Cose da sapere sul sistema di alimentazione dei data center

L'alimentazione dei data center è un elemento essenziale nella progettazione e nella gestione dei data center. Una semplice interruzione di corrente può essere un grande disastro che provoca gravi conseguenze, soprattutto perché sempre più aziende si rivolgono ai servizi di colocation e alle soluzioni cloud e il numero di data center è in aumento. Un sistema di alimentazione e distribuzione affidabile è indispensabile per mantenere l'efficienza e la sicurezza di un data center e ridurre al minimo le perdite economiche. Questo post è dedicato a chi vuole conoscere il sistema di alimentazione nei data center, le ragioni delle interruzioni di corrente e i metodi per affrontarle.

Come scorre l'energia nei data center

Il sistema di alimentazione e distribuzione è uno dei sottosistemi più importanti di un data center. Facilitato da diverse apparecchiature, il sistema può variare in base alle dimensioni e alla scala del data center.

C'è un sistema di classificazione a quattro livelli per determinare l'affidabilità dei data center, dal livello I al livello IV. Il livello I è solitamente destinato alle piccole imprese, mentre il data center di livello IV è tipicamente utilizzato dalle aziende che forniscono gruppi elettrogeni aggiuntivi per ottenere la ridondanza. La figura seguente illustra in modo semplificato un data center di livello IV per mostrare il sistema di alimentazione del data center.

Figura 1: Sistema di alimentazione elettrica in un data center

In genere, l'energia proveniente dalla rete elettrica può essere estremamente elevata. Un trasformatore riduce le alte tensioni a livelli di sicurezza attraverso switch automatici di trasferimento (ATS). Poiché i fornitori di elettricità non possono garantire sempre e ovunque un'alimentazione perfetta e l'accesso ridondante alla rete elettrica non è possibile, almeno un generatore di backup diesel o a gas è collegato ai data center per fornire fonti di alimentazione di riserva per il supporto dei server o di altre apparecchiature del data center. Una volta interrotta l'alimentazione, gli switch di trasferimento segnalano l'accensione dei generatori di backup, in modo da fornire l'alimentazione alle apparecchiature del data center.

Tuttavia, l'accensione del generatore e l'erogazione della piena potenza richiedono un po' di tempo. Il gruppo di continuità (UPS) svolge il ruolo di fonte di alimentazione di riserva per colmare il divario di tempo. Per maggiori dettagli sul gruppo di continuità, è possibile consultare Cos'è il gruppo di continuità o UPS. In genere esiste un pannello di bypass di manutenzione (MBP) che consente all'UPS di funzionare in modalità di bypass di manutenzione e di non interrompere il carico quando l'alimentazione viene rimossa dal sistema per la manutenzione. In definitiva, l'alimentazione viene cablata all'unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU), che è collegata a una serie di pannelli di alimentazione remoti (RPP). Quindi le diverse PDU del rack vengono inserite nelle diverse scatole di uscita degli RPP come parte della catena di alimentazione ridondante. Ecco come funziona il sistema di alimentazione.

Motivi dell'interruzione di corrente nei data center

Il guasto al sistema di alimentazione nel data center può verificarsi sotto forma di arresto del sistema, perdita di dati, riscaldamento del trasformatore, arresto del danno o altro. Questi fenomeni possono innescare una catena di eventi senza precedenti, con conseguente grave perdita del data center. Come può verificarsi un'interruzione di corrente in un sistema di alimentazione e distribuzione? Possono essere ricondotti a fattori naturali, quali fulmini atmosferici o guasti hardware, nonché a disastri provocati dall'uomo, tra i quali i fattori umani costituiscono una buona parte delle cause di interruzione dell'alimentazione. Di seguito sono elencati alcuni fattori umani comuni che causano interruzioni di corrente nei data center.

Stima imprecisa della capacità di alimentazione dei data center

La stima imprecisa delle capacità di alimentazione dei data center avviene durante il processo di progettazione degli stessi. Si può arrivare a due estremi: sottoutilizzo della capacità di alimentazione o richieste superiori all'alimentazione. La sovrastima della capacità può portare a una capacità inutilizzata, il che significa che il data center sosterrà gli eccessivi costi di installazione e manutenzione delle apparecchiature per tutto il suo periodo d'uso. Mentre la sottostima della capacità di alimentazione richiesta può causare interruzioni dell'alimentazione quando le apparecchiature IT affamate di energia e il consumo di energia crescono.

