Taşınabilir Veri Merkezleri


Celal Ünalp 
 

Modüler Veri Merkezi Tasarım Motivasyonları

Bir veri merkezinin ne olduğu ve nereye yerleştirilmesi gerektiği kavramı, günümüzün dijital dönüşüm, otomasyon ve nesnelerin interneti çağında tartışılıyor, gelişiyor ve değişiyor. Birçok kritik uygulama, veri merkezlerinin ve bulutun etkin erişiminin ötesinde, ağ kenarlarında ve uçlarında güçlü gerçek zamanlı analiz gerektirdiği için, şehirlerde, evlerde, araçlarda, fabrikalarda ve işletmelerde akıllı cihazlar tarafından üretilen bilgi patlaması meydana geliyor ve doğrudan tüketim noktası yanında ve yakınında yüksek veri işleme gücüne ihtiyaç duyuluyor.
 

İster bir ofiste, ister bir depoda, bir üretim tesisinde veya bir ulaştırma şebekesinde olsun, kenar bilgi işlem gücüne olan bu ihtiyaç, modüler veri merkezlerine olan talebi de artırıyor. Endüstriyel otomasyon, üretim, gelişmiş güvenlik sistemleri, yapay zeka, otonom araçlar, içerik dağıtım ağları, hücresel iletişim ve diğer gecikmeye duyarlı uygulamalar için yerelleştirilmiş veri işleme ve depolama yeteneklerine ihtiyaç duyan kuruluşlar, modüler, prefabrike, konteyner veya mikro veri merkezlerini ağlarına stratejik olarak entegre ediyor.

Çok çeşitli ihtiyaçları destekleyen veri merkezleri gece ve gündüz kadar farklı olabilirken, bazen bir bilgisayar donanımı laboratuvarı, bazen ise karanlık fabrika benzeri bir sunucu çiftliği gibi görünüyor. Birinde sürekli giren ve çıkan çalışanlar varken diğerine uzaktan erişiliyor ve coğrafi olarak her yerden bulunabiliyor. Biri özel bir kampüste bir binaya sahipken diğeri standart bir nakliye konteynerine yerleştirilebiliyor. Bununla birlikte, yüzeyin altında değişmeyen unsurlar, veri merkezleri fiziksel tasarım, güç, soğutma ve bağlantı dahil olmak üzere benzer temel altyapıya sahip olarak yerini koruyor.

Neredeyse her kuruluş ve hizmet verdikleri müşteriler, veri merkezi tasarımlarını etkileyen önemli ölçüde farklı gereksinimlere sahiptir. Değişik türlerdeki çok amaçlı ve çok uluslu şirketler, mühendislik, hizmetler, satış, operasyonlar ve BT dahil olmak üzere şirketin kurumsal altyapı portföyünü yöneten işlevler arası organizasyonlara sahiptir. Bu tür kuruluşların her birinin, teknik ve işletme bakış açıları veri merkezlerinin nasıl tasarlandığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
 

Yerden tasarruf sağlayan modüler veri merkezleri, hızlı dağıtım, standardizasyon, yüksek kullanılabilirlik, yönetilebilirlik, güvenlik, azaltılmış maliyetler, ölçeklenebilirlik ve bakım kolaylığı dahil olmak üzere çok sayıda avantaj sunar. Ek olarak, modüler bir veri merkezi çözümünü özel uygulama ihtiyaçlarınıza göre özelleştirebilmek, performansını en üst düzeye çıkarmanıza ve toplam sahip olma maliyetini optimize etmenize yardımcı olur.

Güç ve Soğutma Kapasite Gereksinimleri

Bu alandaki yetersiz kapasite, bir kuruluşun büyüme ve değişen teknolojiye ve zorlu yeni iş fırsatlarına uyum sağlama yeteneğini sınırlayabileceğinden, veri merkezi güç ve soğutma gereksinimleri belki de dikkate alınması gereken en önemli hususlardır. Bir veri merkezini büyütmek için yeterli ek alan yoksa, bir kuruluşun yeni hizmetleri devreye alma yeteneğinden taviz verilebilir ve bu da doğrudan kazanç hanesini etkiler.

İlk günden itibaren maksimum güç ve soğutma kapasitesi ile donatılmış veri merkezleri oluşturmak, gelecekteki bilgi işlem yükleri beklentisiyle altyapıyı tam kapasitede çalıştırmak, yalnızca işletme maliyetlerini ve sera gazı emisyonlarını artırdığından veri merkezi verimliliğini düşürür ve artık terk edilmiş bir yaklaşımdır.

2000 yılında, veri merkezleri metrekare başına 40 watt ile çalıştığı için enerji önemli bir endişe kaynağı değildi. 2 kW kabinetleri soğutmak için hava akışları, yükseltilmiş döşemelerin çalışma aralığı içindeydi. Veri merkezi boyunca havanın rastgele karıştırılması kabul edilebilirdi çünkü yerel yüksek sıcaklıklar kolayca kontrol edilebiliyordu.

Yükseltilmiş döşemenin altındaki öngörülemeyen ve düzensiz hava akışı, bilgisayar odası klima (CRAC) üniteleri ile odanın aşırı soğutulmasıyla tolere edilebildiği için bir sorun oluşturmuyor, çoğu durumda, N+1 veya 2N yedekli CRAC tasarımları, zaten gerekenden daha fazla soğutma sağladıkları için bu sorunu gizlemiş bile olabiliyorlardı.


Son birkaç yılda, bilgi işlem ekipmanı yoğunlukları, yükseltilmiş döşemelerin yeterli soğutma sağlama yeteneğini aştığı görülmektedir. Veri merkezindeki hava hareketi, enerji kullanımını o kadar artırmaktadır ki yükseltilmiş döşemeden salon seviyesinde soğutma günleri sona yaklaşmaktadır.

Veri merkezi enerji kullanımı, maliyetleri ve bunun sonucunda ortaya çıkan çevresel etkiler, sorunu daha da karmaşık hale getirmek için şirket yöneticileri ve yerel halk tarafından çok daha fazla görünürlük elde etmektedir.

Günümüzün yüksek yoğunluklu kabinetler için soğutma sağlamak, yalnızca yükseltilmiş zeminler aracılığıyla zor olmakla kalmaz, veri merkezindeki hava karışımı, yönetilemeyen sıcak noktalar oluşturduğu için aynı zamanda son derece verimsizdir.

