Het zal misschien zijn opgevallen: datacenters zijn de afgelopen jaren enorm veranderd. Racks staan dichter op elkaar dan ooit tevoren, bladeservers zijn meer regel dan uitzondering, en de eisen aan het energieverbruik zijn strenger dan ooit. Dat heeft grote consequenties, vooral als het gaat om de koeling van de apparatuur.
Nieuwe technieken vragen om nieuwe ontwerpen voor datacenters. Reden is dat de methodes van weleer niet om kunnen gaan met de nieuwe eisen die aan computerruimtes wordt gesteld. Veel data-centers zijn voor hun koeling bijvoorbeeld afhankelijk van verhoogde vloeren. Helaas is dat concept hopeloos verouderd en inefficiënt, vooral omdat servers op een andere manier worden ingezet.
Door virtualisatie is bijvoorbeeld de bladeserver in zwang gekomen, waardoor meer rekenkracht is te installeren per vierkante meter. Maar bladeservers zorgen daarmee ook voor een hogere warmte-dichtheid. Ook is de werklast dynamischer geworden, wat betekent dat ook de stroomtoevoer dy-namisch moet worden aangepakt.
Een van de voordelen daarvan is dat het gemiddelde gebruik sterk onder het piekgebruik van het datacenter zal liggen. Servers die even niets te verwerken hebben, worden immers in een slaapstand gezet waardoor ze nauwelijks energie verbruiken. Andere servers zullen juist op volle toeren aan het werk worden gezet, wat veel efficiënter is. Een van de consequenties is dat oudere ontwerpprincipes tegenwoordig niet meer bij nieuwbouwsituaties toegepast moeten worden.
Statisch tegen dynamisch
Klassieke ontwerpprincipes houden geen rekening met de nieuwe manier waarop servers te werk worden gesteld. In plaats daarvan gaan ze uit van een statische situatie: iedere server draait dan op een redelijk constant niveau. Het gevolg is dat de omgeving is afgesteld op dat constante niveau. Koude- en warmeluchtstromen worden niet fysiek gescheiden, maar de gehele ruimte wordt als een afvang voor de hete lucht gebruikt. Koele lucht wordt dan van onderen aangevoerd via een ver-hoogde vloer.
Dit rijmt niet met de dynamische verplaatsing van de serverworkloads die nu steeds meer de norm worden. Met de verplaatsing van de workload verplaatst immers ook de vraag naar koude lucht. cracs (computer room air conditioners) kunnen alleen de totale vraag naar koele lucht variëren, maar niet de plaats waar deze wordt geleverd. Om dat te bewerkstelligen is het in theorie eigenlijk nodig om de roostertegels realtime te verplaatsen. Daar waar meer koele lucht nodig is, verschijnt dan een rooster terwijl deze elders wordt weggehaald. Dit is echter technisch niet uit te voeren.
Efficiëntie ver te zoeken
Naast het genoemde nadeel van de klassieke opstelling, zijn er nog meerdere aspecten die een nega-tieve invloed hebben op de efficiëntie. Voorbeelden hiervan zijn koude lucht die eenvoudig kan ont-snappen, een slechte verbinding van de stromen met de servers, een ongelijke verdeling, hot spots, de noodzaak om crahs (computer room air handlers) op volle toeren te laten draaien en obstructies en blokkades die onder de vloer kunnen ontstaan. Het is dan ook geen wonder dat datacenters die volgens nieuwere principes zijn ontworpen, een betere pue-score (power usage effectiveness) halen. Bovendien faciliteren ze de dynamische wisseling van loads en de hogere verbruiksdichtheid van bladeservers.
Belangrijk element voor moderne datacenterontwerpen is de scheiding tussen koude luchtstromen en warme luchtstromen, ofwel het principe van koude gangen en warme gangen. Omdat deze geheel van elkaar zijn afgesloten, wordt het verlies van koude lucht beperkt. Zo valt een enorme last af van de koelapparatuur, omdat minder 'dubbel werk' hoeft te worden verricht.
Toch even opletten
Hoewel een koudegang-warmegang-opstelling relatief eenvoudig is in te passen in een bestaand datacenter, moeten datacentermanagers nog een aantal zaken oplossen. De afstanden die de lucht moet afleggen, zorgen voor inefficiënties. Bovendien moet de luchtdruk optimaal zijn voor de lucht-stroomverdeling, en moet een manier worden gevonden om de koude lucht aan te voeren van cracs naar de systemen.
Dat betekent dus dat met een rij-opstelling moet worden gewerkt, om zo de cracs zo dicht mogelijk bij de te koelen systemen te kunnen plaatsen. Zo wordt de af te leggen afstand tussen bron (de crac) en doel (de servers) geminimaliseerd.
Ook is het mogelijk om met zogenaamde hacs (hot aisle containment systems) te werken. Deze verzamelen de uitgestoten lucht van ict-apparatuur en koelen deze voor hergebruik. Deze sluiten de warme lucht verder op, waardoor die op geen enkele manier wordt teruggeleid naar de systemen. De temperatuur in warme gangen loopt bij een hoge serverdichtheid gemiddeld op tot 38 graden. Hacs maken het proces efficiënter, omdat de temperatuur van de warme gangen dan verder kan oplopen. De scheiding tussen koude en warme luchtstromen is op deze manier nog completer.
Het scheiden van koude gangen en warme gangen biedt enorme voordelen als het gaat om efficiën-tie en de hoge dichtheid die nu van serverparken wordt geëist. De rijgebaseerde hacs-opstelling is efficiënter, flexibeler, zorgt voor meer stabiliteit omdat oververhitting minder vaak voorkomt en maakt het beheer van parken met een hoge serverdichtheid eenvoudiger. Een verhoogde vloer is vandaag de dag met nieuwe technieken dan ook niet meer nodig.
Wim Hendriksen, country manager Benelux APC
