraznou součástí našeho života. V roce 2023 naroste počet zařízení zapojených v internetu na 29,3 mld. (trojnásobek populace, srovnání s 2018 = 18,4 mld.). Roční elektrická spotřeba „těžby“ kryptoměny Bitcoin je odhadována na 77,78 TWh. Microsoft provozuje největší cloudovou infrastrukturu pro více než 1 mld zákazníků a 20 milionů organizací.
  • 5. Datová centra - obsluhují provoz informační a telekomunikační technologie (ICT) - objekt určený pro poskytování služeb prostřednictvím ICT infrastruktury (ukládání, úschova a zpracování dat) - složitější technologické celky - slouží v oblastech podnikání, vzdělávání, výzkumu, vývoje a státní správy - základní dělení (𱹲á; mobilní; mikroDC)
  • 8. Datová centra - kontejnerová Separation of Infrastructure & computing sections Open architecture for standard rack- mount equipment Available from TIER I to TIER III Central environment controls & monitoring All-In-One design – all infrastructure housed in one container Hot & Cold Isle isolation Central security controls & monitoring VÝHODY Rychlé nasazení Škálovatelnost Vysoká dostupnost Flexibilita konfigurací Nepřetržitý dohled a vzdálený monitoring Optimalizované provozní náklady Nasazení v různých klimatických prostředích VLASTNOSTI Kvalitní zakázkově vyráběné kontejnery Příkon IT zařízení až 150 kW V souladu s TIER III Až 13 standardních 42U racků Vysoký standard fyzické bezpečnosti Vysoká energetická účinnost
  • 9. Datová centra - microDC - Kompletní řešení pro IT v jediném racku - Obsahuje integrovanou výparníkovou jednotku
  • 10. Proces tvorby a návrhu PD - Obchodní plán / zadání - Objemová studie - Studie proveditelnosti - PD dle vyhlášky č. 499/2006 Sb., o dokumentaci staveb - Předávací dokumentace (zkoušky) - Provozní dokumentace
  • 11. Oblasti řešené problematiky - napájení elektrickou energií - odvod tepla z ICT - ostatní systémy - efektivita - dostupnost - udržitelnost provozu - využití obnovitelných zdrojů
  • 12. Napájení elektrickou energií Zabezpečení provozních parametrů - Komplexní systém napájení od přípojného místa až po koncový spotřebič včetně redundance - Energetická bilance datového centra - Autonomie systému – energo-centrum (motorgenerátory 12 hodin, ATS, zdroje UPS 10 minut) - Redundance systému – zvyšuje dostupnost systému a může zajistit servisovatelnost za provozu
  • 13. Napájení elektrickou energií Součásti systému - VN trafostanice včetně napojení na veřejnou síť - Systém rozvaděčů a kabelové trasy - Náhradní zdroje - motorgenerátory včetně přívodu vzduchu, odvodu spalin a palivového hospodářství - Zdroje nepřerušovaného napájení – UPS / DC zdroje včetně baterií - Systémy omezení přepětí a bleskosvody - Osvětlení a nouzové osvětlení
  • 14. Odvod tepla z ICT - přenos tepla vyzářeného ICT zařízením - do kapaliny, výměníku tepla klimatizačního zařízení, přímo do okolního vzduchu - většina aplikací odvádí teplo vzduchem - vertikální nebo horizontální distribuce vzduchu - klíčové je oddělení teplé a studené části - vzduchové a vodní / kapalinové systémy - lokální / cílený odvod tepla z racků (rozvaděčů ICT)
  • 15. Ostatní systémy - Fyzická infrastruktura - Fyzická bezpečnost - Požární bezpečnost - Síťová infrastruktura - Řízení a monitoring
  • 16. Efektivita - systém chlazení největším non-ICT spotřebičem elektrické energie - největší rozptyl příkonu během roku - hodnocení pomocí Power Usage Effectiveness (PUE) - významně ovlivňuje volné chlazení - rekuperace tepla
  • 17. Dostupnost infrastruktury - záruka nerušeného chodu - udává se v % (např. 99,982%) - TIER – Uptime Int. nebo TIA - decentralizované systémy - ovlivňuje SPOF - minimalizace sdílených komponent
  • 18. Udržitelnost provozu - resilience = schopnost systému odolávat změnám - testování infrastruktury - v rámci projektu - v rámci provozu - náročnost / složitost infrastruktury vs. udržitelnost - IoT…….kyberútoky - geozálohování
  • 19. Návrhové podmínky / standardy pro provoz ICT a KLIMATIZACE Doporučený rozsah Povolený rozsah ASHRAE TC 9.9 (2015) ASHRAE TC 9.9 (2015) Spodní hranice teploty (°C) 18 15 Horní hranice teploty (°C) 27 32 Spodní limit vlhkosti -9 °C rosný bod -12˚C rosný bod & 8% r.v. Horní limit vlhkosti 15 °C rosný bod a 60 % r.v. 17˚C rosný bod a 80% r.v. Tier Standard: Topologie
  • 20. Modelování proudění pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) - optimalizace návrhu / eliminace rizik - simulace výpadků el. energie - simulace změn na datovém sále
  • 21. Pokrokové přístupy k odvodu tepla z ICT - volné chlazení - využití odpadního tepla - kapalinou chlazené ICT
  • 22. Volné chlazení - chlazení představuje často až 25% spotřeby el. energie DC - economizer nebo free-cooling - odvod tepla do okolí bez použití kompresorového chlazení - významně snižuje spotřebu DC - nelze aplikovat všude (pořizovací náklady, malá aplikace,...)
  • 23. Využití odpadního tepla - datové centrum produkuje veliké množství energie unikající většinou do okolního prostředí - její využití je vhodné řešit již ve fázi studie proveditelnosti - není častá aplikace - paradox s volným chlazením - nákladnější využití nízkopotenciálního tepla
  • 24. Zajímavé vlastnosti kapalinou chlaz. ICT ▪ další snížení příkonu DC (25 – 35%) ▪ pokrok ve vývoji technologií ▪ využití odpadního tepla (50°C +) ▪ vysoká kompaktnost (45kW/rack +) ▪ bez potřeby kompresorového chlazení ▪ nižší teploty na komponentech ICT ▪ vysoká odolnost na změny zatížení Kapalinou chlazené ICT HPC Prostor TCO spotřeb a DC Výkon PUE, ITUE nižší průtoky Hluk využití ZZT
  • 25. ponorná - celá zařízení ponořená - 100% kap. chlazení - otevřená řešení - kapaliny a chladiva Kapalinou chlazené ICT heatpipe / kapalina - využití změny skupenství v oběhu - 90% kap. / 10% vzd. - zapouzdřená zařízení - kapaliny a chladiva hybridní - kombinace kapal. / vzduchem chl. ICT - dle komponentů - zapouzdřená zařízení - kapaliny
  • 26. Kapalina – proces odvodu tepla a jeho další využití okruh odvodu tepla do okolí nebo využití odpadního tepla (nemrznoucí směs) sekundární okruh chlazení (voda) primární okruh ICT (Novec)
  • 27. Závěr - Důležité je správné zadání - Synergie ICT a nonICT - Efektivita provozu - Volné chlazení / rekuperace tepla - Dostupnost DC není závislá pouze na chlazení - Při provozu DC je nutné eliminovat lidskou chybu
  • 28. Zdroje [1] Total Internet traffic, https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annual- internet-report/white-paper-c11-741490.html [2] 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center Classes and Usage Guidance, 2011-Gaseous-and-Particulate-Contamination-Guidelines-For-Data-Centers [3] The Defense Advanced Research Projects Agency's (DARPA) Intrachip/Interchip Enhanced Cooling (ICECool) program; https://www.nextbigfuture.com/2017/09/darpa-ibm-git-icecool-dielectric-cooling-uses-7-of- the-power-of-traditional-air-cooling.html [4] 6 Sigma DC Future Facilities [5] Ashrae Journal Sep. 2017 (Changing Landscape of Data Centers) [6] Bitcoin Energy Consumption Index https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption/
  • 29. Kontakty ALTRON, a.s. Pavel Herout Novodvorská 994/138 142 21 Praha 4 Česká republika +420 606 665 415 pavel.herout@altron.net