Pasywna infrastruktura sieciowa w nowoczesnych małych i średnich serwerowniach

  • Opublikowany 2018-12-05

Pasywna infrastruktura sieciowa w nowoczesnych małych i średnich serwerowniach

Serwerownia (ang. Computer room) jest miejscem wchodzącym w skład większego kompleksu jakim jest Centrum Danych (ang. Data Center) – innymi słowy, zgodnie z normą ANSI/TIA-942 Centrum Danych jest budynkiem lub jego częścią składającą się z serwerowni oraz obszarów wspierających funkcjonowanie całego centrum. Zatem w typowym Centrum Danych serwerownia jest specjalistycznym miejscem (pomieszczeniem) przeznaczonym do utrzymania pracy sprzętu serwerowego (np. serwery, macierze dyskowe) w odpowiednio przygotowanych warunkach – właściwe zasilanie, chłodzenie, bezpieczeństwo, łączność, obsługa itp. Do osobnych pomieszczeń technicznych zaliczamy pomieszczenie dystrybucji energii, pomieszczenia z UPS i ich osprzętem, techniczne, telekomunikacyjne, operacyjne dla obsługi czy dystrybucji chłodu. Ten funkcjonalny podział pomieszczeń ma na celu zwiększenie niezawodności, uproszczenie serwisowania, zapewnienie bezpieczeństwa i wiele innych ułatwień, które są konieczne, aby całość funkcjonowała bez zarzutu. Zaś agregaty prądotwórcze mogą być zainstalowane wewnątrz lub obok obiektu w obudowach wyciszonych albo w kontenerach. W praktyce, minimalizując koszty oraz uwzględniając przede wszystkim mniejsze wymagania odbiorców najczęściej powstają centra danych, w których wszystkie systemy niezbędne do zapewnienia odpowiednich warunków działania sprzętu serwerowego znajdują się w jednym pomieszczeniu, które możemy nazywać tutaj serwerownią. Dla tego też niewielkie pomieszczenia z kilkoma szafami serwerowymi najczęściej nazywamy Serwerownią, a miejsce pełniące bardziej krytyczną funkcję - Centrum Danych.

Możemy wyróżnić dwa główne typy standardów odnoszące się do infrastruktury okablowania telekomunikacyjnego centrum danych/serwerowni: standardy aplikacji i standardy okablowania (medium transmisyjnego). Ponieważ infrastruktura okablowania centrum danych prawdopodobnie będzie wymagać obsługi wielu generacji urządzeń i prędkości w przyszłości, nadążanie za najnowszymi osiągnięciami w tej dziedzinie ma kluczowe znaczenie, dlatego w dużych centrach danych ważne jest wdrożenie okablowania o możliwie najwyższej przepustowości.

Standardy aplikacji definiują rozwiązania, które będą działać na infrastrukturze okablowania oraz określają odległość jaką może obsługiwać na odpowiednim rodzaju medium transmisyjnego (światłowód, skrętka) – np. w ramach IEEE 802.3an, 10GBASE-T może zostać implementowany do 100 m na okablowaniu tupu skrętka kat. 6A. Istnieją trzy standardy, które są najczęściej wdrażane w centrach danych:

  • IEEE 802.3 (Ethernet): sieć LAN, rozwijany, obecnie wdrażanie technologii do 400 Gb/s
  • INCITS T11 (Fibre Channel): obejmuje sieci pamięci masowej (SAN)
  • InfiniBand: został zaprojektowany jako następca technologii Ethernet i Fibre Channel, łączy serwery i pamięci masowe

Natomiast standardy okablowania telekomunikacyjnego skupiają więcej szczegółów wokół m.in. rodzajów samych mediów transmisyjnych i wprowadzają zalecenia co do ich minimalnych wydajności.

 
 Norma Data Center TIA-942-B ISO/IEC 11801-5 EN 50173-5*
 Zakres obowiązywania Amerykański Międzynarodowy Europejski
 Skrętka (rekomendacje) Kat. 6A Klasa EA Klasa EA
 Typ włókna światłodowowego   (rekomendacje) OM4 OM3 OM3
 Typ złącz światłowodowych LC ≤ 2 włókien LC ≤ 2 włókien LC ≤ 2 włókien
MPO ≥ 2 włókien MPO ≥ 2 włókien MPO ≥ 2 włókien

*Oprócz normy EN50173-5, CENELEC opracował również normę EN50600-2-4 „Infrastruktura okablowania telekomunikacyjnego” koncentrującą się głównie na wymaganiach projektowych dla różnych klas dostępności Centrum Danych z naciskiem na migrację i rozbudowę.

W celu zagwarantowania dużych prędkości przesyłu danych oraz zapewnienia  bezpieczeństwa w postaci połączeń nadmiarowych (np. w topologii siatki – ang. mesh), ilość użytego okablowania szybko rośnie, co może stwarzać problemy związane z identyfikacją poszczególnych torów, reorganizacją połączeń i pracami serwisowymi jak również samą instalacją okablowania. Stosowanie prefabrykowanych połączeń wysokiej gęstości portów (H.D.S – High Density System) zdecydowanie ułatwia proces instalacji, przyczynia się do oszczędności miejsca w szafach oraz usprawnia późniejsze użytkowanie infrastruktury okablowania. Mniejsza ilość miejsca zużytego przez okablowanie oraz połączenia sprzyja efektywniejszej cyrkulacji powietrza w obrębie szafy.

