Các kiểu thiết kế trung tâm dữ liệu

Quách Tỉnh

Các chuyên gia IT luôn phải tìm hiểu, áp dụng những cách mới để thiết kế cấu trúc cho trung tâm dữ liệu để có được sự hiệu quả, đảm bảo sức chứa lớn và dễ dàng mở rộng mà không gặp rắc rối gì (efficiency, capacity và scalability).

Những ai thấy cách thông thường - sử dụng tủ mạng và đặt máy chủ vào - không hiệu quả nên cân nhắc chuyển sang tủ mạng được thiết kế sẵn, nhóm container và container (engineered rack, pod và container).

Nhiều năm qua, các nhà quản lý trung tâm dữ liệu thường dùng giải pháp đơn giản là tăng số lượng bộ phận của máy chủ (server component) khi cần hoạt động năng suất cao, ví dụ như mua các tủ trần 19 inch và kê vào đó các máy chủ 1-4U. Đây là cách đơn giản và cũng khá dễ hiểu khi khối lượng công việc gia tăng. Nhưng cách này giờ không còn đơn giản như trước.

Hạn chế của tủ trần

Khi các nhà cung tăng mật độ lượng điện tiêu thụ trên thiết bị, đặt nhiều máy chủ vào tủ có thể dẫn tới nhiều vấn đề không ngờ tới. Ví như CPU tốc độ cao chạy có thể rất nóng, trung tâm dữ liệu sẽ phải có biện pháp làm mát phù hợp.

Dùng tủ mạng mà không nghĩ tới cách đặt hệ thống điện hay các bộ phận của máy chủ ra sao có thể dẫn tới những vị trí nóng và rất khó làm mát, từ đó khiến thiết bị nhanh chóng bị hỏng.

Khi ảo hóa được sử dụng ngày càng nhiều, các chuyên gia công nghệ không dùng hệ thống máy chủ, mạng và lưu trữ tách biệt hoàn toàn nữa. Thay vào đó, họ đặt chúng gần nhau, thường là trong cùng một tủ hay thùng máy để có được hiệu năng tốt nhất.

Chính vì đặt như vậy mà việc làm mát lại rất khó. Các công cụ quản lý kiến trúc cơ sở dữ liệu (DCIM - Data Center Infrastructure Management) như nlyte hay Trellis cần phải chạy kịch bản “what if?” (nếu thì) và xác định trạng thái trong tương lai bằng động lực học chất lưu (CFD - Complex Fluid Dynamics) để xem khả năng điểm nào sẽ nóng.

Cách tiếp cận mới trong việc thiết kế trung tâm dữ liệu có thể giúp khắc phục vấn đề này. Ngày càng nhiều nhà cung cấp cho ra đời các tủ mạng đã được thiết kế sẵn với các hàng hay cặp hàng như một mô-đun hoặc tạo một “trung tâm dữ liệu trong hộp” hoàn toàn riêng biệt với chuẩn container để chứa mọi thứ cần thiết để chạy một khối lượng công việc.

Những lý do dẫn đến sập Data Center

Xây dựng trung tâm dữ liệu dạng mô-đun/container

Hệ thống được cấu tạo dưới dạng mô-đun hay còn lại là pod đã được thiết kế sẵn. Cisco là người đi tiên phong với UCS (Unified Computing System), theo sau là sự hợp tác giữa VMware, Cisco và EMC với kiến trúc VCE vBlock. Từ đó, nhiều hãng cũng đưa ra sản phẩm tương tự.

Trung tâm dữ liệu dạng mô-đun

Các trung tâm dữ liệu dạng mô-đun này là giải pháp riêng biệt, đầy đủ với các công cụ quản lý hệ thống, ảo hóa, lưu trữ, mạng, phân phối điện và làm mát. Với hệ thống một hàng, bộ làm mát sẽ nằm trên hàng, còn với hệ thống hàng đôi, chúng sẽ được đặt ở các hành lang làm nóng/lạnh.

Nhưng một vấn đề lớn với hệ thống mô-đun là khi mở rộng sẽ phải làm cả một bước lớn là thêm mô-đun khác hoặc thêm các hệ thống nhỏ như các tủ mạng đã được thiết kế sẵn. Dù thế nào cũng sẽ không dễ dàng.

Cuối cùng là ra đời trung tâm dữ liệu mô-đun/container. Ban đầu các nhà cung cho rằng đây là hệ thống chuyên biệt, dùng trong các trường hợp riêng biệt, như khi trung tâm dữ liệu nhỏ dùng cho một thời gian ngắn, hoặc cần dùng lâu dài nhưng không đủ điều kiện cơ sở vật chất.

Hệ thống dạng container có thể được đưa vào một nơi và chừng nào còn có điện để dùng (đôi khi là nước để làm mát) thì container còn vận hành được. Cuối cùng người ta cũng nhận ra rằng hệ thống dạng container có thể dùng trong thiết kế trung tâm dữ liệu.

Các tủ mạng thiết kế sẵn phù hợp khi cần thay đổi nhỏ, trong khi dạng mô-đun thì linh hoạt hơn nhưng vẫn cần phải xây dựng tại chỗ. Container thì chỉ cần đưa lên xe chở đi, tới nơi thì dỡ xuống, cắm điện và sử dụng.

Trung tâm dạng container

Các công ty như Microsoft kết hợp cả mô-đun và container trong các trung tâm dữ liệu mới nhất của họ. Ở đây, container được dùng cho những công việc cơ bản và cần chạy nhanh còn mô-đun dùng khi cần linh hoạt hơn.

Nâng cấp mô-đun và container

Vấn đề lớn nhất của các hệ thống dạng container là quá cứng nhắc. Nếu muốn thay đổi, sẽ phải gỡ toàn bộ và xây dựng lại. Container có kích thước cố định nên các thiết bị sử dụng cũng rất chuyên biệt. Người quản lý trung tâm dữ liệu sẽ thấy thay cả container bằng cái mới rẻ hơn là sửa lại cái cũ.

Một số nhà cung cấp nhận ra vấn đề này và có giải pháp, ví dụ như cho thuê và khi hết thời hạn thì thay bằng hệ thống mới tương đương, lấy cái cái cũ để tái chế. Intel cũng phát triển container nhiệt độ cao khép kín, tăng khả năng hỏng thiết bị do nóng quá nhưng lại chạy hiệu quả hơn với hệ thống làm mát tối thiểu. Container vận hành trong một thời gian, khi thiết bị hỏng thì được phép over-engineer để lại chạy ở tốc độ ban đầu, rồi thay bằng container mới, cái cũ lại dùng để tái chế.

Tủ mạng được thiết kế riêng, mô-đun và container đều đóng vai trò riêng trong tương lai của trung tâm dữ liệu. Tuổi thọ của các hệ thống dạng tủ mạng tự thiết kế cũng ngày càng ngắn. Các nhà quản lý trung tâm dữ liệu nên xem xét sử dụng nhiều hệ thống mô-đun tích hợp sẵn, lên kế hoạch cách làm mát và vấn đề về sức chứa cho hệ thống một cách hợp lý.

Xem thêm:

Thứ Hai, 05/11/2018 11:45

5 ★ 1 👨 854