زیرساخت برق دیتاسنتر و مرکزداده | راهنمای جامع و کامل

برق دیتاسنتر به‌ عنوان اساسی ترین زیر ساخت حیاتی، نقش مستقیمی در امنیت و عملکرد مراکز داده ایفا می‌ کند. هنگام انتخاب مرکز داده ملاحظات زیادی وجود دارد، این در حالی است که امنیت کلی، ظرفیت و مقیاس پذیری یک دیتاسنتر و مرکز داده، به احتمال زیاد در صدر لیست انتخاب شما برای یک دیتاسنتر خوب قرار دارد؛ اما هر دیتاسنتری بدون وجود جریان برق نمی تواند به زندگی خود ادامه دهد.

برق ستون فقرات یک دیتاسنتر است و درک چگونگی ارتباط آن با طراحی مرکز داده برای تداوم کار دیتاسنتر و حتی بالا بردن امنیت آن بسیار مهم است. کسب اطلاعات بیشتر در مورد نقش قدرت و برق دیتاسنتر و مرکز داده، آشنایی با نحوه انجام کار به شما کمک می کند تا بهترین انتخاب را برای سازمان خود داشته باشید که ما در این مقاله از تک دیتا شما را با مهم ترین نکات آشنا می سازیم.

مبانی انرژی مرکز داده

بدون انرژی الکتریسیته حتی پیشرفته ترین دیتاسنترها و قدرتمند ترین شبکه های کابلی، صرفاً یکسری ضایعات فلزی هستند. مهم نیست که تنظیمات شما چقدر پیچیده باشد، اگر قدرت و کارآیی لازم را نداشته باشد ممکن است همه چیز از دست برود. در برق دیتاسنتر و یا هر دستگاه دیگری تنها دو گزینه AC and DC را دارید که در ادامه این اصطلاحات اساسی را بررسی می کنیم:

جریان متناوب برق AC 

جریان متناوب (AC (Alternative power به­ معنی شار بار الکتریکی­ ای است که به­ طور تناوبی جهت عوض می­ کند. در نتیجه سطح ولتاژ نیز همراه جریان برعکس می­ شود. AC برای تامین برق خانه ها، ساختمان­ ها، دفاتر و غیره استفاده می ­شود.

پریزهای برق تقریباً در تمام خانه ­ها و دفاتر از AC استفاده می ­کنند، به این دلیل که تولید و ارسال برق AC به فواصل دور نسبتاً آسان است. در ولتاژهای بالا، مثلاً فراتر از ۱۱۰kV، انرژی کمتری در انتقال توان الکتریکی هدر می­ رود. ولتاژ بالاتر یعنی شدت جریان کمتر و شدت جریان کمتر به معنی حرات تولیدی پایین در اثر مقاومت در خط انتقال برق می باشد. در واقع ولتاژ بالای AC توسط ترانسفور ماتورها به آسانی پایین آورده می‌ ­شود.

AC همچنین قادر به تامین برق دیتاسنتر و موتورهای الکتریکی است. موتورها و ژنراتورها دقیقا یک دستگاه هستند؛ اما موتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. این کار برای بسیاری از وسیله ­ها نظیر یخچال، ماشین ظرف­شویی و غیره که با AC کار می­ کنند مفید است.

جریان مستقیم DC

برق DC یا جریان مستقیم به باتری ها متکی می باشد که این جریان از منابعی نظیر باتری، منابع تغذیه، سلول­ های خورشیدی، ترموکوپل یا دینام تولید می­ شود.  لپ تاپ، تلفن و سایر دستگاه های قابل اتصال به یک پریز برق، برای شارژ از این جریان استفاده می کنند. درواقع تمام پروژه­ های الکتریکی با DC کار می­ کنند و هرچیزی که با باتری، کابل USB یا توسط آداپتور DC به دیوار وصل شود، بر DC مبتنی است. مثال­ هایی از تجهیزات الکتریکی DC شامل تلفن­‌ همراه و چراغ ­قوه­ ها می باشند.

جریان مستقیم تنها  در یک جهت با یک ولتاژ ثابت بوده و از جریان متناوب قابل اطمینان تر و کارایی بیشتری دارد. در حالی که اکثر مراکز داده colocation به جریان متناوب یا AC متکی هستند، تعدادی از سازمان ها برای بهره وری بیشتر از انرژی و کاهش زمان از downtime از ترکیب AC و DC استفاده می کنند.

توان مصرفی موثر در مراکز داده یا PUE شاخصی می باشد که نسبت کل برق دیتاسنتر را به برق مصرفی تجهیزات IT نشان می‌ دهد. PUE نسبتی برای بیان میزان انرژی مورد نیاز یک دیتاسنتر می‌باشد؛ این عدد می‌ تواند مشخص کند که انرژی به چه میزان در سرورهای استفاده می‌ شود و چه مقدار در مواردی غیر از مصرف در سرورها و بخش‌ های مربوط به  IT استفاده می شود.

PUE بالا به معنای این است که شما می توانید کارایی بیشتری نسبت به آنچه هست، داشته باشید که این امر ممکن است به علت مصرف بیش از حد برق در بخش های دیگر باشد. مقدار PUE پایین به معنای این است که سیستم شما به صورت بهینه کار می کند و انرژی کمتری هدر می دهید.