Scelta inadeguata delle apparecchiature di alimentazione per data center

La scelta impropria delle apparecchiature di alimentazione è legata al fattore di stima sopra menzionato. Per tenere il passo con la crescita del business, molti data center stanno distribuendo sempre più server ad alta densità, spingendo il sistema di distribuzione dell'energia ad avvicinarsi alla capacità di picco. Quando si sottostima o si sovrastima il carico di energia, le apparecchiature di alimentazione con valori di tensione non corretti influenzano il normale funzionamento dei data center. Ad esempio, una mancata corrispondenza tra il valore della tensione di alimentazione dell'UPS e quello del server porterà al sovraccarico e allo spegnimento dell'UPS. D'altra parte, a volte i clienti vengono fuorviati dalla pubblicità di alcuni fornitori di apparecchiature elettriche, trascurando l'effettivo controllo dell'affidabilità. I problemi di qualità o l'imprecisione dell'indice di prestazione massima si ripercuotono sul sistema di distribuzione dell'energia.

Progettazione irrazionale del sistema di alimentazione dei data center

Un progettazione e costruzione dei sistemi di alimentazione irrazionali presentano delle insidie che possono innescare un pericolo nascosto. Se il progetto prevede la connessione di più apparecchiature a un unico punto della linea di alimentazione, può verificarsi un'interruzione dell'alimentazione a causa del carico eccessivo. Ad esempio, se c'è una sola PDU collegata a più componenti ad alta potenza, il sistema di alimentazione del data center smetterà di funzionare quando la singola PDU si romperà. Anche un cablaggio scadente può causare un guasto al sistema. Se la lunghezza del cavo non è adeguata ai requisiti per mantenere le normali prestazioni dell'apparecchiatura o se la disposizione è sbagliata, si può verificare un surriscaldamento che porta all'arresto del sistema.

Come prevenire i guasti del sistema di alimentazione nei data center?

Poiché l'affidabilità del sistema di alimentazione è molto importante per i data center, come possiamo garantire un'alimentazione di alta qualità? Ecco alcuni suggerimenti per prevenire i guasti del sistema di alimentazione nei data center.

Valutare con precisione la propria capacità di alimentazione

Spesso è una delle prime domande che vengono poste quando si progetta un data center: "Qual è la capacità di alimentazione per la durata prevista del data center?". In genere, la durata di vita di una tipica struttura di data center copre diverse generazioni di apparecchiature IT. Pianificare la capacità del data center e allineare i requisiti di alimentazione delle apparecchiature IT con la capacità delle apparecchiature di alimentazione diventa di vitale importanza per l'efficacia del data center. Il primo passo per valutare l'attuale capacità di alimentazione è capire il fabbisogno energetico delle apparecchiature IT, del sistema di raffreddamento, dell'illuminazione e dei carichi di potenza critici. Con la crescente adozione di dispositivi ad alta potenza, il consumo medio di energia sta aumentando. I manager devono fornire sempre più capacità di alimentazione del data center al rack delle apparecchiature IT, motivo per cui si assiste all'impiego di un numero sempre maggiore di PDU per rack.

Progettare un sistema di alimentazione adeguato alle vostre esigenze

Dopo aver valutato con precisione i requisiti di capacità energetica del data center, si passa alla fase di equipaggiamento del data center con le apparecchiature appropriate. Un sistema di alimentazione adeguato ridurrà al minimo il rischio di interruzione dell'alimentazione. Per supportare la ridondanza, si suggeriscono componenti a doppia alimentazione, come le doppie PDU. Inoltre, occorre tenere conto delle correnti armoniche generate dalle apparecchiature IT. Per attenuare l'effetto delle correnti armoniche si possono applicare trasformatori di isolamento.

Mantenere una manutenzione regolare delle apparecchiature del data center

L'ispezione fisica quotidiana delle apparecchiature elettriche e informatiche è un processo necessario per garantire che tutti i sistemi siano in ottime condizioni di funzionamento. Ad esempio, la manutenzione regolare dei gruppi di continuità e delle batterie è essenziale per ridurre al minimo la possibilità di problemi di interruzione dell'alimentazione. Identificare i cambiamenti nell'infrastruttura per non perdere alcuni dettagli che faranno una grande differenza per l'intero sistema, riducendo la quantità di energia elettrica utilizzata e prolungando la durata di vita delle apparecchiature, in modo da evitare i costi di manodopera e di sostituzione delle attrezzature.

Stabilità del sistema elettrico: La preparazione è fondamentale

Assicurarsi che il data center abbia un sistema di alimentazione solido è fondamentale per facilitare il buon funzionamento dell'azienda. Alcuni dei problemi del sistema di alimentazione dei data center possono essere controllati adottando le misure discusse sopra. Pertanto, è importante adottare una preparazione efficace per il sistema di alimentazione, riducendo i rischi il più possibile, con conseguente aumento della competitività e maggiori profitti per l'azienda.