כיצד להשתמש בפילוג הספקת-כוח חכם כדי למקסם את זמינות הרשת

החששות מהעלייה בעלויות האנרגיה דוחפות מפעילים של מרכזי נתונים ומתקני רשת אחרים לחשוב-מחדש על המבנה של המתקנים, כולל התאמת הציפיות לגבי האופן שבו יחידות פילוג הספקת-כוח חכמות (iPDU) יכולות לתרום לפעילות ירוקה יותר, אמינה יותר ובעלות נמוכה יותר, כשכל אלה תורמים לשיפור זמינות הרשת. בנוסף, מגוון הולך וגדל של סוגי מרכזי נתונים דורשים גישות שונות בעת אפיון ושילוב יחידות iPDU‏, החל ממרכזי נתונים גדולים התומכים במחשוב ענן ועד מרכזי נתונים קטנים בהרבה בקצה הפזורים במפעלים, מחסנים ובמתקנים דומים אחרים. מרכזי נתונים גדולים פועלים עם iPDU במסדרונות חמים עם טמפרטורות של 60°C‏ כדי להפחית את צורכי הקירור ואת צריכת האנרגיה. לשם השוואה, מרכזי נתונים בקצה פועלים בטמפרטורות מקסימליות של C‏°‏40‏ התואמות לסביבת המתקן שבה הם נמצאים.

את המפרט ומאפייני הפעולה של יחידות iPDU יש להתאים לסביבה שבה הם פרוסים. יש ציפייה גוברת שיחידות iPDU יתמכו בניטור אנרגיה מרחוק ובבקרות כדי למטב את הזמינות בכל המקרים.

מאמר זה משווה ומעמת את סביבות הפעולה והציפיות עבור iPDUs בסביבות ענן לעומת סביבות קצה, כולל חומרה ותוכנה, יחד עם המלצות פריסה; לאחר מכן הוא מציג יחידות iPDU המותאמות למרכזי נתונים בענן ובקצה של Panduit ושל Orion Fans.

שלושה מהמאפיינים של סביבות ענן וקצה המשפיעים על בחירת iPDU הם ההבדלים בסביבות התרמיות, ההבדלים בארכיטקטורות תקשורת הרשתות וההבדלים בצפיפות הציוד. ההבדל שהוא ככל הנראה המאתגר ביותר בין סביבות ענן לסביבות קצה הוא הצפי לפעולה בטמפרטורה של עד C‏°‏40‏ עבור רוב התקנות הקצה בהשוואה לפעולה של 60°C‏ במרכזי נתונים של ענן (איור 1). בסביבות ענן, מסדרונות חמים וקרים מקטינים למינימום את צורכי הקירור ומפחיתים את עלויות האנרגיה, עלות תפעולית עיקרית במרכזי נתונים גדולים. ה-iPDUs נמצאים בדרך כלל במסדרון החם והם חייבים להיות בדירוג של 60°C.

איור 1: יחידות iPDU‏ במרכזי נתונים של ענן צריכות לפעול ב-60°C כדי שניתן יהיה להתקין אותם במסדרונות חמים. (מקור התמונה: Panduit‏)

בנוסף, בעת הפעלת מסדרונות חמים וקרים, האגודה האמריקאית למהנדסי חימום, קירור ומיזוג אוויר (ASHRAE‏) דורשת שלושה חיישני טמפרטורה וחיישן לחות אחד (סידור הנקרא '3T + H') בחזית הארון במסדרון קר, ורק חיישן טמפרטורה אחד בחלק האחורי של הארון במסדרון החם. כתוצאה מכך, יחידות iPDU‏ התומכות במספר כניסות חיישנים יכולות לחסוך את הצורך במכשיר 1RU מתווך עבור החיישנים ולהוות שיקול חשוב במרכזי נתונים של ענן.

בעוד שגם התקנות קצה וגם התקנות ענן שואפות לזמינות גבוהה, זה יחסית חשוב יותר בסביבות ענן. מודול הבקר ביחידות iPDU‏ צריך להיות ניתן להחלפה חמה עבור יחידות המותקנות במרכזי נתונים של ענן. יכולת החלפה-חמה של מודול הבקר מקצרת למינימום את זמן ההשבתה, שיקול חיוני בענן. בנוסף, Gigabit (Gb) Ethernet מאומץ יותר בענן מאשר מהירויות חיבוריות אחרות, ויחידות iPDU‏ של ענן נהנות מתמיכה בחיבוריות Gb Ethernet שאינה מוערכת כל כך בהתקנות קצה. בנוסף, התקנות ענן דורשות בדרך כלל יחידות iPDU‏ התומכות ברמות גבוהות יותר של אבטחה ובתוכנות ניטור וניהול מתח מורכבות יותר.

