To our Podcasts

Koel uw datacenter met buitenlucht!

In het kader van innovaties op het gebied van datacenter koeling is zojuist een nieuwe bevinding gedaan: Koeling is niet nodig. Intel heeft afgelopen jaar een test uitgevoerd met twee productie datacenters, een met AC en een waarin werd geventileerd met onbehandelde buitenlucht. het resultaat is schokkend als je van Airconditioners houd. Het experiment Intel wilde zien wat er zou gebeuren als aan een paar van de gangbare aannames zou worden getornd. Deze waren:

  • De inlet temperatuur voor servers moet op/rond de 20 graden worden gehouden
  • De luchtvochtigheid mag niet te laag of te hoog zijn
  • De luchtzuiverheid moet geoptimaliseerd zijn
  • Dit alles om de hardware te beschermen Intel richtte twee ‘datacenters’ van ~50 vierkante meter in met elk 8 racks met daarin in totaal 448 blade servers. Elk datacenter gebruikte 2KW per vierkante meter (200 W/Sqft) of 100 Kw in totaal. Deze units werden ingezet als productie servers voor een amerikaans CMS bedrijf met een gemiddelde belasting van 90%. De ene unit werd gekoeld met een industrieele direct expansion (DX) AC (CRAC in de afbeelding), de andere door middel van ventilatie en waar nodig DXAC (Vent.). Tevens werd de buitelucht gefilterd met een standaard (grofmazige) filter. Deze setup draaide 10 maanden in een gematig klimaat. Het temperatuur bereik De high perfromance high density servers (~230 W per blade) ontvangen doorgaans een lucht toevoer van rond de 20 graden, die door de balde met 32 graden wordt verhoogd tot 52 graden. In de gangbare situatie waarin de lucht intern circuleert betekend dit dat de AC deze lucht weer 32 graden in temperatuur moet verlagen. Dit vergt doorgaans een vergelijkbaar vermogens budget, de reden waarom datacenters zoveel energie gebruiken. Als we de temperatuur niet op exact 20 graden maar in een range van 20 tot 32 graden zouden laten fluctueren, dan betekend dit dat een AC veel minder zou hoeven te werken. De hardware specificaties laten het toe, dus Intel deed de test. In het CRAC gekoelde datacenter werd de lucht op 20 graden gehouden, in het geventileerde datacenter werd deze binnen het bereik gehouden. Dat betekende dat op warme dagen de temperatuur van de toevoerlucht tot 32 graden kon oplopen. Als de toevoerluchttemperatuur daalde onder de 20 graden dan werd deze bijgewarmd met warme lucht uit het datacenter. Het luchtvochtigheids bereik In het CRAC datacenter werd de luchtvochtigheid bewaakt door de CRAC. Normaal gesproken word een luchtvochtigheid nagestreefd tussen de 40% en 55% om schade door statische electriciteit of kortsluitingen te voorkomen. In de geventileerde variant werd geen luchtvochtigheids conditionering toegepast. Hierdoor schommelde deze soms wild, maar enige negatieve gevolgen hiervan bleken niet significant. Luchtzuiverheid In het CRAC datacenter werd de lucht gefilterd zoals gebruikelijk. In het geventileerde datacenter werd slechts een standaard luchtfilter gebruikt. Fijne deeltjes konden zodoende met de buitenlucht het datacenter binnenstromen. Dit resulteerde in zichtbare stof ophoping. Ten behoeve van het experiment werd dit alles zo gelaten. Server falen De primare functie van een koeling en ventilatie systeem van een datacenter is om het functioneren van de hardware te garanderen. Oververhitting leidt tot het uitvallen van capacitiet, en om deze te garanderen wordt gekoeld, bevochtigd en gezuiverd. In dit experiment van Intel blijkt dat de temperaturen waaronder hardware betrouwbaar kan functioneren beduidend hoger liggen dan wordt aangenomen. Intel vergelijkt de de defect percentages (server blades) van de eigen data centers 3.83%, het CRAC ‘datacenter’ 2.45% , en het geventileerde ‘datacenter’ 4.46% een toename van 16% (in de periode van 10 maanden). Energie Het energiegebruik van het geventileerde datacenter verschilt dramatisch van dat met de standaard CRAC opzet. Dit komt doordat een groot deel van het energiebudget in een datacenter opgaat aan koeling en aanverwante voorzieningen. Voor elke Watt die servers gebruiken gaan twee Watts verloren aan koeling en het omvormen en stabiliseren van de electriciteitstoevoer. Intel berekent dat in hun geval de geventileerde variant een besparing van 67% op het energie gebruik voor de koeling zou opleveren. De in het experiment gebruikte setup zou met 7ct per Kwh en met een koeling energie gebruik= server energie gebruik aanname al een besparing van rond de 60.000 Euro op jaarbasis opleveren. Haken en ogen De geschetste situatie is niet nieuw, SUN werkt al enige tijd met een hogere temperatuur in nieuwe datacenters (video). De vraag is wel wat de servers doen als ze falen. In niet homogene datacenters is het van belang te weten waar de grenzen liggen mbt de luchtstromen door het datacenter. Hot spots die in een datacenter dat op 20 celsius wordt gehouden voorkomen zullen serieuzer zijn. het loont dus de moeite om, als buitenlucht ventialtie wordt overwogen, te onderzoeken wat de stel temperaturen moeten zijn. CFD modelling kan hier uitkomst bieden. Conclusie Het rapport van Intel laat zien dat de geforceerde koeling slechts tot een marginale toename in hardwarebetrouwbaarheid leidt die de hiervoor gemaakte kosten in veel gevallen niet rechtvaardigd. Het is in ieder geval interessant om te onderzoeken hoe de CRAC unit moet worden afgesteld, en wat de impact van het vergroten van het temperatuur bereik is in termen van hotspots, hardware falen en energie verbruik.
  • Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *