रैक के पार सर्वर वितरण का अनुकूलन

हाल ही में, एक सहकर्मी ने मुझसे चैट में पूछा:

- क्या कोई लेख है कि कैसे सर्वर को रैक में ठीक से पैक किया जाए?

मुझे एहसास हुआ कि मैं इससे अनजान हूँ। इसलिए, मैंने अपना पाठ लिखने का फैसला किया।

सबसे पहले, यह डेटा सेंटर (डीसी) सुविधाओं में नंगे धातु सर्वर के बारे में एक लेख है। दूसरे, हम अनुमान लगाते हैं कि बहुत सारे सर्वर (सैकड़ों या हजारों) हैं; लेख कम मात्रा के लिए समझ में नहीं आता है। तीसरा, हम मानते हैं कि रैक में तीन बाधाएँ होती हैं: भौतिक स्थान, प्रत्येक में विद्युत शक्ति, और अलमारियाँ एक दूसरे से सटे पंक्तियों में रहती हैं, इसलिए हम उनमें सर्वर कनेक्ट करने के लिए एक एकल ToR स्विच का उपयोग कर सकते हैं।

मूल प्रश्न का उत्तर उस पैरामीटर पर काफी निर्भर करता है जिस पर हम अनुकूलन कर रहे हैं और बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए हम क्या बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, भविष्य के विकास के लिए हमें कम जगह का उपयोग करना होगा। या हो सकता है कि हमें कैबिनेट की ऊंचाई, प्रति रैक पावर, पीडीयू प्रति सॉकेट्स की संख्या, प्रति स्विच समूह के अलमारियाँ की संख्या (1, 2 या 3 रैक प्रति स्विच), केबल की लंबाई और केबल बिछाने के काम में स्वतंत्रता हो। अंतिम घटक रैक पंक्तियों के अंत के लिए महत्वपूर्ण है जहां हमें दूसरी पंक्ति में केबल खींचने या स्विच में अंडर-उपयोग किए गए बंदरगाहों को छोड़ने की आवश्यकता होती है। पूरी तरह से अलग कहानियां सर्वर चयन और डेटा सेंटर चयन हैं। हमें विचार करना चाहिए कि हमने उन्हें पहले से ही चुना है।

कुछ बारीकियों और विवरणों को समझना अच्छा है, विशेष रूप से, औसत / अधिकतम सर्वर बिजली की खपत और हमारे विक्रेता बिजली कैसे प्रदान करते हैं। इसलिए, यदि हमारे पास 230V 1phase की बिजली की आपूर्ति है, तो एक 32Amps सर्किट ब्रेकर ~ 7kW तक पकड़ सकता है। मान लीजिए कि हम प्रति रैक 6kW के लिए औपचारिक रूप से भुगतान करते हैं। अगर कोई वेंडर हमारी बिजली की खपत को 10 अलमारियाँ प्रति पंक्ति के हिसाब से मापता है, एक भी प्रति के हिसाब से नहीं, और अगर सर्किट ब्रेकर 7kW पर बिजली को सीमित करते हैं, तो हम एक रैक में 6.9kW और दूसरे में 5.1kW का उपयोग कर सकते हैं। यह ठीक और असंदिग्ध होगा।

आमतौर पर, हमारा प्राथमिक लक्ष्य खर्च कम करना है। सबसे अच्छा माप मानदंड स्वामित्व की कुल लागत (TCO) में कमी है। इसमें निम्नलिखित भाग होते हैं:

• CAPEX: डाटा सेंटर इन्फ्रास्ट्रक्चर, सर्वर, नेटवर्क डिवाइस, केबलिंग खरीदना
• OPEX: डीसी किराया, बिजली की खपत, रखरखाव। OPEX जीवनकाल पर निर्भर करता है। यह मान लेना उचित है कि जीवनकाल 3 साल के बराबर है।

