Ta del av allt innehåll på Aktuell Hållbarhet
Starta din prenumeration

Prenumerera

Onsdag02.12.2020

Kontakt

Annonsera

Meny

Starta din prenumeration

Prenumerera

Sök

Klimat

Grönare servrar blir ännu grönare

Publicerad: 18 Mars 2010, 09:12

Utöver det gröna sättet, finns det en ännu grönare metod att köra servrar? Fujitsu har tagit ytterligare ett steg på vägen med Primergy CX1000.


Ämnen i artikeln:

CleantechTeknikGrön ItMiljöteknikGreentechForskningIngenjör

Varje gång jag skriver en sån här artikel tänker jag: Nu går det knappast att spara ännu mer energi? Men det visar sig att det går. Fujitsu har lyckats, huvudsakligen genom att eliminera onödiga komponenter och använda effektivare switchaggregat.

Vad har vi framför oss? En ny typ av serverrackskåp med inbyggd kylning som ger ett antal kostnadsfördelar i serverhallen. Det är avsett för tillämpningar som molnservrar, high performance cluster eller virtualiserade serverhallar där man bara är intresserad av en enda sak: så många likadana processorer som möjligt under ett och samma tak, så billigt som möjligt. Inte ett par sådana där servrar, och så ett par HP och några IBM, utan en och samma typ i massupplaga.

Varken maskinvaran i skåpet CX1000 eller servern CX120 innehåller några funktioner för redundans, lastbalansering eller liknande, utan det får skötas i programvara. VMware är ganska duktigt på det utan att behöva hjälp. HPC-program som gör exempelvis meteorologiska beräkningar, proteinsimuleringar och så vidare brukar vara beskaffade så att en server kan gå sönder utan att något allvarligt händer.

Varför valde Fujitsu pizzakartong- och inte bladservrar? Problemet är att det finns för många sorters bladservrar, i racklådor med varierande antal servrar. Det skulle bli för många typer av infrastrukturer att hålla reda på. Och formfaktorerna ändras hela tiden. Om man använder ett bladchassi från en tillverkare betyder det att man måste ha en bestämd typ av switch. I CX1000 finns istället ett utrymme där du stoppa in valfria switchar, bara de är 2HE.

Kalla och varma korridoren avskaffad

När rackeffekterna börjar gå uppåt 10-15 kilowatt kan inte luften tillåtas strömma hur som helst utan man måste ta till forcerad strömning med en kall korridor med tak (och ibland en varm korridor) där luften kommer upp ur golvet, respektive tvingas vidare till luftkylarna. Rackskåpen har en varm och en kall sida och man placerar alla kalla sidor åt samma håll i två motsatta rackrader och lägger tak över för att inte den utblåsta varmluften ska kunna ”kortslutas” tillbaka till den kalla sidan.

Returluften vill ofta inte gå precis dit man önskar i datorhallen utan strömmar och virvlar lite hur som helst. Med Cool Central-arkitekturen hos CX1000 blåses alla 2800 kubikmeter per timme rätt upp på ett enda ställe. Då kan man suga upp den med ett ventilationsrör och dra den direkt till luftkylaren, utan att den ska behöva fara omkring i datorhallen på vägen dit. Bara det är en verkningsgradsvinst.

Luftkorridoren baktill i skåpet öppnad så du ser fläktarna upptill.

I och med att luften går ut uppåt är baksidan av rackskåpet tillsluten. Därför går det bra att ställa två skåp rygg mot rygg. Utrymmet för den varma korridoren kan sparas in helt och hållet. Plats är sannolikt den dyraste parametern i en datorhall, strax före kylningen.

En sexpack CX1000. Som du ser är hela den varma korridoren avskaffad.

Skåpet har inga dörrar och ska inte ha några dörrar. Systemet har inga särskilda krav på inluftens temperatur. 22 grader duger bra.

400 fläktar mindre

Fujitsu har ett ordspråk: ”No bells and whistles”. Det gör servrarna billigare.

Servrarna CX120 som används i CX1000 är en specialmodell utan fläktar. Det som går sönder först i en server är ändå oftast fläktarna. Normalt han man 10-12 stycken i en server för att få redundans och tilltäckligt flöde. När de ska bytas får man stoppa servern och ta ut den och leta efter den trasiga fläkten. Fujitsu har istället designat luftflödet elegant inuti servern så att den gemensamma fläkten kan klara jobbet.

CX120-servern är tämligen renrakad inuti och alla kylflänsar är riktade åt samma håll. Du kan ha en eller två processorer per server, från Xeon 5506 med fyra kärnor till Xeon 5670 med sex kärnor. På fronten finns i huvudsak bara två Ethernetuttag, ett för management och ett för data.

Det betyder att man kan eliminera cirka 380-450 fläktar i ett enda skåp. Återstår bara moderkort, nätaggregat och CPUer.

All or nothing

Kylkonceptet i nya Primergy CX1000 kräver att du köper hela racken fullbestyckad, eftersom det inte får finnas hål bland servrarna där kylluften skulle kunna smita igenom. När racken levereras är den alltså full med servrar, bestyckad med allt kablage framdraget ett utrymme för tre stycken 2 höjdenheters switchar på sidan av skåpet. Allt du gör är faktiskt att stoppa i den eller de switchar du önskar, ansluta kraften i botten och en fiber i switchen så är du igång.

Det enda som finns i skåpets bakände är kontakten för 230 volt. I övrigt är det bara hål för kylluft. Mängden extra jox är alldeles klart minimerad.

Servern får ström när man skjuter in den i racken, men nätsladden kommer ut på framsidan ändå. Allt nätverkskablage ansluts också på framsidan. Baksidan är helt dedikerad till kylluftens strömning.