Veri merkezindeki ekipmanda yapılan değişiklikler, yeterli soğutma sağlamaya devam edebilmeleri için delikli döşemeleri yeniden dağıtmanın yollarını belirlemek için çok daha yüksek düzeyde analiz ve bakım gerektirir. Veri merkezindeki her döşeme, odanın hava akış profiline katkıda bulunduğundan, bir yer karosu değişirse, geri kalanının hava akışı da değişmekte, yükseltilmiş döşemeler tarafından oluşturulan öngörülemeyen ve düzensiz hava akışları, kabinetlere yeterli hava akışını sağlamak için yeniden modellenmek ve analiz edilmek zorunda kalınmaktadır.

 

Temel Ölçü Birimi Olarak Kabinet Kullanımı

Watt/Metrekare, ofis alanı güç tüketimini tanımlamak için oluşturulmuş bir mimari terimdir ve topyekün/tekdüze soğutma olduğunu varsayar.

Bir veri merkezi ortalama 150 W/m2 olabilir, ancak soğutma sisteminin tasarımı nedeniyle kabinet başına yalnızca 2 kW'ı destekleyebilir. Bu da, yalnızca 60 W/m2 soğutmaya eşdeğerdir.

Bu sebeple sektör, veri merkezi yüklerini gerçekçi bir şekilde profilleyen çok daha doğru bir ölçüm için metrekare başına watt ölçümünü bırakmış ve kabinet başına watt ölçümünü benimsemiştir.
Bu metrik, alandaki ısı yükünü daha doğru bir şekilde tanımlar ve oda şekline, metrekareye veya ekipmana bağlı değildir.

Veri merkezleri tüm şekil ve boyutlarda tasarlanabilir ve her zaman düzensiz bir ekipman ve ısı yükü karışımına sahip olma eğilimindedir.

Oda seviyesinden ziyade kabinet seviyesinde ölçüm yapmak, soğutmayı mikro seviyede kontrol etme yeteneği sağlayarak maliyetleri düşürür ve verimliliği artırır.

Veri Merkezi sektöründe 2018 ortalamasının kabinet başına 4-6 kW arasında olduğu tahmin edilmiştir.

Bu tahmin, tüm kabinetlerin aynı olduğu anlamına gelmez, aksine veri merkezlerinin 1 kW'ın altından 30 kW'ın üzerine kadar değişen kabinetlere sahip olabileceği anlamına gelir.

Bunu bir büyükşehir silüeti ile karşılaştırdığımızda, 20-30 kW'lık kabinetler, silüeti süsleyen gökdelenleri temsil eder. Daha az sayıda olmalarına rağmen, binlerce başka küçük ve orta ölçekli bina ile çevrelenmiş olarak şehrin her yerine dağılmış durumdadırlar.
Bu küçük binalar ise 1 kW'tan 10 kW'a kadar değişken kabinetleri temsil eder.

Şehir ortalaması yalnızca 5 kW'dır, ancak veri merkezi genelinde farklı yük seviyelerini karşılayabilmeniz önemli bir performans gerekliliğidir.

Bununla birlikte gelecekteki yüksek yoğunluklu yüklerin yerini tahmin etmek zordur. Altyapının, nereye yerleştirildiğine bakılmaksızın BT ekipmanına uyum sağlaması gerekir.

Buradan çıkarılacak ders, veri merkezlerinin çoğunun heterojen olduğudur. Tasarım hedefindeki temel yükü taşımanın yanında, yük konsantrasyonlarına uyum sağlamak için her kabinet konumunda ölçeği büyütebilir veya küçültebilir olmalıdır.

BT ekipleri hemen hemen her yıl bazı eski ekipmanları değişen yoğunluk derecelerine sahip daha yeni ekipmanlarla değiştirir. Güç ve soğutmayı herhangi bir yerde büyüme veya küçülme yeteneğiyle acil ihtiyaçlarla eşleştirmek, pazara sunma süresini kısaltmaya ve maliyetleri düşürmeye yardımcı olur.

Esnek güç ve soğutma yaklaşımı, sorunlu bölgesel yükleri ortadan kaldırır, sıcak ve soğuk havanın karışmasından kaynaklanan verimsizliği azaltır ve genel veri merkezi sıcaklıklarının (set değerleri) daha yüksek olmasını sağlayarak soğutma giderlerinden daha fazla tasarruf sağlar.

Birkaç istisna dışında, veri merkezleri bir gecede kabinet başına ortalama 4 kW'tan 30 kW'a çıkmaz. Kabinet yoğunlukları, bir BT ekibinin planlanan altyapı harcamasına göre tahmin edilebilir. Ekipman yaşam döngüsü ve yatırım amortisman uygulamaları (3-7 yıl), belirli bir yılda ne kadar ekipmanın değiştirileceğini belirler.

Bu öngörülebilirlik, veri merkezlerinin yeni güç ve soğutma taleplerine kolayca ve uygun maliyetle ayak uydurmasını sağlar.

Ölçeklendirilebilir, yakından bağlantılı soğutma ve modüler güç dağıtımı, bir şirketin büyümesini engellemeden veya sınırlamadan, iş birimleri talep ettikçe değişikliklerin gerçekleşmesine yardımcı olur.
 

 

Alan, Güç ve Soğutma Kısıtları İçinde Yaşamak

İster binada ister konteyner tabanlı olsun, tüm veri merkezi tasarımları üç temel değişkenden biri veya daha fazlası tarafından kısıtlanır: alan, güç ve soğutma.

Bazı basit hesaplamalar, bu üç değişken göz önüne alındığında oluşturulabilecek modüler veri merkezi türü hakkında kabaca bir fikir verebilir.

Alan

Seçilen güç, soğutma ve kabinet teknolojilerine bağlı olarak, veri merkezleri kabinet başına 1,86 - 3,25 m2 kullanır.

Hesaplama amacıyla, bina tabanlı veri merkezi boyutlarını tahmin etmek için kabinet başına 3,5 m2'lik ölçülü bir çarpan kullanılır.

Bu, kabinetin kendisi için kabaca 1m2, sıcak ve soğuk koridorlar için aynı miktarda alan ve pompa üniteleri, elektrik odaları, UPS odaları ve CRAC/CRAH üniteleri için 1,5m2 destek alanını içerir.

