데이터 센터 동향: 전력 밀도 증가

데이터 센터 동향: 전력 밀도 증가

데이터 센터 설계 수준에서 중요한 추세는 전력 밀도를 개선하는 것입니다.데이터 센터의 공간 제약을 고려할 때 증가하는 전력 수요와 비용에 대처하기 위해서는 보다 효율적으로 운영해야 합니다.분명히 각 랙에 더 많은 리소스를 투자하는 것이 매우 실용적인 솔루션입니다.그러나 고유한 이점 외에도 전력 밀도를 높이면 일부 데이터 센터 운영자가 해결해야 하는 몇 가지 문제와 과제도 발생합니다.

전력 밀도 추세

낮은 전력 밀도는 종종 낮은 효율과 동일시됩니다.이처럼 귀중한 공간 자원은 극히 적은 수의 IT 장비 자원에 의해서만 소비되고, 또한 더 많은 장비 유지 보수 비용을 소비해야 합니다.산타클라라에 기반을 둔 고밀도 호스팅 제공업체인 colovore의 CFO이자 공동 설립자인 Ben kuglin은 다음과 같이 지적합니다. 일부 데이터 센터 중 일부 데이터 센터가 더 높지만 빅 데이터 분석 및 처리를 위한 가장 집약적인 응용 프로그램에서 거의 20 + kW의 현상은 여전히 ​​드뭅니다.동시에 미국의 일부 해안 지역에는 여전히 전형적인 데이터 센터가 있습니다 프레임은 4~5kW(10년 전 개정)."
관리되는 공간에서는 충분한 전원 공급이 부족하여 완전히 임대된 랙 공간을 사용하지 못할 수 있기 때문에 낮은 전력 밀도만 지원하는 비용이 매우 비쌉니다.랙에 많은 장비가 장착되어 있지만 관리되는 공간의 용량을 지원하는 인프라가 일치하지 않습니다."고객은 기존 서버 인프라에 랙당 8-10kw를 쉽게 배포할 수 있지만 대부분의 데이터 센터는 4-5kw만 지원하도록 설계되어 있으므로 랙 전체에 하프 랙 장비 작동을 구현해야 합니다. 그렇지 않으면 냉각을 제대로 구현할 수 없습니다. 하지만 고객은 절반의 랙 로드 리소스만 사용하더라도 전체 랙에 대해 비용을 지불했습니다. 이것은 의심할 여지 없이 낭비입니다."

전력 밀도에 대한 가장 명백한 제약 중 하나는 배전 인프라입니다.유틸리티에서 제공하는 전원 공급 장치와 데이터 센터의 백업 시설 수준은 모두 전력 밀도에 영향을 미칩니다.유틸리티에서 제공하는 각 와트의 전력에 대해 데이터 센터에는 정전 시 작동 용량을 유지하기 위해 충분한 상향 장치와 디젤 발전기가 있어야 합니다.물론 케이블링, 배전 장치(PDU) 등은 특수 랙에 전원을 공급합니다.Kuegelin은 "대부분의 데이터 센터는 시설에 공급할 전력이 많지 않기 때문에 공공 전력 회사로부터 더 많은 전력 자원을 확보하고 핵심 인프라(전기 및 기계 인프라, 발전기, 배전 장비 등)를 확장하기를 희망합니다. 데이터 센터에서 비용이 많이 들기 때문에 더 많은 전력을 얻는 것과 비용이 데이터 센터의 두 가지 중요한 변수입니다."

