Racks kunnen efficiënter

Aan cabinets en racks, die in het verleden werden afgedaan met een regel op de lijst met infrastructuurartikelen, werd over het algemeen weinig aandacht besteed: men zag het belang of de toegevoegde waarde ervan niet in. Ze werden vaak alleen geselecteerd op basis van de kostprijs of gewoon omdat een leverancier ze in een pakket levert, zonder dat er werd gekeken naar de eigenschappen en voordelen ervan. Sinds kort zorgen tal van innovaties er echter voor, dat deze metalen producten een groot effect kunnen hebben op de datacenterdichtheid en -koeling.

Racks en cabinets, die ooit als handig meubilair werden beschouwd, spelen nu een actieve rol bij het exploiteren van het datacenter. De keuze van het ontwerp bepaalt de langetermijnresultaten van het datacenter op het gebied van flexibiliteit, koeling en energieverbruik. Apparatuur- en poortdichtheid worden grotendeels bepaald door de keuze van de racks en cabinets, samen met de uitgekozen architectuur van de infrastructuur. Gezien deze belangen is het daarom verstandig om onderbouwde en weloverwogen beslissingen te nemen ten aanzien van deze producten, waarbij het waardevoorstel voor de installatie moet worden gezien als onderdeel van de investering, én waarbij rekening moet worden gehouden met het effect op de toekomstige exploitatie en de doorlopende uitgaven op lange termijn.

De instanties die zich bezighouden met industriestandaarden, zoals ISO/IEC, TIA/EIA en BICSI, adviseren allemaal om de bekabelingsinfrastructuur van datacenters van het begin af aan uit te voeren met voldoende capaciteit voor toekomstige groei. Hierdoor kunnen kabelgoten worden uitgevoerd met de juiste afmetingen en routering, terwijl verplaatsingen, toevoegingen en wijzigingen tot een minimum beperkt blijven. De geïnstalleerde bekabelingsinfrastructuur moet twee of drie generaties van actieve elektronica ondersteunen.

Terwijl er betrouwbare lange termijn beslissingen moeten worden genomen, is het datacenterlandschap uiterst dynamisch. De behoefte aan rekenkracht neemt razendsnel toe en er is een onverzadigbare vraag naar opslag, terwijl het vereiste vermogen van enkele kW per cabinet (gemiddeld 5,5 - 6 kW per cabinet) soms stijgt naar 20 kW per cabinet. Ruimte wordt een steeds duurder goed en energiekosten rijzen de pan uit, waardoor ontwerp en innovatie belangrijker worden dan ooit. Wat de uitdaging nog groter maakt: het extra vermogen in het datacenter zorgt voor een heleboel extra warmte, die vervolgens moet worden afgevoerd, wat weer grote gevolgen heeft voor de koeling.

Grotere dichtheid

Een belangrijk aandachtspunt bij het ontwerpen van hardware in een datacenter is de beperking van de stroomvoorziening per rack. De laatste jaren hadden CIO's tot taak het energieverbruik te verlagen. Virtualisatie is eerder regel dan uitzondering geworden en hierdoor zijn wel wat energiebronnen vrijgekomen. Maar voeding vormt voor elk cabinet een onverbiddelijke limiet voor de hoeveelheid apparatuur die erin kan worden ondergebracht.

Als de energiebeperkingen per cabinet bekend zijn, weten we vervolgens precies hoeveel servers, switches en andere hardware er in een bepaald cabinet kunnen worden geplaatst.

