Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng tại trung tâm dữ liệu

Các trung tâm dữ liệu được triển khai trong nhiều mô hình doanh nghiệp khác nhau với các quy mô, phạm vi và cách thức triển khai khác nhau. Ví dụ, trung tâm dữ liệu tư nhân thường được xây dựng bởi các doanh nghiệp cho các nhu cầu sử dụng riêng của họ. Mặt khác, những trung tâm dữ liệu đặt máy chủ có thể có quy mô lớn hơn nhiều cơ sở của tư nhân và được thiết kế để các nhà cung cấp dịch vụ trung tâm dữ liệu cho các doanh nghiệp quy mô vừa thuê dịch vụ lưu trữ và điện toán đám mây và tích hợp.

Dù chúng gồm các server cũ được đặt trong phòng (môi trường làm việc có thể thay đổi nhiệt độ) được xây bằng gạch và vữa thông thường hay được xây bằng các khối được đúc sẵn để đẩy nhanh quá trình triển khai thì tất cả trung tâm dữ liệu đều có cùng nhu cầu về công nghệ thông tin, năng lượng, khả năng làm mát, chống lửa và các yếu tố để kiểm soát sự tiếp cận. Do đó mọi phương pháp để tăng cường hiệu suất sử dụng năng lượng (PUE – Power usage effectiveness) đều phải tập trung vào hiệu quả quản lý  năng lượng và giám sát môi trường.

Quản lý năng lượng

Các máy chủ hiệu suất cao trong trung tâm dữ liệu dựa vào các thiết bị điện như thiết bị chuyển mạch tự động (ATS – automatic transfer switch), đồng hồ, máy cắt và bộ lưu điện (uninterruptible power supply – UPS) để đảm bảo cung cấp điện liên tục và quản lý lượng điện tiêu thụ. Đặc biệt đối với các trung tâm dữ liệu được xây dựng nhằm mục đích thương mại, những công ty mà có doanh thu là từ hoạt động xử lý và lưu trữ dữ liệu cho các công ty khác thì thời gian gián đoạn của hệ thống là điều không thể chấp nhận.

Thậm chí đối với một trong tâm dữ liệu riêng, điều này cũng có thể khiến doanh  nghiệp thiệt hại hàng ngàn đô la mỗi giờ. Để trung tâm dữ liệu vận hành liên tục, các giải pháp hệ thống mạng phải có khả năng chống nhiễu điện từ ( nhiễu điện từ này thường thấy trong các phòng chứa UPS và phòng điện). Trên thực tế, các cơ sở trung tâm dữ liệu có một lượng lớn điện từ thậm chí cả các tác nhân gây rung lắc. Chỉ các giải pháp công nghiệp với khả năng chống nhiễu điện từ cấp độ 3, dải nhiệt độ hoạt động rộng và thời gian khôi phục hệ thống mạng nhanh mới có thể đảm bảo cung cấp dịch vụ liên tục cho các thiết bị điện quan trọng trong trung tâm dữ liệu.

Để đảm bảo khả năng dự phòng cao cho truyền thông Ethernet và giám sát từ xa các thiết bị trong môi trường bị tác động nhiễu cao, trung tâm dữ liệu có thể tận dụng lợi thế của các giải pháp mạng công nghiệp với khả năng chống nhiễu điện từ mức 3. Bên cạnh yêu cầu về độ tin cậy, thiết kế không quạt để kéo dài tuổi thọ, các giải pháp Ethernet công nghiệp cần hỗ trợ các tùy chọn phục hồi mạng thông minh nhằm chủ động giám sát các thiết bị từ xa. Ví dụ, dự phòng Turbo Ring của Moxa cung cấp khả năng khôi phục mạng trong khoảng thời gian chưa đến 50 ms  đảm bảo hệ thống  không bị gián đoạn. Các switch Ethernet công nghiệp có thể hoạt động trong dải nhiệt độ từ -40 đến 75°C, chống nhiễu điện từ cấp 3 và thời gian khôi phục mạng ở mức mili giây giúp tối thiểu hóa thời gian gián đoạn giúp quản lý năng lượng.