그러나 데이터 센터가 직면한 더 시급한 요구 사항은 냉각입니다. 장비가 소비하는 모든 전력은 1와트의 폐열을 생성하며, 데이터 센터에서 요구하는 작동 온도를 유지하려면 이를 제거해야 합니다.이것은 또한 데이터 센터가 처음에 장비를 더 높은 밀도로 배치할 의도가 없을 때 피하고자 하는 가장 큰 문제입니다."데이터 센터의 랙 수준에서 밀도를 높이면 서버에서 필연적으로 더 많은 열이 발생하므로 더 많은 냉각도 필요합니다."라고 kuglin은 말했습니다."냉각 인프라는 매우 비싸지 만 가장 큰 문제는 오래된 데이터 센터를 변환하려는 시도 일 수 있습니다. 이러한 오래된 데이터 센터의 대부분은 건설 초기 단계에서 지붕이 낮습니다. 많은 경우 밀도를 향상시키는 간단한 방법이 없습니다. . 철거 외에 다른 방법은 거의 없지만 데이터 센터, 특히 일부 고객을 호스팅하는 경우 특히 어렵습니다."

불행히도 기존 데이터 센터 기업의 경우 데이터 센터를 더 높은 밀도의 데이터 센터로 전환한다는 것은 데이터 센터 시설이 반도체 무어의 법칙에 의해 가져오는 개선을 기다리는 것 외에는 컴퓨팅 성능을 계속 확장할 실질적인 잠재력이 거의 없다는 것을 의미합니다.그러나 이 방법은 새로운 IT 장비의 구입, 더 나은 공정 기술이 필요하며, 무어의 법칙이 계속해서 발전하면 더 높은 효율성을 달성할 수 있으며 약 10년이 걸릴 수 있습니다.Kuglin은 이 경우에 "호스팅 제공업체는 단순히 '분산 로드'를 사용하거나 고객이 랙 절반에 걸쳐 인프라를 사용하도록 강제할 수 있습니다. 그러나 이것은 분명히 지속 가능하지 않습니다. 결국 공간, 전력 및 냉각 리소스가 고갈될 것입니다. 클라이언트 서버를 새로 고칠 때."
통합 인프라로 전력 밀도 향상

고밀도로의 추진은 장기적인 인프라 통합으로 요약할 수 있습니다. 기본적으로 더 많은 컴퓨터 리소스를 더 작은 볼륨으로 패키징하는 것은 가상화 기술, 블레이드 서버 및 마이크로 서버의 채택과 같은 데이터 센터의 기존 추세를 통해 실현될 수 있습니다.kuglin은 인프라 통합이 "데이터 센터의 운영 효율성에 매우 긍정적인 역할을 한다"며 "배치되는 물리적 크기가 작기 때문에 IT 관리자의 관리 권한이 더 제한적입니다. 서버 수가 30~50% 감소하면 총 전력 절감이 더 의미가 있을 것입니다."

이 접근 방식은 랙 수준에서 전력을 증가시켜 데이터 센터의 총 전력을 줄이는 것을 목표로 합니다(냉각 요구 사항도 감소하므로 이중 이점이 있습니다)."실제로 각 서버의 전력 수요가 크게 증가했지만 전반적으로 더 적은 수의 서버가 필요하기 때문에 총 전력을 줄일 수 있습니다. 이것이 고밀도 데이터 센터가 중요한 이유입니다. 이것이 통합의 핵심입니다. 오늘날의 서버는 랙 단위 킬로와트당 500와트에서 1와트를 쉽게 달성할 수 있습니다!"

