Durante gli scorsi mesi e' stato redatto il "Modello di Progetto di massima Centro Tier 2", a cura dei referees del calcolo LHC e la Commissione Calcolo e Reti INFN. Questo documento evidenzia gli impegni e le problematiche che devono essere affrontate nel periodo 2006/2010. Sia dunque considerato una guida utile in fase di progettazione di un Tier 2, realizzazione che avra' un impatto considerevole in termini di risorse umane e di infrastruttura in quelle sedi INFN che ospiteranno le risorse di calcolo e di storage nei prossimi anni.

Sale calcolo

Negli ultimi anni si e' consolidata la realizzazione di farm di calcolo basata su server rack-mounted. L'alloggiamento di numerosi server in armadi rack standard 19" necessita di adeguate soluzioni per la distribuzione dell'alimentazione elettrica e per il trattamento del calore generato. 

Nelle installazioni ad alta densita e' assai facile il superamento di 3 KW/mq, valore oltre il quale il tradizionale condizionamento sottopavimento diviene insufficiente.

Considerando alcuni dati dichiarati nel corso di una gara INFN, secondo i quali un worker node 1U con dual Xeon 3.6GHz consuma 226 W,  un rack da 42U con installati 35 server, uno switch di rete e un KVM switch  rappresenta un carico di oltre 8 KW.

Se il sistema tradizionale con aria fredda proveniente da sottopavimento non e' piu' sufficiente a garantire il corretto funzionamento dei nodi di calcolo, si deve predisporre una canalizzazione forzata dei flussi di aria fredda e/o di rimozione dell'aria riscaldata.

L'adozione di apposite porte ventilanti, installabili su rack preesistenti, permette l'aspirazione dall'interno del rack dell' aria calda e l'immediato raffreddamento. Questa soluzione permette la gestione, per ogni singolo rack, di un carico termico fino a circa 8 KW.

Nel caso all'interno degli armadi siano presenti apparati di calcolo di tipo blade server, considerando alcuni dati relativi agli assorbimenti e alle occupazioni di spazio, potremmo avere in 35 U oltre 18 KW

Per trattare i carichi termici (in continuo aumento) all'interno dei data center, e' necessario un raffreddamento adeguato e di precisione, in grado di evitare la stratificazione di aria a diverse temperature o la creazione di sacche di calore intenso. Una soluzione, adottata da alcune ditte specializzate, e' ridurre distanza tra le fonti di calore e i sistemi di rimozione dello stesso, evitando il mescolamento dei flussi di aria calda e fredda.

Nel corso degli ultimi mesi abbiamo avuto alcuni contatti con ditte che hanno interessanti proposte tecniche, in grado di ospitare carichi termici elevati. Le soluzioni dei tre produttori sono di tre tipi, differenziandosi per l'approccio al trattamento del calore prodotto dai server. In alcuni casi le soluzioni sono caratterizzate da una altissima integrazione dei sistemi di alimentazione, condizionamento e monitoring, offrendo la possibilita' di  installare le proprie risorse informatiche in armadi rack ad altissima affidabilita'. La modularita' e la scalabilita' sono altresi' caratteristiche importanti, che i tre produttori perseguono our adottando tecnologie e soluzioni diverse.

La APC realizza una struttura "a corridoio caldo": una doppia fila di rack, chiusa in altezza, delimita un plenum dove il caldo prodotto dai server ospitati in rack-utenza rimane circoscritto per essere trattato da unita' di condizionamento (equivalenti, per dimensione, a 3 rack-utenza), ognuna capace di trattare fino a 50 KW. La sala nella quale e' ospitata questa struttura e' ad una temperatura di 22-24 gradi centigradi, mentre nel plenum la temperatura non  supera i 35 gradi centigradi.

La Kuerr costruisce armadi autonomi condizionati. Questa soluzione puo' essere ospitata in un ambiente non condizionato, in quanto non comporta alcun impatto termico. Il caldo prodotto dai server rimane all'interno della struttura, che raffreddera' il flusso dell'aria calda prodotta veicolandolo in un percorso interno. Il fluido utilizzato dalla batteria di scambio e' acqua refrigerata, prodotta da un chiller. Esistono soluzioni (non upgradabili) da 10, 15 e 22 KW.

La Liebert-Hiross ha una soluzione molto simile alla precedente: la struttura minima e' rappresentata da un armadio-condizionante e un armadio-utenza. Il flusso dell'aria calda prodotta dai server viene spinto lungo un percorso forzato, fino ad attraversare una batteria di scambio, che lo raffreddera' fino ad una temperatura di circa 20 gradi centigradi, per essere immesso sul frontale dei server. E' una soluzione che consente una certa "modularita'", poiche' un armadio-condizionante puo' trattare un carico termico fino a 20 KW, suddivisibile su piu' rack-utenze. Per la refrigerazione, il sistema e' basato su "espansione diretta"

Nello studio della planimetria della sala macchine e' opportuno considerare le dimensioni di ingombro e delle zone di rispetto, che devono essere riservate. Nella immagine sono riportati (non in scala), solo come esempio, alcuni dati dimensionali per la soluzione Liebert-Hiross:

E' opportuno ricordare che tra le soluzioni proposte  una comune caratteristica e' rappresentata dal peso elevato. Nel caso si intenda realizzare una sala macchine con pavimento sopraelevato, oltre alle considerazioni relative alla soletta del solaio, deve essere evidente che si colloca in rack che gia' pesano 300 Kg un ulteriore "fardello" costituito da 35 server, ognuno pesante 10-12 Kg..

News

Il 3 e 4 Ottobre, presso la sezione INFN di Padova, si terra' una "due-giorni" sulle problematiche infrastrutturali relative alla progettazione di sale macchine ad alta densita', come quelle previste per i Tier 2. Ulteriori informazioni alla url

http://www.pd.infn.it/calcolo/tecnoinfra/index.html