Kullanılabilir alanınızı kabaca 3,5m2'ye bölmek, destekleyebileceğiniz yaklaşık kabinet sayısını sağlar.

Güç ve soğutma altyapısı seçeneklerine bağlı olarak daha az veya çok metrekare kullanılabilir.

Güç

Kabaca, bir veri merkezinin enerjisinin yarısınıdan fazlasını BT ekipmanına güç sağlamak için ve diğer kısmı da altyapıyı desteklemek için ayırması varsayılır.

BT ekipmanına giden her watt için, onu destekleyecek daha az miktarda bir watt daha harcanır. Destek altyapısı, soğutma sistemlerini, güç dağıtımındaki kayıpları, UPS verimsizliklerini ve aydınlatmayı içerir.

BT ekipmanına güç sağlayan enerjinin yüzde 60 olduğu varsayımıyla, 5 MW'lık güç, sunucular, depolama ve ağ iletişimi dahil olmak üzere BT ekipmanı için 3 MW'ın kullanılmasına izin verir.

Amaç, kabinet başına 5 kW'lık mevcut kullanımı desteklemekse, 8 kW’lık toplam varsayımsal güç miktarıyla 350'den fazla kabinet desteklenebilir.

Güç Kullanımı Etkinliği (PUE)

Veri merkezi verimliliğinin yararlı bir ölçüsü, The Green Grid'den Christian Belady tarafından tanımlandığı şekliyle Güç Kullanımı Etkinliğidir (PUE).

Tipik bir veri merkezinin PUE'si 1,55'tir ve gücün yalnızca yüzde 60'ının BT ekipmanına gittiğini yansıtır.

Soğutma tesisi, CRAC üniteleri, trafolar, UPS verimliliği ve aydınlatmadaki iyileştirmeler nedeniyle toplam tesis gücündeki herhangi bir azalma, bu oranı 1,4'ün altına getirebilmektedir.

Verimliliğe yönelik kapsamlı bir çabayla, 1.2'lik bir PUE elde edilebilir ve kabaca gücün yüzde 80'i BT ekipmanına gider.

Dünyada yeni veri merkezlerinin en az 1,2'lik bir PUE'yi hedefleyecek şekilde tasarlanması gerektiğine inanılıyor ve gerçek ölçümlerin ortaya koyduğu gibi, bazı veri merkezlerinde bu hedefin aşıldığı görülüyor.

Başka bir bakış açısıyla, PUE'nizi azaltmak, kuruluşunuza mekanik ve elektrik altyapısını yükseltmek gibi muazzam masraflara katlanmadan büyümek için daha fazla özgürlük verir.

• PUE ne kadar düşük olursa, yatırımınızın geri dönüşü o kadar kısa olur.

• Tasarladığınız PUE'yi gerçek zamanlı izlemek bir zorunluluktur.

Yapılan tahminlere göre, 2021 yılına kadar ekipmanın kullanım ömrü boyunca elektrik maliyetlerinin ilk sermaye yatırım maliyetini kat kat aşmaktadır.

Böylece, verimlilik odaklı tasarlamanın daha büyük bir ilk yatırıma yol açacağı algısı bir kez daha yanlışlanmıştır.

Yüksek yoğunluklu yükler nedeniyle, modüler tasarımlara karşı geleneksel tasarımların sermaye maliyeti artık eşitlenmiş durumdadır.

Ancak daha önce gösterildiği gibi, 1.55 PUE veri merkezinin işletme maliyeti, 1.2 PUE'ye sahip bir veri merkezi için çok daha yüksektir.

PUE'yi veri merkezinde sürekli ve düzenli bir ölçüm olarak kullanmak, gerçek zamanlı veri merkezi sağlık izlemesi sağlar.

Veri merkezi değiştikçe veya eskidikçe PUE değişebilir. Artan bir PUE, veri merkezinde bir yerde onun daha fazla güç kullanmasına veya boşa harcamasına neden olan bir sorun olduğuna işaret edebilir.

Soğutma

Veri merkezi alanını sınırlayabilen üçüncü değişken, mevcut soğutma kapasitesi miktarıdır.

Veri merkezlerinde tüketilen (veya üretilen ısının) her kW gücü için kaç TON soğutma gerektiğini bulmak istiyorsanız, toplam kW'ı 3,5168'e bölmeniz yeterlidir. Bunların yaklaşık tasarımlar için kullanılan teorik mükemmel koşullar olduğunu unutmayın, hata için bazı mantıklı toleranslar uygulayın.
Hesaplama şu şekildedir: 1.300 kW/ 3,5 kW/ton = 370 ton

PUE'si 1,5 olan 2,5 MW'lık bir BT yükü örneğinde, BT ekipmanı tarafından üretilen ısıyı uzaklaştırmak için 370 ton soğutma tesisine ihtiyaç vardır.

Yeterli soğutma kapasitesi mevcut değilse, daha az BT varlığı barındırılabileceğinden, ısrafı ortadan kaldırma ve soğutma kapasitesini geri kazanma fırsatları belirlenmeli ve uygulanmalı veya ek soğutma kapasitesi kurulmalıdır.
 

 

Geçici Güç ve Soğutma Gereksinimleri

Buraya kadar, güç ve soğutma gereksinimlerinin bir veri merkezi alanında nasıl değişiklik gösterdiğini ele aldık, ancak bunlar aynı şekilde zamana göre de değişiklik gösterebilmektedir.

Aşağıdakileri göz önünde bulundurduğumuzda, zamansal gereksinimleri karşılama kapasitesine sahip olmak uygun bir modüler tasarımla verimliliği artırır :

Döngüsel İş Yükleri

Birçok iş yükü günün saatine, aylık dönemlere ve yılın belirli zamanına göre değişir ve hatta bazıları proje bazlı olabilir.

Sanal masaüstü istemcilerini destekleyen sunucular, sabah boyunca artan, öğle yemeğinden hemen önce zirveye ulaşan, öğle yemeği sırasında azalan ve öğle yemeğinden sonra tekrar artan ve öğleden sonra yavaşça düşen bir iş yükünün üstesinden gelir.

Analitik hesaplama (veya batch job) yapan bilgi işlem kümelerinde, büyük iş parçacıkları yürütüldükçe güç tüketimi artar, işler tamamlandıkça düşer.

İş yükleri değiştikçe soğutma sistemini dinamik olarak ayarlayabilen bir veri merkezi, sabit düzeyde soğutma yapan bir veri merkezinden daha verimlidir.