고밀도로 인한 방열

물론 고밀도를 통해 더 높은 효율을 달성할 수 있습니다.각 랙에는 가능한 한 많은 장비가 포함되어 있어 데이터 센터가 비용과 설치 공간을 절약하고 관리 문제를 최대한 해결할 수 있습니다.그러나 좋은 점은 저울질해야 합니다. 이 경우 냉각 문제가 발생합니다.저밀도 배포는 일반적으로 공랭식을 채택하며 대부분의 영역에서 데이터 센터의 전력 밀도가 증가함에 따라 공랭식의 비용이 많이 들고 비용이 많이 듭니다.
고르게 분포된 직접 냉각 소스와 비교하여 열 발생 솔루션은 포인트 소스를 제공하는 것과 더 유사합니다. 열 발생은 랙, 서버 및 프로세서 수준으로 인해 발생합니다."서버 칩 레벨의 처리 능력은 지속적으로 증가하는 것으로 보이지만, 언젠가는 내부 냉각이 필요하고 과도한 열 증가를 방지하기 위해 서버 근처에 즉시 냉각을 구현해야 합니다."따라서 한 지점에 대한 공냉식으로는 여전히 충분하지 않을 수 있습니다.더 큰 냉각 용량을 제공하려면 수자원(또는 기타 액체)을 사용해야 합니다.그러나 인프라 제공 용량의 일부를 희생해야 하고 장비 전자 부품에서 냉각수를 엄격하게 격리하는 등 구현 개선에 어려움이 있습니다.
물 기반 냉각 솔루션을 배포하면 특히 오래된 데이터 센터의 경우 몇 가지 문제가 발생할 수 있으며 기존 인프라를 변환해야 합니다.그러나 증가하는 전력 밀도를 지원할 수 있는 새로운 시설의 경우 수성 냉각 솔루션은 전체 공간을 안정적으로 유지하려고 하는 것보다 필요한 곳에 냉각 용량을 제공할 수 있습니다. 온도는 서버의 전체 작동 온도를 보장할 만큼 충분히 낮습니다. 우주.핫 채널/콜드 채널과 같은 방식은 냉각 공기에 약간의 조작 공간을 제공할 수 있지만 이 방식에도 한계가 있습니다.마지막으로 데이터 센터의 고밀도 요구 사항이 지속적으로 개선됨에 따라 소킹 기술이 필수 기술이 될 수 있습니다.이제 일부 회사는 이와 관련하여 제품 및 패키지를 제공하고 있습니다. 여기에는 비전도성 유체와 서버 섀시로의 냉각 유체 입력이 포함됩니다.
고밀도 반환
관리 서비스 고객이든 데이터 센터 운영자이든 고객에게 고밀도는 총 소유 비용(TCO) 측면에서 중요하고 수익성 있는 수익을 제공할 수 있습니다.Kuglin은 "회사가 IT 인프라를 가상화된 블레이드 서버로 통합할 수 있게 되면 운영 비용의 20~30% 이상을 즉시 절감할 수 있고 랙당 4~5kw의 레거시 배포를 절감할 수 있습니다. 이는 주로 월별 캐비닛에 서버를 수용하는 데 필요한 전력 비용과 교차 연결 및 상단 랙 스위치 비용 절감."매니지드 서비스 고객 및 데이터 센터 운영자에게 이는 기존 랙의 사용 가능한 공간을 더욱 확장하고 새로운 데이터 센터를 구축하는 데 따른 어려움과 비용을 과시하는 것을 의미하며, 그 이점은 직접적인 비용 절감만이 아닙니다.
에너지 가격이 상승하고 IT 서비스 수요가 증가함에 따라 오래된 데이터 센터 건물을 유지하거나 호스팅 경로를 사용하려는 기업의 경우 효율성을 높이고 접지 및 랙 공간을 절약해야 합니다.따라서 데이터 센터에 고밀도 전원을 구현하는 것이 주요 추세이지만 도전 과제이기도 합니다. 더 많은 용량을 랙에 패키징해야 합니다. 배전 장비, 백업 인프라 및 냉각 용량도 관련 배포 지원을 제공해야 합니다. 관리 작동 온도를 유지합니다.냉각수 방식은 현재 일반적으로 사용되는 추세는 아니지만 고밀도 환경에서 공기 냉각 방식이 점차 덜 실용적이고 저렴해짐에 따라 더 보편화될 것입니다.그러나 과도한 공랭식에서 액체 냉각 방식에 얼마나 오래 걸리는지 여부와 데이터 센터의 전력 밀도는 기업이 리소스를 극대화하려고 함에 따라 의심할 여지 없이 계속해서 증가할 것입니다.