نوشته‌ها

پنداریا - ترجمه - راهنماهای جدید اَشری حرکت به سمت بهره‌وری را به چالش می‌کشد

عنوان اصلی مقاله: New ASHRAE guidelines challenge efficiency drive
تاریخ انتشار و نویسنده: 26 September 2021 by Daniel Bizo
وب‌سایت منتشر کننده: Data Centre Dynamics Ltd (DCD)
 لینک اصلی مقاله

اَشری (ASHRAE) به عنوان یک نهادِ مرجع در صنعت، توصیه‌های آب‌وهوایی خود برای مراکز داده را به منظور پاسخ به مشکل خورندگی و مشکل سرورهای با چگالی بالا، گسترش می‌دهد.

پیش‌تر در سال ۲۰۲۱، کمیته‌ی فنی ۹,۹ اَشری (ASHRAE TC9.9) راهنماهای حرارتی برای محیط‌های پردازش داده را به‌روزرسانی و پنجمین ویرایش آن را منتشر کرد. این به‌روزرسانی تغییرات مهمی را در محدوده‌ی عملیات حرارتی مراکز داده توصیه می‌کند: وجود آلاینده‌ها را اکنون یک عامل جدید می‌داند و نیز کلاس جدیدی از تجهیزات فناوری اطلاعات را برای محاسبات با چگالی بالا معرفی می‌کند. این توصیه‌های جدید در برخی موارد نه تنها می‌تواند بهره‌برداران را به تغییر در شیوه‌های عملیاتی خود مجبور نماید، بلکه آنها را به تغییر در نقاط تنظیم‌شده‌ی سرمایشی و رطوبتی سوق می‌دهد، تغییری که ممکن است بر بهره‌وری انرژی و توافق‌نامه‌ی سطح خدمات (SLA) قراردادها با ارائه‌دهندگان خدمات مرکز داده تأثیرگذار باشد.

راهنماهای حرارتی اَشری، از زمان انتشار اولیه در سال ۲۰۰۴، در تنظیم استانداردهای سرمایشی مراکز داده در سطح جهانی بسیار موثر بوده‌اند. کمیته‌ی ۹,۹، ورودی‌ها را از بخش وسیعی از صنایع فناوری اطلاعات و مراکز داده جمع‌آوری می‌کند تا رویکردی مبتنی بر شواهد را برای کنترل‌های آب‌وهوایی ترویج دهد، رویکردی که به بهره‌برداران کمک می‌کند تا هم مخاطرات و هم فرصت‌های بهینه‌سازی را بهتر درک کنند. از منظر تاریخی، اکثر تغییرات پیشین در راهنماهای اَشری، بهره‌برداران مراکز داده را به سمت سهل‌گیری بیشتر در نقاط تنظیم‌شده‌ی آب‌وهوایی (مانند دما، رطوبت نسبی، نقطه‌ی شبنم) هدایت می‌کرد، و همچنین سازندگان تجهیزات را نیز ترغیب می‌کرد تا سامانه‌های کارآمدتری با قابلیت صرفه‌جویی در سمت هوا (Air-side economizer) توسعه دهند.

در ویرایش پنجم، اَشری پیش‌بینی‌های احتیاطی مهمی را به راهنمای حرارتی خود اضافه کرده‌است. در حالی که در توصیه‌ی جدید برای رطوبت نسبی (RH)، دامنه‌ی آن را تا ۷۰ درصد افزایش می‌دهد (مقدار قبلی ۶۰ درصد بود)، همین را مشروط می‌کند به این معیار که غلظت گازهای آلاینده در سالن داده، پایین باشد. اگر حضور گازهای خورنده، بالاتر از آستانه‌ی تعیین‌شده باشد، اکنون اَشری به بهره‌برداران توصیه می‌کند رطوبت نسبی را زیر ۵۰ درصد نگه دارند – زیر حد توصیه‌شده‌ی قبلی. برای پایش، بهره‌برداران باید نوارهای فلزی مخصوصی که به «کوپن خوردگی» معروف هستند را در سالن داده قرار دهند و تشکیل لایه‌ی خورده‌شده بر روی آن را اندازه‌گیری نمایند؛ حد مجاز برای نقره، ۲۰۰ آنگستروم (Angstrom) در ماه و برای مس، ۳۰۰ آنگستروم در ماه است.