De energiecapaciteit van elk rack of cabinet wordt beïnvloed door de keuze van de netwerkarchitectuur of -topologie. Met een any-to-all configuratie met gestructureerde bekabeling binnen distributiegebieden, zoals aangeduid in TIA 942-A en ISO 24764, kunt u apparatuur plaatsen waar dit het beste uitkomt in verband met voeding en koeling. In een ToR-configuratie (Top of Rack) vormen afstandsbeperkingen van point-to-point kabels belemmeringen voor de plaatsing van apparatuur. Als een site is voorbekabeld met een any-to-all ontwerp, kan een server overal binnen de zone worden ingezet en met elke switchpoort worden verbonden via de centrale patchingcros-connect binnen het distributiegebied. Een any-to-all ontwerp vermindert tevens de hoeveelheid vereiste switches en ongebruikte poorten die stroom verbruiken in de omgeving, terwijl ze maximale flexibiliteit in de ruimte bieden.

Standaardcabinets met een breedte van 600 mm bieden onvoldoende ruimte voor voeding en management van patchkabels en jumpers. Het belangrijkste probleem in deze cabinets is het beheer van overtollige bekabeling, die de beperkte ruimte die niet door actieve apparatuur in beslag wordt genomen, anders snel opvult.

Door gebruik te maken van bredere cabinets met verticale zero-U-patching en kabelmanagement, zijn overtollige kabels beter onder controle te houden. In plaats van met horizontale patchpanelen die langere patchkabels vereisen, werkt u met verticaal gemonteerde patchpanelen, zodat de patchpaneelpoorten zich dicht bij de poorten van actieve hardware bevinden en er kortere patchkabels kunnen worden gebruikt. Deze oplossing zorgt er niet alleen voor dat bekabeling zich buiten de luchtuitstroomzones van hardware bevindt, maar bespaart ook ongeveer 40 procent op de kosten van patchkabels.

Het benutten van de verticale ruimte tussen gekoppelde cabinets kan een bijdrage leveren aan het oplossen van het ruimtegebrek in het datacenter. De meest innovatieve cabinets bieden voor elke twee gekoppelde cabinets nog eens 40U aan extra montageruimte in vergelijking met standaard cabinets. Dit komt bijna overeen met de capciteit van drie standaardcabinets op een footprint van twee cabinets.

Als kabels uit de volgepropte montageruimte van de hardware worden verplaatst naar high-capacity verticale zero-U-bekabelingszones, ontstaat de ruimte die nodig is om ultra-high-density datacenterinfrastructuren te implementeren, terwijl het datacenter er nog steeds netjes en geordend uitziet. Als een cabinet beschikt over inspringende hoekpalen, kunnen verticale zero-U-patching en kabelmanagementkanalen twee aangrenzende cabinets ondersteunen. Vaak is het ook mogelijk om in de verticale ruimte actieve elektronica te monteren, die ook weer de twee aangrenzende cabinets kan bedienen.

Hoewel kabelmanagement niet het meest inspirerende onderwerp is, kan het een grote invloed hebben op de bruikbare dichtheid van een cabinet of rack. De nieuwste ontwerpen hebben kabelrouteringsmogelijkheden die elke datacenterconfiguratie ondersteunen. Hierdoor bieden ze de flexibiliteit om een infrastructuur te ontwerpen die aan de behoeften voldoet en waarbij u niet wordt gehinderd door de ruimtebeperkingen van traditionele cabinets. Cabinets met zero-U-kabelmanagement tussen gekoppelde cabinets en aan het einde van de rij, in combinatie met een ontwerp met inspringende hoekpalen bieden voorzieningen voor optimaal kabelmanagement. Denk hierbij aan speciale verticale en horizontale kabelgoten, kabeltoegangspunten en kabelmanagementgeleiders.

Medewerkers die het datacenter beheren hebben belang bij langetermijnoplossingen voor het beheer van de infrastructuur. Verplaatsingen, toevoegingen en wijzigingen kunnen bij cabinets met speciale bekabelingsvoorzieningen sneller en gemakkelijker worden uitgevoerd, zonder dat de actieve hardware hiervan hinder ondervindt. Bij de nieuwste cabinetontwerpen wordt ook rekening gehouden met toegankelijkheid. Ze hebben opties voor dubbele scharnieren en gesplitste deuren die voor onbelemmerde toegang zorgen ten behoeve van onderhoud en beheer.