Hızlı Devreye Alma

Bazı iş kollarında, sık sık değişen ve veri merkezinin güç ve soğutma sistemiyle uyum sağlaması gereken kabinet yapılandırmaları bulunur.

Örneğin, bir donanım test ortamına, 30 kW ısı üreten 220 VAC üç fazlı güç gerektiren bir veri depolama kabineti getirilebilir. Başka bir gün, bakım kapsamında yalnızca 2 kW ısı üreten 110 VAC tek fazlı güç gerektiren bir kabinet eski sunucularla çalışılması gerekebilir. Modüler veri merkezi tasarımı, güç kullanım seviyeleri ile farklı voltajlar ve fazlar arasındaki hızlı değişimi destekleyebilmelidir.

Değişim Oranı

Bazı veri merkezleri hızla gelişir ve ekipmanlarını en son yeniliklerle hızlı bir şekilde değiştirir.

Veri merkezi modernizasyon çabalarının bir kısmı, aynı anda hem yoğunluğun artırılmasına hem de gayrimenkul varlığının azaltmasına olanak tanıyan bir BT parkı değiştirme ve konsolidasyon programını içermelidir.

Yenileme hacmi nedeniyle, yeni yüksek yoğunluklu veri merkezi en az 18 ay boyunca önemli bir değişim oranına sahip olmayacaktır. Ancak diğer organizasyonlarda ve endüstrilerde durum böyle değildir.

Bazı yüksek başarımlı bilişim (HPC) ortamlarında, özellikle savunma projeleri, petrol ve gaz rezervuarı modelleme uygulamalarında, çok büyük bilgi işlem çiftlikleri, kümenin hiçbir parçasının herhangi bir noktada üç yıldan daha eski olmaması için aylık veya üç aylık bir programa göre yeni kabinetlerde dönüşümlü olarak güncel tutulur.

Bu ortamlar, tasvir edilen şehir silüetinin tersidir, çoğu bina gökdelendir ve az sayıda küçük bina aralara serpiştirilmiştir.

Bu, yüksek yoğunluklu ortamlar da tekdüze güç ve soğutma sağlayabilen bir tasarıma duyulan ihtiyacı vurgulayarak, veri merkezi gereksinimlerinin bir başka uç noktasını oluşturmaktadır.
 

 

Ekipman Güç ve Soğutma Gereksinimleri

Modüler, esnek bir veri merkezi, fiziksel olarak farklı güç ve soğutma yapılandırmalarına sahip ekipman ve kabinetleri yönetebilmelidir.

Veri merkezi ekipmanlarının çoğu önden arkaya soğutma ile üretilmiştir, böylece veri merkezleri dönüşümlü sıcak ve soğuk koridorlarla yapılandırılabilir.

Ana akım üretici ekipmanlarından bazıları, soğuk havanın zeminden çıkıp kabin önünden yükseldiği ve üstten baca ile tahliye edildiği bir soğutma modeli kullanır.

Bir veri merkezinin soğutma stratejisi, işletmenin ihtiyaç duyacağı farklı ekipman türlerini barındırabilmelidir.

Ekipman Bağlantı Gereksinimleri

Güç ve soğutmayı etkileyen aynı gereksinimler, veri merkezi bağlantılarına da gereksinimler getirir.

Artan yoğunluk, kabinet başına sürekli artan sayıda kablo için erişim gerektirir.

Gelecekteki büyümeyi desteklemek, kablolama kapasitesinde boşluk payı sağlamak anlamına gelir.

Farklı uygulamalar, farklı iletişim ortamlarını desteklemek için farklı kablo türleri gerektirir:

Ethernet
Tüm veri merkezi sistemleri ağa bağlıdır ve tipik yapılandırmalar en az iki 10Gigabit Ethernet bağlantısı kullanır.

25/40/50/100 Gigabit Ethernet hızlı bir şekilde devreye alınmakta ve Multi Gigabit DAC ve fiber kullanma yeteneği, kablolama tasarımında defakto konuma gelmektedir.

Fiber Kanal (FC)

Veri merkezi sunucularının çoğu, depolama bağlantısı için çift fiber kanal arabirimiyle yapılandırılmıştır.

Fiber, bakırdan daha küçük bir çapa sahipken, bakırdan daha kırılgan olduğu ve dar yarıçaplı bükülmelere dayanamadığı için kablolama karmaşıklığına katkıda bulunur.

InfiniBand

Birçok yüksek başarımlı bilgi işlem ortamı, bağlantıyı birleştirmek, veri akışını artırmak ve gecikmeyi azaltmak için InfiniBand kullanmaktadır.

InfiniBand kabloları, bükülme yarıçapı ve kablo uzunluğunda önemli kısıtlamalarla sahip olabilmektedir.
 

Önceki veri merkezi tasarımlarında, ağ kablolaması her bir sunucudan veri merkezinin ana ağ anahtarına doğrudan bağlantı anlamına geliyordu.

Bu merkezileştirilmiş model, yalnızca büyük miktarda gereksiz bakır kullanmakla kalmaz, aynı zamanda hızlı bir şekilde değiştirme ve yeniden yapılandırma yeteneğini de sınırlar çünkü her bir kablo, uzun bir mesafeyi kateden bir demet halinde kalıcı olarak bağlıdır ve bu nedenle değiştirilmesi zordur.
Bağlantı miktarlarının ve medyanın sürekli artan yoğunluğu ve hızlı değişimi, kablolamaya esnek bir yaklaşım gerektirir.

Kabinetlerden merkezi bir anahtarlama odasına binlerce kablonun döşendiği senaryolar, yalnızca önemli bir kaynak ısrafı olmakla kalmaz, aynı zamanda maliyeti çok yüksek hale getirir.

Sunucu bağlantı gereksinimleri, yüksek bağlantı noktası sayısına sahip ağ anahtarlarının merkezi anahtarlama odasından modüllerin kendilerine taşınması ihtiyacını doğurmuştur.

Bu ağ anahtarlarını modüllere dağıtmak (cabinet tepesi, sıra başı vb.) esnekliği artırmış ve veri merkezi kablolama maliyetlerini neredeyse yüzde 75 oranında düşürmüştür.