معیارهای کارایی مرکز داده

کارایی برق دیتاسنتر در شرایط خاصی اندازه‌ گیری می‌ شود و هر یک از معیارها در زیر شرح داده شده است و به شما کمک می کند تا سازمان خود را جهت رسیدن به اهداف  بهره وری انرژی ارتقا ببخشید.

آمپر: واحد اندازه گیری سرعت جریان الکتریکی عبوری از یک نقطه مشخص شده در یک ثانیه را آمپر می گویند. در واقع جریان الکتریسیته است که از طریق سیم‌های انتقال برق به سرورها و تجهیزات جریان دارد. هر کدام از وسایل شما از ایستگاه‌های کاری  گرفته تا لپ تاپ و سرورها، از مقدار مشخصی از آمپر استفاده می‌ کنند.

ولت: نیرویی که الکتریسیته را از منبع به خروجی هایی نظیر پریزها و دستگاه‌ها می‌رساند. دریافت ولتاژ واقعی به محل، به انتخاب تجهیزات، کیفیت آن ها در هنگام ساخت و راه اندازی و حتی به تولید کننده قطعات مورد استفاده بستگی دارد. باتری و پریز برق، هر کدام مقداری ولتاژ را تولید می کنند، از باتری ها 1.5 ولتی گرفته تا پریز برق 110 یا 220 ولت که هر کدام در یک دفتر معمولی یا در منزل بکار می روند.

وات: مقدار واقعی نیرویی که سرور یا دستگاه شما استفاده می کند با وات اندازه گیری می‌ شود. این رقم بیشتر از تجهیزات شما استفاده می‌ شود. میزان وات استفاده شده در شرایط عادی به صورت خطی بالا می رود و با اضافه کردن تجهیزات این میزان اضافه می شود؛ اما اگر شما از تجهیزات چندکاره استفاده کنید، میزان مصرف شما افزایش می یابد. به عنوان مثال استفاده از سیستم‌های ماینینگ و استخراج ارز دیجیتال و یا استفاده ازسی پی یوهای ASIC یا GPU قدرتمند جهت رندرینگ و یا انجام کارهای پیچیده، به شکل سینوسی میزان مصرف شما به شدت بالاتر می رود.

برق دیتاسنتر و اجزای حیاتی آن

مراکز داده و دیتاسنترها مصرف بالایی از برق دارند که هرکدام از بخش های مختلف مقداری از جریان برق ورودی را مصرف می کنند. میزان مصرف برق دیتاسنتر بر اساس عملکرد، نحوه استفاده و تعداد تجهیزات آن با دیگری متفاوت است. مرکز داده ها نیاز متنوعی دارد و جریان برق باید میان قسمت های مختلفی تقسیم شود. یک دیتاسنتر و مرکز داده به موارد زیر نیاز دارد تا به طور موثر بتواند عملیاتی شود:

سرورها: سرور ها بخش اصلی هر دیتاسنتر می باشد که ذخیره داده‌ها و پشتیبانی از بخش های مختلف از وظایف کاری آن محسوب می شود.

خنک کننده: سرورها و تجهیزات مرتبط با آن گرما تولید می کنند. برای جلوگیری از آسیب دیدن و طولانی شدن عمر آن به تجهیزات برقی نیاز دارید تا سخت افزار شما را خنک کند و از آسیب ها جلوگیری نماید.

اینورتر: تا زمانی که به اینورتر نیاز نداشته باشید متوجه نقش مهم آن ها نمی شوید. اینورترها برق را ذخیره می کند و هنگامی که منبع برق اصلی قطع شده است، برق ذخیره شده را به مدار بر می گرداند. این مانع از خرابی های احتمالی و از بین رفتن داده ها و قطع سرویس می شود.

پشتیبانی: شخصی باید بتواند مراقب سرورها باشد و اطمینان حاصل کند که مکان دیتاسنتر به طور فیزیکی ایمن است تا مشکلات را برطرف شود. هر یک از کارمندان پشتیبانی در محل نیاز به برق برای دفتر خود دارد. برق جهت روشنایی چراغ ها، ایستگاه های کاری و یا تهویه مطبوع برای بیشتر کارمندان.

تامین امنیت: تامین امنیت نیز به برق وابسته است، به عنوان مثال زنگ خطر، جهت اعلام اخطار یا تجهیزات مربوط به جلوگیری از ورود افراد متفرقه همگی به جریان برق نیاز دارند.

درک این موضوع که چگونه مصرف برق دیتاسنتر را اندازه گیری  کنیم و در مرکز داده ها بکار ببریم، می تواند به شما کمک کند تغییراتی ایجاد کنید که بازده شما را افزایش داده و هزینه ها را کاهش دهد. اما PUE چیست؟ این ابزار در واقع نسبتی برای بیان میزان انرژی مورد نیاز یک دیتاسنتر می‌ باشد. توان مصرفی موثر (PUE) در واقع نسبت بین توان مصرفی تجهیزات IT در دیتاسنتر به کل توان تحویلی در مراکز داده است که میزان آن معمولا بیشتر از عدد یک است.