हमें पाई के सबसे महंगे हिस्सों का अनुकूलन करना चाहिए। बाकी सभी संसाधनों को शेष संसाधनों का यथासंभव प्रभावी ढंग से उपयोग करना चाहिए।

माना जाता है, हमारे पास एक मौजूदा डीसी, एच इकाइयों की रैक ऊंचाई (उदाहरण के लिए एच = 47), प्रति रैक पावर _रैक (पी _रैक = 6kW) है, और हमने एच = 2 यू दो-यूनिट सर्वर का उपयोग करने का निर्णय लिया है। चलो स्विच, पैच पैनल, केबल प्रबंधकों के लिए रैक से 2 से 4 इकाइयों को हटा दें। फिर हम S _h = राउंडडाउन ((H-2..4) / h) सर्वर को एक रैक में फिट कर सकते हैं (यानी S _h = राउंडडाउन ((47-4) / 2) = 21 सर्वर प्रति रैक)। एस _एच याद करते हैं।

एक साधारण मामले में, सभी सर्वर समान हैं। इसलिए, यदि हम सर्वर द्वारा एक रैक भरते हैं तो हम प्रति सर्वर P P = P _रैक / S _h (P _सर्व = 6000W / 21 = 287W) की औसत शक्ति खर्च कर सकते हैं। हम यहां बिजली की खपत को अनदेखा करते हैं।

आइए एक तरफ कदम बढ़ाते हैं और परिभाषित करते हैं कि पी _{अधिकतम} अधिकतम सर्वर बिजली की खपत क्या है। सीधा, पूरी तरह से सुरक्षित और अत्यधिक अक्षम तरीका यह पढ़ना है कि सर्वर बिजली आपूर्ति इकाई पर एक लेबल क्या कहता है। यहाँ P _{अधिकतम है} ।

एक अधिक जटिल और कुशल दृष्टिकोण सभी घटकों के टीडीपी को लेना और उन्हें योग करना है। यह सही नहीं है, लेकिन हम इसे इस तरह से कर सकते हैं।

आमतौर पर, हम सीपीयू के अलावा घटकों के टीडीपी को नहीं जानते हैं। इसलिए, सबसे सही और सबसे जटिल दृष्टिकोण प्रयोगात्मक रूप से कॉन्फ़िगर किए गए सर्वर को लेना है, इसे लोड करना है, उदाहरण के लिए, / लिनपैक / (सीपीयू और मेमोरी) और / फियो / (डिस्क) द्वारा, और बिजली की खपत को मापें। हमें इस मामले में एक प्रयोगशाला की आवश्यकता है। यदि हम चीजों को गंभीरता से लेते हैं, तो हमें ठंडी गलियारे में गर्म वातावरण बनाना चाहिए क्योंकि उच्च तापमान प्रशंसकों और सीपीयू बिजली की खपत दोनों को प्रभावित करता है। इस प्रकार, हम विशिष्ट लोड के तहत वर्तमान परिवेश के भीतर इस विशेष कॉन्फ़िगरेशन के साथ नमूना सर्वर की अधिकतम बिजली की खपत प्राप्त करते हैं। बस ध्यान रखें कि एक नया फर्मवेयर, सॉफ़्टवेयर संस्करण और अन्य स्थितियां परिणाम को प्रभावित कर सकती हैं।

अब, पी पी पर वापस लौटते हैं और हमें पी _{मैक्स के} साथ इसकी तुलना कैसे करनी चाहिए। यह समझने का सवाल है कि सेवाएं कैसे काम करती हैं और हमारे सीटीओ की नसें कितनी मजबूत हैं।

यदि हम कोई जोखिम स्वीकार नहीं करते हैं, तो हमें यह मान लेना चाहिए कि सभी सर्वर एक साथ अपनी क्षमता का अधिकतम उपभोग करना शुरू कर सकते हैं। इसी समय, डीसी फ़ीड में से एक भी विफल हो सकता है। इन्फ्रास्ट्रक्चर को अभी भी सेवा प्रदान करनी चाहिए। तो, पी _सर्व ≡ पी _{मैक्स} । यह दृष्टिकोण है जब विश्वसनीयता अत्यधिक महत्वपूर्ण है।

