Rack güç bütçesi ve soğutma planlaması

Bir rack’e kaç sunucu sığacağını belirleyen şey çoğu zaman U sayısı değil, güçtür. Yarısı boş duran ama beslemesi sınırda çalışan rack’ler, tam tersine U’su dolu ama güç bütçesi fazlasıyla yeten rack’lerden daha fazla sorun çıkarır. Bu yazıda bir rack’in güç ve soğutma ihtiyacını gerçekçi biçimde nasıl hesaplayacağınızı anlatıyoruz.

Etiket değeri ile gerçek tüketim

Sunucu güç kaynaklarının üzerindeki değer (nameplate) o kaynağın verebileceği en yüksek gücü gösterir, sunucunun çektiği gücü değil. 800 W’lık iki PSU’ya sahip bir sunucu, yapılandırmasına ve yüküne göre bunun çok altında çalışabilir. Bütçeyi etiket değerleriyle yapmak, gereğinden fazla güç kiralamaya ve rack’i yarı boş kullanmaya yol açar.

Öte yandan boşta ölçülen değerle bütçe yapmak da hatalıdır. Doğru referans, cihazın gerçekçi en yüksek yük altındaki tüketimidir. Bunu öğrenmenin birkaç yolu var:

• Ölçüm: Akıllı PDU’lar priz ya da faz bazında akım gösterir. Cihazı yük testi altında (ör. stress-ng ile CPU ve bellek yükü) çalıştırıp değeri kaydedin.
• BMC/IPMI: Çoğu sunucu anlık ve en yüksek güç tüketimini raporlar:

ipmitool dcmi power reading

• Üretici hesaplayıcıları: Sunucu üreticilerinin güç hesaplama araçları, belirli işlemci, disk ve bellek kombinasyonu için tahmini tüketim verir. Satın almadan önce planlama yapıyorsanız en iyi kaynak budur.

Ölçtüğünüz en yüksek değerin üzerine %10–20 pay eklemek, yazılım güncellemeleri, yeni iş yükleri ve fan hızlarındaki değişimler için makul bir tampon sağlar.

A+B besleme ve %50 kuralı

Yedekli beslemede rack’e iki bağımsız hat gelir: A ve B. Çift PSU’lu cihazların bir kaynağı A’ya, diğeri B’ye bağlanır. Normal çalışmada yük iki hat arasında kabaca eşit paylaşılır. Bir hat kesildiğinde ise tüm yük diğer hatta biner.

Buradan çıkan kural şu: A+B beslemede toplam yük, tek bir hattın güvenle taşıyabileceği değeri geçmemelidir. Pratikte bu, normal çalışmada her hattın kapasitesinin en fazla yarısını kullanması anlamına gelir. Her iki hattın da %70 yüklü olduğu bir rack kâğıt üzerinde çalışır, ama ilk kesintide kalan hat %140 yüke çıkar ve sigorta atar; yedeklilik tam ihtiyaç duyulduğu anda ortadan kalkar.

Buna ek olarak, sürekli yükte sigortanın nominal değerinin tamamını kullanmamak yaygın bir uygulamadır. Birçok tesis, hat kapasitesini nominal değerin %80’i üzerinden hesaplar. Tesisinizin hangi kuralı uyguladığını mutlaka sorun.

Tek PSU’lu cihazlar için ayrı bir not: bunlar yalnızca bir hatta bağlanabildiği için yedekli değildir. Gerekirse rack içi otomatik transfer anahtarı (ATS) kullanılabilir, ama ATS’nin kendisi de bir arıza noktasıdır.

Örnek hesap

Tek fazlı, 230 V, 16 A bir hattın görünür gücü 230 × 16 = 3.680 VA’dır. Modern sunucu PSU’larının güç faktörü 1’e yakın olduğundan, bu hesaplamada VA ile W’yi yaklaşık eşit kabul ediyoruz. %80 kuralıyla kullanılabilir kapasite yaklaşık 2,94 kW olur.