ארונות בצפיפות גבוהה יותר נמצאים יותר במרכזי נתונים של ענן בהשוואה לקצה, מה שהופך את צפיפות ההספק לגורם חשוב בבחירת iPDU עבור מתקני ענן. יחידות iPDU‏ במרכזי נתונים בענן נהנות מצפיפות שקעים גבוהה יותר, אך עדיין הן חייבות לספק רמה גבוהה של בקרת הספק וניטור חכמים כדי לתמוך בצפיפויות הספק גבוהות יותר.

הן בהתקנות ענן והן בהתקנות קצה, התנתקות כבל כוח מקרית היא הגורם המוביל להשבתת ציוד. הסיבה השכיחה ביותר להתנתקות בשוגג ביחידות iPDU‏ היא ההשפעה של רעידות וכוח הכבידה לאורך זמן על משיכת כבלי הכוח; זו לא 'שגיאת משתמש'. תכנון יחידות iPDU‏ המקטינות למינימום את השפעת הרעידות וכוח הכבידה על כבלי הכוח, תוך הקטנה למינימום של ההתנתקויות המקריות, יכול להיות חשוב בהתקנות קצה ונדרש במתקני ענן.

יחידות iPDU‏ בדירוג עבור 60°C‏ בעומס מלא

מהנדסי מרכזי נתונים יכולים לפנות ליחידות iPDU‏ חכמות G5‏ (iPDU דור 5‏) של Panduit‏ כדי לתת מענה לצורכי פילוג הספקת-הכוח, הזמינות, האבטחה והניטור של התקנות ענן. ליחידות iPDU‏ של דור 5‏ יש טמפרטורות פעולה של 60°C‏ בעומס מלא. יש להן גם כניסות חיישנים לתמיכה בדרישת ASHRAE עבור 3T + H‏ במסדרון קר וחיישן טמפרטורה במסדרון חם ללא מכשיר 1RU מתווך. ניתן לחבר חיישנים דיגיטליים עם מזהה-עצמי ישירות ל-iPDU, מה שמאיץ את הפריסה.

בקר הרשת החכם (iNC) ביחידות iPDU דור 5‏ ניתן להחלפה-חמה כדי לתמוך בזמינות מקסימלית (איור 2). הוא כולל תצוגת OLED עם נראות גבוהה, בקרת איפוס/ברירת המחדל של המפעל, לחצני בורר תפריטים, נורית LED‏ סטטוס, מחבר USB עבור עדכוני קושחה ותצורה ו/או חיבור אור ארון אוטומטי אופציונלי, נקודת-חיבור Ethernet 1Gb עבור חיבורי רשת, נקודות-חיבור יציאת PDU וכניסה/טורית PDU עבור שרשור Daisy Chain של מספר בקרי iNC, ושתי נקודות-חיבור חיישנים היכולות להתחבר כל אחת לעד 4 חיישנים, סה"כ 8 חיישנים, באמצעות נקודת-החיבור להרחבת חיישנים האופציונלית.

איור 2‏: ה-iNC‏ שבתוך יחידות iPDU‏ דור 5‏ הן ניתנות להחלפה-חמה לתמיכה בזמינות מקסימלית ובמגוון רחב של פונקציות ניטור ובקרה. (מקור התמונה: Panduit‏)

ניתן לשרשר ב-Daisy-Chain‏ עד ארבע יחידות iPDU‏ ולחבר אותם לשני חיבורי רשת מאובטחים שונים עבור:

• ניטור צריכת ההספק ומעקב אחר נתוני רשתות מתקנים ו;
• ניהול וניטור של עד ארבע כוננים של יחידות iPDU, באמצעות בכתובת IP אחת בלבד (איור 3).

כל iPDU ב-Daisy Chain‏ יכול להיות מחובר לעד שמונה חיישנים, ובסך הכול 32 חיישנים בחיבור אחד. בנוסף, תצורת גישת רשת יתירה קיימת באמצעות שתי יחידות iPDU‏.