De två kylfläktarna ovanpå, som drar upp varmluften från servrarna, är redundanta och skulle en av dem gå sönder går den andra helt enkelt upp i varv tills du hunnit byta den trasiga. Bytet är inte särskilt komplicerat. Fläktmodulen har två stora handtag upptill och fyra oförlorbara skruvar. Fujitsu har faktiskt också valt tangentialfläktar för att hålla bullret nere.

Eftersom fläktarna sitter upptill skulle man kunna tro att det dras mest kylluft genom de översta servrarna, men så är de inte. Bakplanet består av en plåt med hål och hålens antal och täthet ökar ju längre ned man kommer, beräknat så att luftflödet ska bli likadant oavsett höjd i racken.

Varför blev det precis 38 höjdenheter internet, med 38 servrar? För då går hela 42 HE-skåpet in genom en dörr, stående på pall.

PUE-talet är avgörande

Fujitsu hade inte själva beräknat PUE (Power Usage Effectiveness) på sin anläggning, så därför har jag gjort det. Det är alltså mina siffror i denna text.

PUE beräknas som den totalt inmatade effekten dividerat med den effekt som servrarna förbrukar, och brukar ligga kring 1,2 – 1,3 för en väldimensionerad datorhall, men det finns inget som säger att man inte kan beräkna PUE för ett enskilt rackskåp. Efteråt gäller det att hitta en riktigt effektiv hall att ställa skåpet i så inte det fina PUE-talet går förlorat.

För rackskåpet kan man tänka sig två fall för att få någon slags analogi med en datorhall. Antingen beräknar man PUE med switchaggregaten och servrarna som en enhet, eller också låter man switchaggregaten vara en del av kraftförsörjningen och tar dem separat, tillsammans med fläktarna.

PUE(1) = Totaleffekt / (Naken servereffekt + switchaggregatsförlust)
PUE(2) = Totaleffekt / Naken servereffekt

Antag att racken inklusive allt drar 8,5 kW vid fullbelastning, eller 16 kW med en annan konfiguration.

Det är svårt att veta hur mycket effekt den fläktenhet som sitter ovanpå CX1000 drar eftersom den säkerligen är specialtillverkad av Knürr för Fujitsu, men Knürr rekommenderar ungefär 90 watts fläkteffekt för att kyla ett stort rackskåp. Med två redundanta fläktar blir det 180 watt, som dock varvtalsstyrs och därmed effektstyrs efter behov. Låt oss säga 100 watt i normal drift. Återstår 8400 respektive 15900 watt för servrarna.

En rack har 38 servrar och i var och en av dem finns ett switchaggregat. Det betyder 38 slösaktiga små switchaggregat. Aggregaten i CX 120-servrarna är enligt Fujitsus datablad godkända enligt ”80 plus GOLD PSU standard” vilket betyder att de måste upp över 92% verkningsgrad. Vid 8400 watt återstår 7560 watt för serverelektroniken (naken servereffekt) och vid 15900 återstår 14310 watt. Därmed kan vi beräkna PUE-talen.

PUE(1) = 8500 / 8400 = 1,011 eller
PUE (1) = 16000 / 15900 = 1,006

Närmast astronomiska siffror.

PUE(2) = 8500 / 7560 = 1,124 eller
PUE(2) = 16000 / 14310 = 1,118

Detta är en hel del bättre än den bästa datorhall som kan byggas nu, som hamnar kring 1,25. PUE-talet blir något sämre vid sjunkande belastning eftersom man inte kan göra mycket åt switchaggregatens verkningsgrad och tomgångseffekt, men de båda kylfläktarna går ned i varv och förbrukar mindre effekt.

Keep it simple

Egentligen handlar datorhallsdrift mest om tre problem, att få plats med så mycket som möjligt och att spara energi på drift och kylning och Fujitsu har kastat sig över alla tre. Man kan argumentera att CX120-servrarna är aningen för standardiserade och kanske inte passar för alla typer av I/O-flöden eftersom de inte kan byggas ut med extra I/O-kort. Det är kanske egentligen inte ett problem för tjänster som Amazon, partikelforskning eller andra tjänster där det bara är processkraft som räknas. Då återstår väl bara ett allvarligt problem. Utrustningen fungerar inte på höjder över 3000 meter, så du kan inte ha datacentraler i Himalaya.

Sammanfattning (Fujitsus siffror)

Jämfört med en vanlig 19-tumsrack full med HP-servrar i en lösning med kall och varm korridor innebär CX1000-racklösningen;

>> Cirka 20% lägre energikostnader
>> Cirka 20% lägre kylkostnader
>> Cirka 40% mindre datorhallsutrymme
>> Med bara en enda servertyp i hela anläggningen kan en större installation göra kostnadsvinster i form av mängdrabatt på servrar.
>> All åtkomst sker från fronten.

Läs mer

Produktsida: http://ts.fujitsu.com/products/standard_servers/scale-out_servers/index.html
Servern CX120: http://ts.fujitsu.com/products/standard_servers/scale-out_servers/cx1000/primergy_cx120s1.html
Bloginlägg om releasen, med film: http://blog.ts.fujitsu.com/face2fujitsu/?p=1233
Knurr tillverkar kylfläktar för rackmontering: www.knuerr.com

Jörgen Städje

Dela artikeln:


Håll dig uppdaterad med vårt nyhetsbrev

Genom att skicka in mina uppgifter godkänner jag Bonnier Business Media AB:s (BBM) allmänna villkor. Jag har även tagit del av BBM:s personuppgiftspolicy.