Luchtstroommanagement

Nauw gekoppeld aan de stroomvoorziening is de behoefte aan koeling. We moeten inzicht hebben in de benodigde koeling van de ruimte en de cabinets en begrijpen hoe luchtstromen van invloed zijn op de algehele koeling van de ruimte.

Het is van belang om cabinets te kiezen die zijn ontworpen om de luchtstroming te reguleren en zo het warmtemanagement en de efficiency te optimaliseren, zonder concessies te doen aan apparatuur- en bekabelingsdichtheid. Dankzij zero-U-patching worden datacenterkabels verbannen uit de horizontale ruimten waar hardware is geplaatst en blijven ze uit de buurt van ventilatoren die de apparatuur koelen. Dit verbetert de algehele luchtstromings- en koelingsefficiency.

High-flow voor- en achterdeuren bevorderen een efficiënte luchtstroming waardoor een goede circulatie tussen warme en koude gangen wordt gegarandeerd. Gerichte koeling met warmtewisselaars bij de achterdeur kan een zeer efficiënte aanpak zijn voor gedeelten met een hogere dichtheid. Warmtewisselaars bij de achterdeur kunnen de investeringskosten verminderen doordat koeling alleen wordt toegevoegd wanneer en waar de high-density warmtelast dit vereist. Koeldeuren en andere vormen van 'close-coupled' of lokale koeling kunnen de investerings- en exploitatiekosten van het datacenter verlagen door koeling dichter bij de hogere warmtelasten te brengen.

De beste datacentercabinets hebben accessoires zoals brush guards, blindpanelen en doorvoertules om de luchtstroom en temperatuur beter te reguleren. Verticale uitlaatkanalen ('schoorstenen') kunnen de warme lucht van de actieve hardware passief naar de retourluchtruimte leiden, waardoor de efficiency van de klimaatregeling wordt verhoogd. Deze uitlaatkanalen kunnen worden aangepast aan verschillende plafondhoogten. Hierdoor wordt voorkomen dat warme lucht in de datacenterruimte komt. Tevens wordt de luchtstroom naar de CRAC-units geregeld, zodat de delta T (verschil tussen inlaat- en uitlaattemperaturen) wordt verhoogd voor optimale efficiency.

Een andere mogelijkheid om de warmte-efficiency te verbeteren is 'cold aisle containment'. Met dit systeem wordt koude lucht in koude gangen geïsoleerd en wordt lekkage en vermenging van lucht aan het einde van rijen voorkomen. Door de toevoer van koude lucht te beheersen en te isoleren, kan perimeterkoeling dankzij dit systeem efficiënter opereren, waardoor de energiekosten worden verlaagd en lagere PUE-cijfers (Power Usage Effectiveness) worden ondersteund. Dit is een goedkope methode om de koelcapaciteit tot maximaal 13 kW per cabinet te vergroten, zonder dat er extra koelapparatuur nodig is.

Functionaliteit voor de toekomst

De functionaliteit van de huidige racks en cabinets is van wezenlijk belang voor de dichtheid, flexibiliteit en efficiency van het datacenter. Cabinets en accessoires spelen, naast behuizingshardware, een actieve rol in datacenterkoeling en de bijbehorende energiebehoefte. Door rekening te houden met de laatste innovaties op het gebied van kastontwerp is het mogelijk om de exploitatiekosten te verlagen en een beter rendement op investering te behalen. Of het nu gaat om een nieuw gebouwde, een uitgebreide of een bestaande locatie, er zijn mogelijkheden die kunnen worden benut. Denk hierbij aan zoiets simpels als het blinderen van ongebruikte rackruimte of aan zero-U-patching en kabelmanagement, waardoor de dichtheid kan worden vergroot en de flexibiliteit en warmte-efficiency kunnen worden verbeterd.

Carrie Higbie, Global Director of Data Center Solutions and Services Siemon