איור 3‏: עד 4 יחידות iPDU‏ דור 5‏ ניתנות לשרשור Daisy-Chain‏ ביחד באמצעות כתובת IP‏ אחת. (מקור התמונה: Panduit‏)

הצורך במרכזי נתונים גדולים הוא לנטר ולזהות חוסר יעילות כדי לשפר את היעילות התפעולית, להפחית עלויות ולהקטין למינימום את טביעת הרגל הסביבתית. יחידות iPDU‏ דור 5‏ תומכות בתוכנת מדידת אנרגיה מקיפה ומדויקת כדי להשתמש ביעילות במשאבי הספקת-הכוח, לקבל החלטות מושכלות בתכנון הקיבולת, לשפר את הזמינות ולמדוד את יעילות הספקת-הכוח (PUE‏). יחידות iPDU‏ אלו מציעות את מדידת, ניטור ובקרת האנרגיה הדרושות כדי לתמוך בשיפורים מתמידים בשימוש באנרגיה, כולל:

• מדידה וניטור רמת האנרגיה של ה-PDU‏
  • מדידת האנרגיה בקילוואט-שעה (קוט"ש)
  • מדידות הספק (W)
  • מדידות הספק ברמת פאזת הכניסה כולל V‏, A‏, VA‏, קילוואט וגורם ההספק (pf)
  • מדידות זרם ברמת מפסק הזרם
  • יכולות מדידה בדירוג-חיוב
  • זיכרון משולב להקלטה/צפייה/דיווח של נתונים היסטוריים
  • ספי התרעה והודעות הניתנים להתאמה-מיוחדת
• בקרות ברמת שקע היציאה
  • הפעלה וכיבוי מרחוק באמצעות שקע מסוים
  • שיהוי זמן הפעלה מוגדר-משתמש כדי לתזמן את הפעלת הציוד ולמנוע עומסי-יתר של זרמי התנעה
  • תפקידים ורמות אבטחת גישה הניתנים-להקצאה על ידי המשתמש
• מדידת האנרגיה ברמת שקע היציאה
  • מדידת האנרגיה בקילוואט-שעה (קוט"ש)
  • מדידות הספק כולל V‏, A‏, VA‏, W‏ ו-pF‏
  • נתונים עבור חישובי PUE ברמת Green Grid‏ 3‏

יחידות iPDU‏ דור 5‏ מספקות צפיפויות הספק גבוהות, כוללות עד 48 שקעי יציאה, ומגיעות כסטנדרט עם כבל כוח לכניסה של 10 רגל (שלושה מטר). הן זמינות עם של מגוון תצורות הרכבה, כולל אנכית (0U) או אופקית (1U או 2U). לדוגמה, דגם P36D08M‏ מדורג ל-‎30 A לכל פאזה, יש לו גורם-צורה 0U FULL, תקע כניסה L15-30P‏, 3 מפסקי זרם, הוא מסוגל לטפל ב-kW‏ 8.6‏ ויש לו 36 שקעים (30 C13 ו-6 C19).

המתכננים המשתמשים ביחידות iPDU‏ דור 5 יכולים לבחור בין שני פתרונות שונים לבעיית ההתנתקויות המקריות. לשקעי היציאה C13 ו-C19 סטנדרטיים יש חריץ שקוע משולב בצידם שנועד לקבל אזיקון כבלים לא-מוליך, ובכך למנוע למעשה את השפעות הרעידות וכוח הכבידה. בעוד ששקעי יציאה אלה הם פחות יקרים, יש עלות עבודה הנגרמת עקב השימוש באזיקוני כבלים, והם אינם מאבטחים את כבל הכוח בצד הציוד. קיימות יחידות iPDU‏ דור 5‏ עם כבלים ננעלים הנכנסים היטב למקומם עבור פתרון שלם יותר. יתר על כן, לקצה הציוד יש מנגנון נעילה אוניברסלי הננעל לציוד ה-IT, ומספק ריתוק קבוע של הכבל בשני הקצוות. בהתאם לצורכי ההתקנה, מגדירי המפרטים יכולים להשתמש ביחידות iPDU דור 5 המשלבות שקעים עם חריצי אזיקוני כבלים ושקעי יציאה ננעלים (איור 4). בנוסף, למרכזי נתונים של ענן יש מספר רב של כבלי כוח המזינים את הצדדים A ו-B בחלק האחורי של הארון, העלולים לסבך את ניהול הכבלים. יחידות PDU דור 5‏ מציעות אזיקוני כבלים בצבעים, רצועות סימון בצבעים וכבלי כוח בצבעים (הן ננעלים והן לא-ננעלים) כדי לפשט את הזיהוי והניהול של כבלי צד A וצד B‏.