Ekipman Erişim Gereksinimleri

Modüler enerji tasarruflu veri merkezlerini tasarlarken karşılaştığımız zorluklardan biri, erişim gereksinimlerinin ne derece değişken olduğudur.

Tüm veri merkezi alanını merkezileştirmeye yönelik ilk fikir önerildiğinde, çeşitli fiziksel erişim türlerine duyulan ihtiyaçla ilgili gereksinimler ortaya çıkmıştır.

Bu durumda ademi merkeziyetçilik değerlendirmeden çıkmaktadır. Bazı kuruluşlar, veri merkezlerini neredeyse her yere yerleştirilmelerine izin verecek şekilde “karanlık fabrikalar” şekilde çalıştırabilir. Diğer kuruluşlar için günlük etkileşimli yerinde erişim bir gerekliliktir.

Bu gereksinimler, aşağıdaki veri merkezi kategorilerinin oluşmasına yol açmıştır :

Tam Uzak (Full Remote)

Bu kullanıcılar, performans gereksinimlerine bağlı olarak ekipmanlarına yerel veya uluslararası bir uzak konumdan erişebilir ve bunları kontrol edebilir.

Veri merkezi ekipmanı, kullanıcıların ve sahiplerin bakım ve yönetim desteği dışında uygulamalı etkileşim kurmasını gerektirmez.

Uzaktan erişime bir örnek, Ankara’daki ekipmana İstanbul'daki ofislerinden erişen kuruluşlardır.

Yerelleştirilmiş Uzak (Localized Remote)

Bu kullanıcıların ekipmanlarını aynı şehir veya bölgeden kontrol etmesi ve bunlara erişmesi gerekir.

Kuruluşların yönetim ve bakım dışında sık sık uygulamalı etkileşime ihtiyacı yoktur, ancak uzak kullanıcılara göre daha fazla erişime ihtiyaçları vardır.

Bu kategoriye bir örnek, Ankara şehir merkezinden yine Ankara Temelli’deki veri merkezlerindeki ekipmana erişimdir. Bu yerleşkeler birbirinden sadece 45 dakika uzaklıktadır.

Yakınsama (Proximity)

Bu kullanıcılar, örneğin donanım yükseltme, ekipman hatası giderme ve yeniden yapılandırma gibi sık sık yerinde ve uygulamalı etkileşime ihtiyaç duyar.

Müşteri Karşılama

Bu kategori, örneğin müşteri brifing merkezleri ve showroom tesisleri gibi doğrudan müşteri etkileşimi gerektiren salonları kapsayacak şekilde oluşturulmuştur.

Bu veri merkezleri vitrin niteliğindedir ve veri merkezlerinin geri kalanıyla aynı türde ekipmanı desteklemesi gerekir, ancak bunu estetik açıdan daha hoş bir şekilde yapmalıdır.
 

Binalar ve Konteynerler Arasında Seçim Yapmak

Konteyner veri merkezlerinin ortaya çıkışı, veri merkezi kapasitelerinin devreye alınması için başka bir seçenek yaratmıştır.

Bir binada mı, konteynerler içinde mi yoksa her ikisinin bir kombinasyonunda mı bir veri merkezi inşa edileceği konusunda bilinçli bir seçim yapılması için kapsamlı değerlendirmeler gerekmektedir.

Konteyner veri merkezleri, temel olarak kendi muhafazası içinde kurulan ve bir şirket kampüsü veya uzak, zorlu bir konum gibi çok çeşitli iç ve dış ortamlarda bulunabilen bir barındırma tasarımıdır.

Konteyner veri merkezlerinin çalışması için güç ve soğutma gereklidir ve hem bakır hem de fiber veri bağlantılarını desteklemektedirler.

Bir binanın mevcut soğutulmuş su sistemine bağlanabilir veya ucuz güç kaynaklarının yanına yerleştirilebilir ve modüler, bağımsız bir soğutma grubu ile soğutulabilir.

Konteyner veri merkezleri ortalama sekiz adet 40U kabinet içerir ve bunların yedi tanesi kabinet başına 25 kW'a kadar destekleyebilen BT ekipmanı için kullanılabilir.

Sektörde modüler veri merkezlerinin kullanımına işaret eden ve konteyner veri merkezi birimlerinin gelecekteki kullanımını yönlendiren birkaç faktör vardır:

Zamanın Belirleyici Olduğu Durumlar

Bazı kuruluşların yıllarca yeni bina tabanlı veri merkezleri inşa etme lüksü olsa da, zaman zaman yeni veri merkezi kapasitesinin kısa bir süre içinde devreye alınması ve donatılması gereken ve kullanılacak veya değiştirilecek mevcut alan bulunmayan projeler ortaya çıkar.

Bir veya daha fazla konteyner veri merkezi kullanmak, son derece kısıtlı zaman gereksinimleri altında veri merkezi kapasitesini hızla devreye almanın akılcı bir yoludur.

Geçici Kullanımların Söz Konusu Olduğu Durumlar

Zaman zaman müşteriler, işin bazı kısımlarını yürütme şeklini tamamen değiştiren projelere sahip olabilir.

Bu projelerin tasarlandığı süre boyunca, altyapı mevcut veri merkezlerinde mevcut modeli desteklemeli ve nihai olarak mevcut olanın yerini alacak tamamen yeni bir BT altyapısı oluşturmalıdır.

Bunun gibi bir durumda, konteyner veri merkezleri nispeten kısa bir süre için veri merkezi alanına ekleme yapmak için ideal bir mekanizmadır.

Uzaktan Erişimin Belirleyici Olduğu Durumlar

Yoğun saha mühendislik organizasyonlarını destekleyen veri merkezlerinin çoğu, önceki bölümde açıklanan uzak, yerelleştirilmiş uzak veya yakın erişim kategorilerine girer.

Konteyner veri merkezleri, daha az kontrol, müdahale ve uygulamalı etkileşim gerektiren uygulamalar için kullanıldığında en etkilidir.

Uzaktan “karanlık fabrika” şeklinde çalışmanın mümkün olduğu şebeke, ağ veya kenar içerik sağlayan üretim ortamları veya uygulamalar buna örnektir.

Uzak erişim, bazıları büyükşehir bölgesindekinden daha düşük güç maliyetlerine sahip olanlar da dahil olmak üzere çeşitli OSB, Teknokent ve teşvik konumlarında yüksek yoğunluklu alanların oluşturulmasını sağlayarak konteyner veri merkezlerinin değerini daha da artırır.