Giám sát môi trường

Các máy chủ hiệu suất cao trong trung tâm dữ liệu tỏa ra một lượng nhiệt lớn. Do đó cần đảm bảo điều kiện môi trường như không khí, nhiệt độ và mức khí được giám sát và kiểm soát đúng cách nhằm tránh ảnh hưởng đến những hoạt động bình thường của trung tâm dữ liệu. Do đó trung tâm dữ liệu sẽ phải giành ra một lượng lớn chi phí năng lượng để làm mát và điều khiển nhiệt độ.

Việc có được các phép đo chính xác và kịp thời về những yếu tố môi trường, giúp các kỹ sư tại trung tâm dữ liệu ngay lập tức xử lý những bất thường của hệ thống và giảm thiểu tối đa các thiệt hại. Ví dụ, trung tâm dữ liệu sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng để làm tan lượng nhiệt lớn tạo ra bởi các server cũng cần cài đặt các cảm biến và báo động rò rỉ.

Để đảm bảo hệ thống làm mát vận hành đúng cách và các máy chủ không bị quá nóng, trong tâm dữ liệu bố trí rất nhiều cảm biến và thiết bị I/O để giám sát môi trường. Đơn giản hóa quá trình triển khai các cảm biến và tối thiểu hóa tổng chi phí vận hành là những yếu tố chính cần cân nhắc để có được một hệ thống mạng giám sát môi trường tối ưu. Hơn nữa, trung tâm dữ liệu cũng đòi hỏi giải pháp mạng và kết nối liên tục, đảm bảo các dữ liệu cảm biến được thu thập và truyền tải một cách chính xác.

Cũng giống như quản lý năng lượn, tính khả dụng của hệ thống mạng có thể tối ưu PUE cho công tác giám sát môi trường. Ví dụ, trung tâm dữ liệu có thể tận dụng lợi ích từ công cụ cấu hình phần mềm nhằm triển khai nhanh chóng và tối thiểu hóa sự hỗ trợ. Sử dụng phần cứng với thiết kế modular kết nối có dây linh hoạt cho vô số các cảm biến và I/O, không chỉ cung cấp khả năng mở rộng và còn giúp tiết kiệm chi phí vận hành bằng cách đơn giản hóa cấu trúc mạng.

Ví dụ, sử dụng một I/O từ xa Ethernet với 2 cổng hỗ trợ cấu trúc mạng dây chuyền cho phép trung tâm dữ liệu tiết kiệm chi phí liên quan đến việc bổ sung thêm các switch và dây dẫn. Các kỹ sư càng dễ dàng trong việc giám sát môi trường trung tâm dữ liệu, thì càng thuận lợi trong trong việc giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ và chi phí không cần thiết mà không gây ảnh hưởng đến dịch vụ.

Các giải pháp của Moxa

Để giúp các kỹ sư IT và IA của trung tâm dữ liệu tối ưu hiệu quả sử dụng năng lượng, Moxa cung cấp một danh mục cac giải pháp Ethernet cấp công nghiệp. Được thiết kế để đảm bảo tính khả dụng của hệ thống mạng cho các thiết bị điện và hệ thống giám sát môi trường trong điều kiện nhiễu cao, những sản phẩm này được thiết kế bền bỉ, kháng điện từ, nhiệt độ hoạt động rộng cũng như khả năng khôi phục ở mức mili giây.

Với những tính năng chuyên biệt như logic điều khiển đơn giản hay kết nối phân tầng Ethernet, cũng có thể cung cấp khả năng mở rộng và linh hoạt nhằm đáp ứng những nhu cầu khác nhau của trung tâm dữ liệu, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, các I/O thông minh hỗ trợ SNMP và Modbus TCP giúp đơn giản hóa quá trình thu thập dữ liệu để giám sát môi trường nhằm duy trì hoạt động của các ứng dụng quan trọng.