איור 4‏: יחידות iPDU‏ דור 5‏ המציעות בחירה של אזיקוני כבלים או שקעי יציאה ננעלים כדי להתמודד עם החששות מפני התנתקויות מקריות. (מקור התמונה: Panduit‏)

ידית האבטחה האופציונלית Smart Zone G5 של Panduit יכולה לשמש עם iPDU דור 5 כדי לספק בקרת גישה עבור עד 200 משתמשים. הידית כוללת נורת LED‏ סטטוס המציינת את מצב האבטחה של הידית, ונורת LED‏ משואה המציינת את תקינות הארון. היא כוללת גם חיישני לחות, טמפרטורה ודלת משולבים כדי לפשט את ההתקנה ולעמוד בתקני ASHRAE (איור 5). ידית האבטחה G5 כוללת צילינדר מנעול ומפתחות להחלפה בשטח עם ארבע דרכים לבקרת גישה לארון:

• קוראי כרטיסים בתדר כפול היכולים לשמש עם כרטיסי תדר נמוך או תדר גבוה.
• ניתן לבקר בגישה מרחוק דרך ממשק האינטרנט הכלול ב-iPDU דור 5‏.
• דגם ACF06 כולל לוח מקשים אופציונלי המאפשר גישה לארון באמצעות קוד PIN מאובטח.
• דגם ACF06 יכול ליישם אימות כפול כאשר נדרשים גם החלקת כרטיס וגם לוח מקשים.

איור 5: ידית האבטחה האופציונלית של Smart Zone G5 כוללת חיישן לחות משולב ונורות LED סטטוס וניתן להגדיר אותה עם או בלי לוח מקשים משולב עבור בקרת גישה. (מקור התמונה: Panduit‏)

יחידות iPDU‏ עבור התקנות קצה

עבור מרכזי נתונים בקצה ויישומים אחרים היכולים להשתמש ב-iPDU המדורגים לפעולה מקסימלית של C‏°‏40‏, חברת Orion Fans מציעה את סדרת Smart Switched PDU הכוללת שקעי יציאה הניתנים להפעלה מרחוק אחד אחר השני, לבקרה ולניטור. יחידות PDU‏ Smart Switched‏ מנטרות בנפרד כל שקע יציאה, ובמקרה של חריגה מסף המוגדר על ידי המשתמש נשלחת התרעה באמצעות אימייל, מלכודת או התרעה נשמעת. מאפיינים אחרים כוללים:

• בקרה וניטור של הספק רמת היציאה עבור ציוד המורכב בארון
• פעולה מ-0 עד C‏°‏40‏
• ניטור ההספק על ידי מונה, אינטרנט או פרוטוקול פשוט לניהול רשת (SNMP)
• פרוטוקולי תקשורת http, https, SNMP, DHCP ו-UDP
• מד זרם דיגיטלי RMS אמיתי ב-PDU
• תוכנה מצורפת מספקת בקרה וניתוח כדי לשפר את נצילות האנרגיה, להפחית את עלויות התפעול ולקצר למינימום את זמן ההשבתה

לדוגמה, דגם OSP-V-16-23-16-N1 כולל 14 שקעי יציאה IEC320 C13 ו-2 IEC320 C19, כניסת IEC320 C20, כבל כוח IEC320 C19 עד C20 באורך 3 מטר, וכן מפסק זרם A‏ 16‏. לחלופין, ל-OSP-H-16-23-08-N1‏ יש 8 שקעי יציאה IEC320 C13, כניסת IEC320 C20, כבל כוח IEC320 C19 עד C20 באורך 3 מטר, וכן מפסק זרם A‏ 16‏ עם מד זרם A‏ 20‏ תלת ספרתי עם רזולוציה של A‏ 0.1‏ (איור 6‏).

איור 6: ל-OSP-H-16-23-08-N1 iPDU יש 8 שקעי יציאה IEC320 C13 ומד זרם תלת ספרתי עם רזולוציה של A‏ 0.1‏. (מקור התמונה: Orion Fans)

סיכום

למרכזי נתונים של ענן וקצה יש צרכים שונים עבור יחידות iPDU‏, כולל דרישות לטמפרטורות פעולה שונות, ציפיות שונות עבור אמינות וזמינות, וצרכים שונים עבור אבטחה, בקרת הספק וניטור. מהנדסי רשתות יכולים לבחור מתוך יחידות iPDU המתאימות לדרישות הספציפיות של התקנות קצה וענן כדי לתמוך בפתרונות ירוקים יותר עם איזון אופטימלי של עלות מול ביצועים.