Bilişim Yoğun Sunucu Çiftlikleri (Compute Farms)

Kabinet başına 35 kW'a kadar soğutma yapabilen konteyner veri merkezleri ile, simülasyon ve modelleme için kullanılan sunucu gruplarını devreye almanın tercih edilen bir yolu olabilir.

Genellikle bu bilişim sunucu çiftlikleri, bir seferde günler veya haftalarca sınırlarını zorlar ve yeni iş parçaları gelene kadar nispeten boşta kalır.

Bazı durumlarda, mevcut gücü artırmak için ek bilişim kapasitesinin hızlı devreye alınması gerekebilir.

Çevrimiçi ve çevrimdışı duruma getirilebilen, gerektiğinde çalıştırılabilen, önemli ve zaman alıcı yatırımlar olmadan hızla bilişim kapasitesi ekleme veya kaldırma esnekliğine sahip bir veri merkezi, bir işletmenin değişikliklere hızla uyum sağlamasına olanak tanırken maliyetleri azaltabilir.

Alanın Belirleyici Olduğu Durumlar

20"  Standard  Konteyner  içinde yalnızca 14,86 metrekarede barındırılan sekiz kabinetlik konteyner veri merkezleri, bina tabanlı veri merkezlerinde yapılandırdığımızdan daha fazla kabinet yoğunluğunun gerekli olduğu bir seçenektir.

Konteyner veri merkezleri kabinet başına ortalama 1,86 m2 iken, geleneksel veri merkezi modülleri kabinet başına 2,42 – 3,25 m2 arasında değişmektedir.
 

 

Pod (Kapsül-Koza) Tabanlı Tasarım

Daha önce tartışılan gereksinimleri karşılamak için sektörün cevabı, modüler, esnek, bölme tabanlı bir tasarım kullanmaktır.

Pod, güç, soğutma ve kablolama verimliliklerini optimize eden küçük, bağımsız bir kabinet grubudur.

Salon düzeyinden ziyade pod düzeyinde tasarlama, yaklaşımı basitleştirir ve aynı mimarinin kuruluş genelinde hem küçük hem de büyük veri merkezlerinde kullanılmasına olanak tanır.

Küçük veri merkezleri tek bir pod devreye alabilir. Daha büyük veri merkezleri, gerekli ekipmanı barındırmak için pod tasarımını gerektiği kadar çoğaltabilir.

Kapsül tasarımı, yeniden yapılanmalar, satın almalar, genişlemeler, konsolidasyonlar ve yeni ürün geliştirme çabaları gibi iş döngüleri gerektirdiğinde veri merkezi alanının ölçeklendirilebileceği standart bir artış adımı/aralığı sağlar.

Her bölme bağımsız olduğu için, bir pod TIER IV tasarımına sahip görev açısından kritik ekipmanı barındıracak şekilde yapılandırılabilirken, TIER III gereksinimlerini karşılamak üzere tasarlanmış diğer bölmelerle aynı salonda yer alabilir.

Bölme tasarımının modüler yapısı, tüm salon yerine bölmenin kendisinde yapılacak güç ve soğutma da dahil olmak üzere yedeklilik ve kapasite artışlarına olanak tanır.

Tipik bir bölme, kendi gücünü, soğutmasını ve kablolamasını idare etmek için modüler bir altyapı seti ile birlikte ortak bir sıcak veya soğuk koridora sahip 8-12-24 kabinetten oluşan bir kozadır.

Modüler yaklaşım, bölmelerin yeniden yapılandırılmasına ve her birini sıfırdan tasarlamaya veya alanı her yeniden kullanıldığında bir veri merkezini tamamen yeniden yapılandırmaya gerek kalmadan farklı kullanımlara uyarlanmasına olanak tanır.

Kapsül tasarımı, çeşitli bileşenleri için standart parça listelerinden sipariş verilerek çoğaltılabilir, bu da aynı altyapının konuşlandırılmasını ve her bir konumdaki özel tasarımların maliyetine katlanmadan tecrübelerin tekrar edilmesini kolaylaştırır.

Bazı bileşenler günümüzde gerekli olmayabilir, ancak veri merkezi operasyonlarında önemli bir kesinti olmadan bir bölmenin güç tüketiminin artmasına veya bileşenlerinin değiştirilmesine olanak tanır.

Modüler bölme tasarımı, işletme maliyetlerini düşürürken ve ekipman yaşam döngüsünü uzatırken rekabet avantajını korumak için veri merkezinin sahip olması gereken her esneklik düzeyini destekler.

Kapsül tasarımıyla oluşturulmuş bir veri merkezi, bugün tek fazlı 110 VAC'ye sahip 2 kW'lık bir kabinet ekipmanını ve basit bir modüler bileşen değişikliği veya eklenmesiyle yarın 220 VAC üç fazlı güce sahip 30 kW'lık bir kabinet ekipmanını destekleyebilir.
 

Modüler Tasarım Bileşenleri

Pod tasarımının en önemli özelliği, organizasyonun gereksinimlerine bağlı olarak değiştirilebilen ve birleştirilebilen tasarım öğeleriyle modüler olmasıdır.

Modülerlik, veri merkezlerinin hızlı bir şekilde oluşturulmasına ve gerektiğinde ölçeklendirilip küçültülmesine, kanıtlanmış tasarımların kolayca tekrarlanmasına olanak tanır, zaman içinde öğrenilen dersleri içerir, riski azaltırken çevikliği artırmaya yardımcı olur.

Pod tabanlı tasarım, aşağıdaki bölümlerde ayrıntılı olarak açıklanan bir dizi modüler bileşen kullanır:

Modüler Güç Dağıtımı

Çoğu veri merkezi, 15-20 yıllık bir ömre sahip olma umuduyla tasarlanmıştır.

2-5 yıl süren çoğu ekipman yenileme döngüsüyle, veri merkezleri, kullanım ömürleri boyunca 3-4 tam yenileme/değiştirme döngüsünü destekleyecek şekilde inşa edilmelidir.

Bu, veri merkezi içinde güç dağıtımı söz konusu olduğunda özel bir zorluktur.

Sektördeki tarihsel verilere göre, 2018 yılında yüksek yoğunluklu bir kabinet 4 kW'lık bir ısı yükü getirmekteydi. 2021'de 1U sunucularla dolu 42U kabinet 6 kW talep edebilmektedir.