यदि CIO न केवल आदर्श सुरक्षा, बल्कि कंपनी के पैसे को भी ध्यान में रखता है, यदि वह पर्याप्त बहादुर है, तो वह यह तय कर सकता है

• हम अपने विक्रेताओं का प्रबंधन करना शुरू करते हैं, विशेष रूप से, हम बिजली की विफलता को कम करने के लिए अपने अपेक्षित उच्च भार की अवधि में किसी भी नियोजित रखरखाव को मना करते हैं
• और या हमारी वास्तुकला हमें एक रैक / पंक्ति / डीसी खोने की अनुमति देती है जबकि सेवाएं संचालन जारी रखती हैं
• और या हम रैक को क्षैतिज रूप से इतनी अच्छी तरह से लोड वितरित करते हैं कि एक एकल कैबिनेट में हमारे सर्वर कभी भी एक साथ अपने सैद्धांतिक अधिकतम उपभोग नहीं करेंगे।

यह लाभप्रद है कि यहां न केवल अनुमान लगाया जाए, बल्कि बिजली की खपत की निगरानी करें और समझें कि कैसे सर्वर सामान्य और चरम भार के दौरान बिजली की खपत करते हैं। इस प्रकार और इसलिए कुछ विश्लेषण के बाद, सीआईओ का कहना है कि:
"मैं आदेश देता हूं कि सभी सर्वर अधिकतम बिजली खपत का अधिकतम औसतन एकल सर्वर अधिकतम खपत की तुलना में बहुत कम है।" इसे P _{सर्व करें} = 0.8 * P _{अधिकतम}

और फिर 6kW का एक रैक P _{अधिकतम} = 375W के 16 सर्वर नहीं बल्कि P _{सर्व के} 20 सर्वर = 375W * 0.8 = 300W को समायोजित कर सकता है। यानी 25% अधिक सर्वर। यह एक वास्तविक अर्थव्यवस्था है क्योंकि हमें 25% कम रैक की आवश्यकता है। और हम रैक पीडीयू, स्विच और केबल बिछाने पर बचा सकते हैं। समाधान का एक गंभीर नुकसान निरंतर जांच करने की आवश्यकता है कि हमारी धारणाएं अभी भी मान्य हैं। हमें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि एक नया फर्मवेयर प्रशंसक संचालन और बिजली की खपत को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलता है, विकास टीम ने सर्वर को अधिक कुशलता से उपयोग करना शुरू नहीं किया (इसका मतलब है कि वे उपयोग और बिजली की खपत को बढ़ाने में कामयाब रहे)। तब दोनों प्रारंभिक धारणाएं और निष्कर्ष गलत हो जाते हैं। तो, यह जिम्मेदारी से स्वीकार किए जाने का जोखिम है। या जोखिम से बचा जा सकता है और फिर कंपनी स्पष्ट रूप से कम भार वाले रैक के लिए भुगतान करती है।

एक महत्वपूर्ण नोट: यदि संभव हो तो क्षैतिज रूप से रैक भर में विभिन्न सेवाओं के सर्वर को वितरित करने का प्रयास करना लायक है। मामलों से बचने के लिए आवश्यक है जब सेवा के लिए सर्वर का एक गुच्छा आता है और "घनत्व" में सुधार के लिए खड़ी अलमारियाँ में स्थापित किया जाता है (सिर्फ इसलिए कि इस तरह से करना आसान है)। वास्तव में, यह उस स्थिति की ओर जाता है जब एक रैक समान लो-लोड सर्वर से भरा होता है जबकि सभी अत्यधिक लोड एक दूसरे में रहते हैं। जब लोड प्रोफ़ाइल समान होती है, और सभी सर्वर उच्च लोड के कारण एक साथ समान रूप से उपभोग करना शुरू करते हैं, तो दूसरा रैक खोने की संभावना बहुत अधिक हो जाती है।