اَشری راهنمای جدید خود را بر اساس یک مطالعه تجربی بر روی اثرات آلاینده‌های گازی و رطوبت بر روی تجهیزات الکترونیکی که بین سال‌های ۲۰۱۵ و ۲۰۱۸ با همکاری محققان دانشگاه سیراکیوز ایالات متحده (Syracuse University (US)) انجام داد، استوار کرده‌است. این آزمایشات نشان داد که وجود کلر و سولفید هیدروژن، خوردگی مس را در شرایط محیطی با رطوبت بالا تسریع می‌کند. بدون کلر، سولفید هیدروژن یا کاتالیزورهای قوی مشابه، هیچ خوردگی قابل توجهی تا ۷۰ درصد رطوبت نسبی ایجاد نشد، حتی زمانی که سایر آلاینده‌های گازی کمتر متهاجم (مانند ازون، دی‌اکسید نیتروژن و دی‌اکسید گوگرد) در محیط وجود داشتند.

از آنجایی که خوردگی ناشی از کلر و سولفید هیدروژن در ۵۰ درصد رطوبت نصبی، همچنان بالاتر از سطح قابل قبول است، اَشری به بهره‌برداران پیشنهاد می‌کند که استفاده از فیلترهای شیمیایی برای رفع آلودگی‌هایی از این دست را در نظر داشته باشند.

هرچند داده‌هایی که اَشری استفاده می‌کند نسبتاً جدید هستند، با این وجود نتایجی که می‌گیرد منطبق بر استانداردهای پیشین است. شاید این راهنمای جدید اَشری برای کسانی که با الزامات شرایط محیطی سامانه‌های ذخیره‌سازی داده آشنا هستند، جدید نباشد – فروشندگان تجهیزات ذخیره‌سازی داده از سال ۱۹۸۵ تا کنون از مشخصات تعیین‌شده در استاندارد ANSI/ISA-71.04 پیروی می‌کنند (آخرین به‌روزرسانی در سال ۲۰۱۳). مدت‌ها پس از عصر نوارهای مغناطیسی، درایوهای ذخیره‌سازی (چه دیسک‌های سخت و چه حالت جامد) همچنان مهمترین قربانیان خوردگی هستند، زیرا شرایط عملیاتی آنها در دمای پایین به معنای افزایش جذب و جَنب رطوبت است.

با این حال، بسیاری از بهره‌برداران مرکز داده به طور معمول سطح آلاینده‌های گازی را اندازه‌گیری نکرده و بنابراین خوردگی را پایش نمی‌کنند. چنانچه کاتالیزورهای قوی وجود داشته اما شناسایی نشده باشند، این وضعیت ممکن است به نرخ‌های خرابی بالاتر از حد انتظار منجر شود، حتی اگر دما و رطوبت نسبی در محدوده‌ی هدف نگه داشته شده‌باشند. بدتر آنکه کاهش دمای هوا با هدف مقابله با این خرابی‌ها، ممکن است شرایط را وخیم‌تر کرده و حتی احتمال خرابی‌ها را افزایش دهد. اَشری به بهره‌برداران توصیه می‌کند، در صورتی که امکان اندازه‌گیری کوپن‌های خوردگی را ندارند، حد ۵۰ درصد را برای رطوبت نسبی در نظر بگیرند. اَشری به شکل گیج‌کننده‌ای، همچنان پیروی از مشخصاتی را که در به‌روزرسانی قبلی خود (ویرایش چهارم) تعیین کرده‌است، مجاز می‌داند؛ جایی که محدودیت ۶۰ درصد را برای رطوبت نسبی توصیه می‌کند.

بازه‌ی محدودشده برای سامانه‌های IT با چگالی بالا

یکی دیگر از تغییرات عمده در آخرین به‌روزرسانی اَشری، اضافه‌شدن یک کلاس جدید از تجهیزات فناوری اطلاعات (IT)، جدا از کلاس‌های قبلی A1 تا A4 است. کلاس جدید، H1، شامل سامانه‌هایی است که یک تعداد اجزای پرقدرت (پردازنده‌های سرور، شتاب‌دهنده‌ها، تراشه‌های حافظه و کنترل‌گرهای شبکه) را در یک جای کم در کنار هم ادغام می‌کنند. اَشری می‌گوید این سامانه‌های با چگالی بالا به باندهای باریک‌تری از دمای هوا – ۱۸ درجه‌ی سانتی‌گراد تا ۲۲ درجه‌ی سانتی‌گراد را توصیه می‌کند (در مقابل ۱۸ درجه‌ی سانتی‌گراد تا ۲۷ درجه‌ی سانتی‌گراد در توصیه‌ی قبلی) – برای برآورده‌شدن نیازهای سرمایشی خود نیاز دارند. بازه‌ی مجاز نیز سخت‌گیرانه‌تر شده است، با ایجاد حد بالایی ۲۵ درجه‌ی سانتی‌گراد برای کلاس H1، به جای ۳۲ درجه‌ی سانتی‌گراد. (شکل ۱ را ببینید).