Blade sistemlerinin artan yoğunluğu zamanla bu etkiyi artırmış, konumları önceden bilinmediğinde bile kabinet başına güç talebinde yüksek değişkenliğe neden olan sunucu karmaşasını ancak modüler tasarımlar karşılayabilmiştir.

Geleneksel Güç Dağıtımıyla İlgili Sorun

Geleneksel güç dağıtım modeli, veri merkezi içinde bulunan Güç Dağıtım Panolarını kullanmaktadır.

Bu üniteler genellikle, ayrı ayrı boyutlandırılmış kablolara sahip KGK'dan gelen bir kutudaki kesici paneller veya üstte veya yükseltilmiş bir zeminin altındaki kutularda daha küçük PDU'lara yönlendirilen kablo yollarında sonlanan bağlantılardır.

Bazı durumlarda, daha yüksek KGK voltajını BT ekipmanı tarafından kullanılan daha düşük voltajlara dönüştürebilirler.

Bu yaklaşımın, bir veri merkezinin değişimi ne kadar kolay ve hızlı bir şekilde karşılayabileceğini etkileyen birkaç dezavantajı vardır:

·        Panolar veri merkezinde değerli yer kaplar.

·        Kablo eklemek veya değiştirmek, panoların dahili bileşenlerini açıp açığa çıkaran ve PDU'nun güç sağladığı herhangi bir ekipmanın riskini artıran devre kesicilerin değiştirilmesi anlamına gelir. Bu, beklenmedik arıza süresi riskini artırır.

·        Her bir kabinet için kablonun merkeze çekilmesi bakır ısrafına neden olur.

·        Panolar tipik olarak sınırlı devre kesici yuvasına sahiptir. Veri merkezleri değiştikçe, mevcut kesici konumlarının kullanılabilirliği bir sorun haline gelebilir.

·        Kullanılmayan bir ara kabloyu baş üstü kablo tepsilerinden veya yükseltilmiş döşemelerin altından çıkarmanın riski ve zorluğu o kadar fazladır ki, çoğu zaman kablolar yerinde bırakılır.

Havanın zeminin altından beslendiği geleneksel yükseltilmiş döşemeli veri merkezi tasarımlarında, bu çalıştırmalar soğutma verimsizliğine yol açabilir çünkü terkedilmiş kablolar yükseltilmiş döşeme üfleme boşluğunda ek engeller oluşturur.
 

Modüler Busbar Tasarım Avantajları

Bir busbar, yükseltilmiş bir zeminin kullanılıp kullanılmadığına bağlı olarak gücü yukarıdan veya aşağıdan dağıtır.

Busbar teknolojisiyle, uygun voltajları sağlayan bir devre kesici ve kabinete güç besleyen farklı kutular takılarak farklı güç gereksinimleri karşılanabilir. Busbar çalışır durumda takılabilir/sökülebilir ve bölmenin güç yapılandırması, diğer ekipmanlara zarar verme riski olmaksızın birkaç dakika içinde kolayca değiştirilebilir.

Modüler yapılarda, çalışır durumda takılabilir bir havai güç besleme yolu, her kabinet sırasının üzerinde bir busbar ve bölme başına iki busbar ile gücü her kabinete yedekli biçimde dağıtır.

TIER IV kullanılabilirliği gerektiren görev açısından kritik veri merkezleri için ikili (yedek) yardımcı beslemeleri gerektiğinde, bölme başına dört güç yolu kullanılabilir.

Her besleme, gerçek zamanlı güç verileri sağlayan bir IP PDU güç ölçüm cihazı ile donatılabilir.

Busbar, aşağıdaki nedenlerden dolayı panolara göre çok büyük bir gelişmedir:

·        Busbar, veri merkezi taban alanı gerektirmez ve bu da genel yoğunluğu artırmaya yardımcı olur.

·        Busbar kutuları eklemek veya değiştirmek sadece birkaç dakika sürer.

·        Gücün yeniden yapılandırılması kesintiye uğramaz: canlı bir busbara kutular eklenebilir veya çıkarılabilir.

·        İlk kurulumda bakır kablo kullanımını yaklaşık yüzde 15 oranında azaltır.

·        Kabloların asla yerinde bırakılması gerekmez.

·        Gelecekteki bakır ihtiyaçları da, daha özel devreler eklemek yerine, busbar kutularını farklı konumlara yeniden kullanma veya yeniden konuşlandırma yeteneği nedeniyle önemli ölçüde azalır.

·        Busbar, yüksek ve düşük tüm yoğunlukları ve ayrıca zaman içinde artan güç yoğunluğunu destekler.
 

 

Sıcak Koridor Kapama ve Sıra İçi Soğutma

Kapsül tasarımı, BT ekipmanlarını soğutmak ve ısıyı kaynağında nötralize etmek için sıra içi veya üstten soğutma kullanabilir.

Oda klimaları, yaşanabilir alan için standart gereksinimlerini karşılamak, nem kontrolü ve hava filtreleme sağlamak ve ayrıca bazı durumlarda bölmelere düşük yoğunluklu temel soğutma sağlamak için kullanılır.

Pod kurulumlarını odaların içindeki odalar gibi düşünmek mümkündür. Bölmenin sıcak koridoru, üstte tavan kaplaması ve her iki uçta birer erişim kapısı ile kapalıdır.

Üstte, her kabinetin iletişim ihtiyaçlarını karşılamak için çalışır durumda takılabilir güç busbar ve bağlantı panelleri bulunur.

Kabinetler arasında, sıcak havayı su soğutmalı ısı eşanjörleri aracılığıyla sıcak koridordan dışarı taşımak için değişken hızlı fanlar kullanan ve soğutma üniteleri konumlandırılabilir.

Bu üniteler gerçek yükü anlık olarak algılar ve fan hızlarını otomatik olarak ayarlayarak güç maliyetlerini önemli ölçüde azaltır ve verimliliği en üst düzeye çıkarır.

Kabinetlerin arkasındaki sıcak koridoru kapayarak soğutma üniteleri bunların arasına serpiştirildiğinden, bu tasarım önden arkaya soğutma gerektiren ekipmanlar için optimize edilmiştir.