चलो रैक में सर्वर वितरण पर वापस आते हैं। हमने मंत्रिमंडलों और शक्ति सीमाओं में भौतिक बाधाओं पर विचार किया। अब नेटवर्क पर विचार करते हैं। कोई N = 24/32/48-पोर्ट स्विच (48-पोर्ट ToR स्विच मानकर) का उपयोग कर सकता है। सौभाग्य से, इतने सारे विकल्प नहीं हैं यदि हम ब्रेक-आउट केबल की उपेक्षा करते हैं। हम हर एक रैक में एक स्विच के विकल्प पर विचार करते हैं, प्रति समूह दो स्विच या प्रति समूह तीन अलमारियाँ (आर _नेट )। मेरा मानना ​​है कि समूह तीन नहीं होना चाहिए। अन्यथा, यह केबल बिछाने के मुद्दों की ओर जाता है।

इसलिए, हम प्रत्येक नेटवर्क परिदृश्य (1, 2 या 3 रैक प्रति समूह) के लिए रैक भर में सर्वर वितरित करते हैं।

एस _रैक = मिनट (एस _एच , राउंडडाउन (पी _रैक / पी _सर्व ), राउंडडाउन (एन / आर _नेट ))

इस प्रकार, दो रैक परिदृश्य का एक समूह है

S _रैक ² = मिनट (21, राउंडडाउन (6000/300), राउंडडाउन (48/2)) = मिनट (21, 20, 24) = 20 सर्वर प्रति रैक

इसी तरह, हम अन्य परिदृश्यों की गणना करते हैं:

एस _रैक ¹ = 20

एस _रैक ³ = 16

हम लगभग हो चुके हैं। हमें सभी सर्वरों को वितरित करने के लिए रैक की कुल मात्रा की गणना करनी चाहिए (S 1000 सर्वर होने दें):

आर = राउंडअप (एस / (एस _रैक * आर _नेट )) * आर _नेट

आर ₁ = राउंडअप (1000 / (20 * 1)) * 1 = 50 * 1 = 50 रैक

आर ₂ = राउंडअप (1000 / (20 * 2)) * 2 = 25 * 2 = 50 रैक

आर ₂ = राउंडअप (1000 / (16 * 3)) * 3 = 21 * 3 = 63 रैक

फिर हमें रैक की संख्या, आवश्यक स्विच, केबल बिछाने, आदि के आधार पर प्रत्येक विकल्प के लिए TCO की गणना करनी चाहिए। हम सबसे कम TCO वाले परिदृश्य को चुनते हैं। लाभ!

कृपया ध्यान दें कि परिदृश्य 1 और 2 के लिए रैक की संख्या समान है, इसलिए TCO दो बार स्विच की कम मात्रा और 2 के परिदृश्य के लिए लंबे समय तक केबल के कारण अलग है।

पुनश्च यदि प्रति रैक या रैक ऊंचाई प्रति शक्ति भिन्न हो सकती है, तो परिवर्तनशीलता बढ़ जाती है। लेकिन विकल्पों को ब्रूट-बल द्वारा उपरोक्त विधि में चयन को कम किया जा सकता है। अधिक परिदृश्य होंगे, लेकिन उनकी मात्रा सीमित होगी। हम 1kW के चरणों में प्रति रैक शक्ति बढ़ा सकते हैं, और एक सीमित संख्या मानक रैक प्रकार हैं: 42U, 45U, 47U, 48U। यह डेटा टेबल मोड में एक्सेल के व्हाट-इफ विश्लेषण का उपयोग करने के लिए सहायक हो सकता है। हमें परिणामी तालिका को देखना चाहिए और सबसे अच्छा विकल्प चुनना चाहिए।