Poniżej jeden z przykładów rozwiązania z zakresu nowoczesnych systemów okablowania strukturalnego serwerowni i centrów danych w architekturze wysokiej gęstości portów z możliwością ich identyfikacji (funkcja LED).

Rys. 1. Panel 1U 19" wyposażony w prefabrykowane kasety systemu H.D.S (Połączenia klasy EA oraz światłowodowe LC, MPO).


Rys. 2. Prefabrykowane kasety systemu H.D.S na kablu magistralnym z funkcją identyfikacji LED.

a) Wariant światłowodowy 6 x LC duplex (OS2, OM3, OM4)
b) Wariant miedziany klasy E10 Gbps (6 x RJ45)


Oprócz okablowania, jednym z najważniejszych elementów pasywnej infrastruktury sieciowej w nowoczesnych serwerowniach są szafy serwerowe. To właśnie w ich wnętrzu instalowane są wszelkie urządzenia z doprowadzonym zasilaniem, następnie łączone okablowaniem teleinformatycznym przy zachowaniu właściwych warunków do chłodzenia. Należyty dobór szaf decyduje o funkcjonowaniu systemu teleinformatycznego, a co z tym związane – jakości świadczonych usług.

Rys. 3. Szafy serwerowe 42U 19" z drzwiami perforowanymi umieszczone w grupach oddalonych od siebie o 1200 mm (rozmiar dwóch standardowych płytek podłogi podniesionej).


Dobierając zestawy szaf serwerowych powinno określić się ich wielkość oraz maksymalną obciążalność tak, by była możliwość zainstalowania w nich wszystkich niezbędnych elementów pasywnych (np. panele krosowe, okablowanie) i aktywnych (np. serwery, sprzęt sieciowy, pamięci masowe) wymaganych na chwilę obecną oraz w niedalekiej przyszłości. Należy również zwracać uwagę by były one wyposażone w kanały, korytka i otwory wpustowe zapweniając łatwe, bezpieczne i uporządkowane prowadzenie wymaganej liczby kabli. Wysoka funkcjonalność szafy charakteryzować się będzie zdolnością do instalacji i zrządzania dużą liczbą kabli z możliwością łatwej rozbudowy systemu okablowania poprzez dodanie kolejnych. Z kolei odpowiednia głębokość i szerokość szafy zapewni utrzymanie właściwego promienia gięcia kabli (nie mniejszy niż 8-krotna ich średnica) światłowodowych i miedzianych. To tylko część właściwości użytkowych szaf, których celem jest optymalizacja instalacji sprzętu i okablowania jednocześnie ograniczając ryzyko przypadkowego wyłączenia lub niewłąściwego podłączenia podczas prac serwisowych lub rekonfiguracyjnych.

Rys. 4. Widok szafy serwerowej z otworami wpustowymi z zaślepkami w ramie oraz na dachu, umożliwiającymi swobodne łączenie urzędzeń pomiędzy szafami.


Łącząc ze sobą szafy w grupy, konieczna jest optymalizacja procesu chłodzenia zainstalowanych urządzeń. Niekontrolowany przepływ powietrza zwiększa koszty utrzymania obiektu i jest nieefektywny. Dlatego powstało pojęcie „zimnych i gorących alejek“ mających za zadanie zapobieganiu takim sytuacjom, czyli umożliwić kontrolowaną dystrybucję zimnego powietrza ograniczając przy tym mieszanie się z gorącym. Szafy umieszczane są w grupach, zwykle w dwóch rzędach, oddalonych od siebie o 1200 mm (rozmiar dwóch standardowych płytek podłogi podniesionej). Korytarz pomiędzy szafami wyposażony jest w zadaszenie i jest zamknięty na końcach drzwiami przesuwnymi. W dużych centrach danych, serwerownie podzielone są na kilka mniejszych jednostek, znajdujących się wewnątrz takich korytarzy. Istnieje kilka sposobów separacji przepływu powietrza - dobierając najbardziej odpowiedni układu konieczne jest, aby wziąć pod uwagę rodzaj systemu chłodzenia (pod podłogą, wewnątrz szaf) w odniesieniu do używanego chłodziwa, a także zewnętrznej części systemu. Wybór medium chłodzącego powinien uwzględniać zewnętrzne warunki klimatyczne, odległość centrum danych/serwerowni od urządzeń zewnętrznych i elewacji. W zależności od warunków można wybrać wodę chłodzącą z odpowiednim dodatkiem środka przeciw zamarzaniu lub system wykorzystujący ciekły czynnik chłodniczy.

Rys. 5. Jeden ze schematów termicznych – zamknięty system modułowy fizycznie odseparowujący zimne powietrze od gorącego poprzez zastosowanie zadaszenia i drzwi pomiędzy grupami szaf. Zimne powietrze jest wprowadzane do zamkniętego obiegu przez perforowane płytki podłogi poniesionej lub za pomocą urządzeń chłodzących, zamontowanych bezpośrednio na linii łączącej obudowy.



google+

linkedin

podobne wpisy

  • Opublikowany 2018-12-04

Zastosowanie automatycznego przełącznika faz w celu zwiększenia niezawodności zasilania z UPS

W dobie zapotrzebowania na bezprzerwową dostawę energii elektrycznej stosowane są różne układy zwiększające ciągł...

Czytaj więcej

  • Opublikowany 2018-12-10

System Inteligentnego Domu KNX

KNX jest standardem, w którym obecnie swoje urządzenia produkuje już kilkuset producentów aparatury elektr...

Czytaj więcej