Baca tabanlı kabinet ve ekipman, bu yaklaşımla çalışmak için özelleştirilmiş bir kapama tasarımı, uzun ve yoğun bir çalışma gerektirir. Pod tasarımları ise, büyük miktarda ek alan gerektirmez ve her modül seti ile neredeyse tüm ofis alanlarının bir veri merkezine dönüştürülmesine olanak tanır.

Ayrıca tavan kaplama sistemleri kabinetlere monte edilmek yerine tavandan sarkıtıldığı zaman tüm kabinetlerin hızlıca değiştirilmesine olanak tanır.

Modüler Kablolama Tasarımı

Veri merkezi kabinetlerinde artan yoğunluk, daha küçük bir alanda daha fazla işlem gücüne sahip olmaktan kaynaklanan artan bant genişliği gereksinimlerini desteklemek için daha fazla kablo anlamına gelir.

Birçok sunucu, birden çok Ethernet, Fiber Kanal, konsol ve uzaktan yönetim bağlantı noktalarına kablolama gerektirir, bu da 1U sunucularla dolu 42U kabinet olası kablo sayısını 300'ün üzerine çıkarır.

InfiniBand ve 10 Gigabit Ethernet bağlantısı kullanan bir blade sunucu, tüm 1U sunucu kabineti kadar kablo gerektirebilir.

Geleneksel veri merkezi tasarımları, her biri ara dağıtım merkezinde bir erişim katmanı anahtarına giden ağ ve sistem yönetimi bağlantılarıyla merkezi bir kablolama modeli kullanır.

Bu yaklaşım, değiştirilmesi veya genişletilmesi zor olan statik bir kablolama yapılandırmasıyla sonuçlanır. Önemli miktarda bakır ısraf eder ve büyük kablo demetlerinin çevresinde çalışmak için daha fazla çaba gerektirir.

Bölme tasarımı, kısa kablo mesafesi ve bölme içi anahtarlama ekipmanına izin vererek bakır tasarrufu sağlar, maliyetleri düşürür ve esnekliği artırır. Bağlantı panelleri, veri merkezinin yükseltilmiş bir zeminde mi yoksa beton zemin mi olduğuna bağlı olarak her bir kabinetin üstüne veya altına kurulur.

Modüler kablolama tasarımı, dağıtım anahtarlarını doğrudan her bölmeye yerleştirir. Bu, bölmeyi nispeten kendi kendine yeterli hale getirir ve her bir kabinet konumunun üstünden dağıtılmış ağ ucu cihazlarına uzanan daha kısa kablolarla sonlanır.

Omurgaya bağlantılar, her bölmeyi toplama katmanı anahtarlarına bağlar. Ethernet söz konusu olduğunda modülerlik, her bölmenin anahtarlarını veri merkezindeki bir sonraki anahtar katmanına bağlamak için birden çok 40/100 Gigabit Ethernet bağlantısı kullanır.

Veri merkezlerinin ihtiyaç duyduğu hızlı değişimi desteklemek için, her kabinet konumu, BT ekipmanını bölmenin kablolama altyapısına bağlayan bir kabinet üstü ağ anahtarına veya yama paneline erişime sahiptir.

Bu, çok sayıda kablo kullanan ve kullanılmayan kablolardan oluşan tüm bir kablo demetini kabinetlerin üzerinde sarkıtmadan az sayıda kablo gerektiren bir kabinde barındırılan 1U sunuculardan oluşan bir düzeneğin işletilmesini kolaylaştırır.

En iyi uygulama, her kabinetin baş üstü bağlantı panelinin yarısını bölme tabanlı anahtarlara giden kablolarla doldurmak, bağlantı panelinin kapasitesini ikiye katlamak veya gelecekte kabinetler arasında paylaşılacak anahtarlar eklemek için yer bırakmaktır.
 

 

Yükseltilmiş Döşeme veya Beton Zemin için Yapısal Gereksinimler

Günümüzde kabinet yükleri 1.300 kg'a ulaşmaya başlamıştır. Bazı durumlarda işletmeler, beklenen yükü karşılamak için zemin seviyesinin üzerindeki mevcut zeminleri güçlendirmek için çelik kullanmıştır.

Esnekliğin olduğu durumlarda, bazı işletmeciler veri merkezlerini beton zemin döşemesine yerleştirmeyi seçmiştir.

Kapsül tasarımı, hem yükseltilmiş döşeme hem de beton zemin ortamlarında eşit derecede iyi çalışır ve yapısal yükü kaldırabilecek hemen hemen her alanın bir veri merkezine dönüştürülmesine olanak tanır.

Tarihsel olarak, yükseltilmiş döşemeler veri merkezi soğutma tasarım standardı olmuştur. 

Bununla birlikte, yükseltilmiş döşemeler öngörülemeyen ve karmaşık hava akışı özelliklerine sahip olma eğilimindedir. Bu özellikler, veri merkezinde eşit olmayan hava akışına neden olur ve optimize edilmesi çok zordur, bu da kontrol edilmesi zor sıcak noktalara yol açar.

Karmaşık hava akışı özellikleri, yan etki olarak başka soğutma sorunları yaratmadan yüksek yoğunluklu kabinetleri soğutmak için hava akışının yeniden yapılandırılmasını da çok zorlaştırır.

Tasarımcılar, zemin yüksekliklerini artırarak bu sorunu hafifletmeye çalışabilirler.

Bu, kabinet başına 5 kW'a kadar soğutmayı verimsiz bir şekilde destekleyebilir, ancak yoğunluklar, yükseltilmiş zeminlerin kendi başlarına kaldırabileceklerinin ötesine geçmeye devam ettikçe, azalan getirilerin olduğu bir çıkmazdır.

Buna karşılık, pod tasarımları, soğutmayı bölmeye entegre eder, böylece her bir bölme soğutma açısından kendi kendine yeterlidir, bu da bölmenin bir yükseltilmiş döşemeye mi yoksa beton zemine mi yerleştirildiğini önemsiz hale getirir.

Showroom gibi, görünümün önemli olduğu müşteriye dönük veri merkezlerinde, önceden imal edilmiş ortamlarda, müşteri özel ihtiyaçları doğrultusunda veya bazı ürünlerin çalışamayacağı yerlerde yükseltilmiş zeminler kullanmı halen yaygındır.
Yükseltilmiş zeminin maliyeti, dikey alanı ve verimsizlikleri göz önüne alındığında modüler veri merkezlerini beton zemin üzerine inşa etmek en iyi tercih olacaktır.