راهنمای جدید اشری ۲۰۲۱

شکل 1. محدوده‌ی توصیه‌شده و مجاز ۲۰۲۱ برای کلاس H1 اَشری. «محدوده‌ی توصیهشده» برای شرایط دارای سطح پایین آلاینده‌ها که با روش اندازه‌گیری کوپن تایید شده باشند، کاربری دارد.

طبق گفته‌ی اَشری، این تغییر به این دلیل است که در برخی از سامانه‌های متراکم، اساساً فضای کافی برای گرماگیرها (Heat sinks) و بادزن‌هایی (Fans) که عملکرد بالاتری داشته باشند و قادر باشند دمای قطعات را در بازه‌ی عمومی توصیه‌شده (کلاس‌های A1 تا A4) نگه دارند، وجود ندارد. البته اَشری مشخص نمی‌کند که چه معیاری یک سامانه را به کلاس H1 تبدیل می‌کند، و این تشخیص را به فروشندگان تجهیزات IT واگذار می‌کند تا محصولات خود را با این خصوصیت معرفی کنند.

پیامدهای بالقوه‌ی گسترده‌ای ناشی از این بازه‌های جدید قابل تصور است. بهره‌برداران در طول دهه‌ی گذشته اکثر تاسیسات خود را بر مبنای راهنماهای قبلی اَشری ساخته و تجهیز کرده‌اند. بسیاری از این مراکز داده نسبتاً جدید با بهره‌گیری از روش‌های تبرید کمتر مکانیکی و صرفه‌جویی بیشتر، از بازه‌های دمایی توصیه‌شده منفعت می‌برند. در چندین منطقه – برای مثال، دوبلین، لندن و سیاتل – حتی این امکان وجود دارد که بهره‌برداران به طور کامل خنک‌سازهای مکانیکی را حذف کنند و در عین حال با بهره‌گیری از برج‌های تبخیری و آدیاباتیک به همراه نظام عملیاتی و طراحی‌های پیشرفته‌ی جریان هوا، در انطباق با دستورالعمل‌های اَشری باقی بمانند. نتیجه، یک جهش بزرگ در بهره‌وری انرژی و توانایی پشتیبانی از بار IT بیشتر، از همان پست برق قبلی است.

چنین تاسیسات بهینه‌سازی‌شده‌ای معمولاً انعطاف‌پذیری مناسب برای انطباق با محدوده‌ی جدید را ندارند. همچنین، این واقعیت که اکثر این مراکز داده قادر هستند از رَک‌های ۵ تا ۲۰ کیلوواتی پشتیبانی کنند نیز کمکی به این مشکل نمی‌کند، چراکه H1 یک کلاس تجهیزات جدید است که نیاز به حداکثر دمای پایین‌تری دارد – صرف نظر از چگالی مصرف رَک. برای حفظ بهره‌وری انرژی در طراحی‌های جدیدِ آن دسته مراکز داده که دارای بهینه‌سازی زیاد هستند، ممکن است بخش‌های متراکم IT نیازمند منطقه اختصاصی خود با خنک‌کننده‌ی مستقل باشند. در واقع اَشری می‌گوید که بهره‌برداران باید تجهیزات H1 و سایر تجهیزات دارای محدودیت بیشتر را در مناطقی با کنترل‌ها و تجهیزات خنک‌کننده‌ی اختصاصی، جداسازی کنند.

آپ‌تایم با علاقه به نظاره‌ی ارائه‌دهندگان خدمات هم‌مکانی (Colocation) ادامه خواهد داد تا ببیند که چگونه با این چالش برخورد خواهند کرد، چراکه به طور معمول توافق‌نامه‌های سطح خدمات (SLA) آنها به شدت به راهنماهای حرارتی اَشری وابسته است. با توجه به اینکه توان نیمه‌هادی‌ها با هر تغییر نسل افزایش می‌یابد، احتمالاً چیزی که ممکن است امروز عجیب تلقی شود، به زودی رواج خواهد یافت؛ این امکان وجود دارد که بهره‌برداران تأسیسات، به عنوان یک راه برای خروج از این تعهد، سرمایش مستقیم توسط مایع (DLC) را برای تجهیزات IT با چگالی بالا مستقر نمایند.


منتشر شده در  وب‌سایت Data Centre Dynamics Ltd (DCD)
برگردان توسط حامد معین‌فر
در شرکت مهندسین فناور پندار آریا – پنداریا