Şimdi ölçülmüş en yüksek değerlerle bir rack planlayalım:

%15 büyüme payıyla hedef yük yaklaşık 4,7 kW. A+B beslemede bu yükün tamamını tek hattın taşıyabilmesi gerekir:

• 16 A hat: 2,94 kW kullanılabilir kapasite, yetersiz.
• 32 A hat: 230 × 32 = 7.360 VA, %80 ile yaklaşık 5,89 kW, yeterli.

Normal çalışmada her 32 A hat yaklaşık 2,35 kW taşır; bu, kullanılabilir kapasitenin %40’ı civarındadır. Bir hat kesildiğinde diğeri 4,7 kW ile yaklaşık %80’e çıkar ve sınırın içinde kalır.

Aynı yükü iki adet 16 A A+B çiftiyle (toplam dört hat) karşılamak da mümkündür, ancak bu durumda cihazları iki PDU çifti arasında dengeli dağıtmanız ve her çifti ayrı ayrı %50 kuralına göre kontrol etmeniz gerekir.

Soğutma: gücün öbür yüzü

Rack’e giren elektrik enerjisinin neredeyse tamamı ısıya dönüşür. Dolayısıyla güç bütçesi aynı zamanda soğutma bütçesidir: 1 W yaklaşık 3,412 BTU/saat ısı demektir. Örneğimizdeki 4,1 kW’lık rack saatte yaklaşık 14.000 BTU ısı üretir.

Bu ısının verimli uzaklaştırılması için temel ilke, soğuk ve sıcak havanın karışmamasıdır.

Sıcak koridor / soğuk koridor

Rack sıraları karşılıklı dizilir: ön yüzler soğuk koridora, arka yüzler sıcak koridora bakar. Cihazlar havayı önden alır, arkadan verir. Koridor kapatma (containment) uygulanan tesislerde bu ayrım fiziksel olarak da sağlanır.

Bu düzenin bozulduğu tipik durumlar:

• Ters hava akışlı cihazlar: Bazı switch’ler varsayılan olarak havayı port tarafından arkaya ya da arkadan öne üfler. Switch’i port tarafı arkaya bakacak şekilde monte ediyorsanız, doğru hava yönüne sahip fan ve PSU modülünü seçtiğinizden emin olun.
• Yan akışlı cihazlar: Havayı yandan alan cihazlar için hava yönlendirme kitleri kullanın.

Blanking panel

Rack’teki boş U’lar, sıcak koridordaki havanın rack içinden soğuk tarafa geri dolaşmasına izin verir. Bu geri dolaşım, özellikle rack’in üst kısmındaki cihazların beklenenden sıcak hava emmesine neden olur. Her boş U’yu blanking panel ile kapatmak, en ucuz ve en etkili soğutma iyileştirmesidir. Aynı mantıkla kablo geçiş boşluklarında fırçalı geçiş elemanları kullanın.

Ölçüm

Sıcaklığı oda ortalamasıyla değil, cihazın hava girişinde değerlendirin. ASHRAE’nin önerdiği giriş sıcaklığı aralığı 18–27 °C’dir. Rack önünde alt, orta ve üst seviyelerde ölçüm yapmak, geri dolaşım sorunlarını hızla gösterir. Çoğu sunucunun BMC’si giriş sıcaklığını da raporlar:

ipmitool sdr type Temperature | grep -i inlet

Kontrol listesi

• Her cihaz için ölçülmüş ya da üretici aracıyla hesaplanmış en yüksek tüketim.
• %10–20 büyüme payı.
• A+B’de toplam yükün tek hat kapasitesini aşmaması.
• Tesisin sürekli yük kuralı (%80 vb.) netleştirildi mi?
• Tüm çift PSU’lu cihazlar gerçekten A ve B’ye ayrı bağlı mı?
• Hava akış yönleri koridor düzeniyle uyumlu mu?
• Boş U’lar blanking panel ile kapatıldı mı?

Colocation planlarken bu hesabı önceden yapmak, hem doğru güç paketini seçmenizi hem de ilk arızada sürprizle karşılaşmamanızı sağlar. Colocation sayfasında rack ve güç seçeneklerini inceleyebilirsiniz. Güç bütçesi bir kez yazılı hale geldiğinde, rack’e eklenen her yeni cihaz basit bir toplama işlemine dönüşür.