차세대 데이터 센터 : 전력 소비 늘어 새로운 디자인 접근 방법 도입돼야
대부분의 기업들이 직면한 과제는 어떻게 업그레이드하느냐이다. 과거의 데이터 센터는 평방 피트당 많은 전력을 소비하는 현재의 서버와 스토리지, 네트워킹 장비에 적합하지 않으며 새로운 센터 건축에는 엄청난 비용이 수반된다.
대부분의 기업들에게 선택의 여지는 거의 없다. 폭발적으로 증가하는 데이터를 새롭고 보다 복잡한 방법으로 보관 및 처리해야 하는 필요성은 논쟁의 여지가 없으며 서버 통합과 스토리지 관리의 가치가 높아지는 동시에 무어의 법칙이 목전에 와 있으며 리모델링이나 새로운 데이터 센터의 건립이 요구된다.
다음 중 귀사의 현재 데이터센터 시설에 해당되는 것은?
현재 요구 사항을 뛰어넘는 수준 7%
거의 용량 한계에 다다름 18%
성장의 여지가 있음 47%
용량을 넘어섬 5%
현재 요구 사항을 만족시키는 데이터 센터가 아닌 시설을 사용하고 있음 23%
출처: NWC 2006 엔터프라이즈 데이터 센터 설문조사
전력 및 냉방 시스템이 주요 관심 사항이지만 공간 제약 문제에 대해 물어보았을 때 두 가지 흥미로운 점이 나왔다.
먼저, 절반 가까운 응답자들이 기존 설비를 확장할 충분한 여지가 있다고 밝혔다. 이는 우리가 예상한 결과였다. 서버와 스토리지 시스템은 공간이 적더라도 설치가 가능하기 때문에 단순한 플로어 공간을 증가시키는 것은 데이터 센터 향상의 추진 요인이 아니다. 우리가 예상치 못했던 것은 응답자의 약 4분의 1이 데이터 센터가 자신들의 요구 사항에 적합하지 않은 설비를 사용하고 있다고 밝힌 것이다.
아마도 이들은 작은 업체 소속이거나 원격지에 있는 설비에 대해 언급한 것처럼 보인다. 30대 정도나 1U 시스템에 충분한 전력 공급 장치와 냉방 시스템을 갖춘 냉장고 크기의 시스템인 '박스 형태의 데이터 센터' 제품을 지칭한 것으로 생각된다.
이러한 수치는 데이터 센터의 통합을 추진하는 요인이 무엇인지를 암시해주고 있다. 규제와 보안, 확장성과 가용성에 이르는 다양한 고려 사항으로 인해 부서별로 분산되어 있었고 원격지에 있던 서버를 데이터 센터로 되돌려 시스템을 더욱 효과적으로 관리해야 하는 필요성이 대두하게 되었다.
진정한 진보, "문제는 비용이다"
데이터 센터 설비를 향상시켜야 할 필요성은 확실하지만 '향상'에 기여하는 것이 무엇인지는 확실치 않다. 전용 서버를 도입해야 하는가? 아니면 가능한 한 일반적인 서버를 구축해야 하는가? 블레이드 시스템을 적용할 것인가? 전기 요금 절감에 DC 파워가 적합할까? 이와 같은 질문은 끝이 없어 보이지만 5년 전과 같이 데이터 센터를 디자인해서는 안 된다는 것만은 확실하다. 가장 큰 문제점은 바로 비용일 것이다.
구축비용
15,000평방피트 이중 바닥 데이터 센터 500W/평방피트에서 사용 가능한 UPS 출력 * 총 비용
Tier I $3.3M $75M $78.3M
Tier II $3.3M $82.5M 85.8M
Tier III $3.3M $150M 53.3M
Tier IV $3.3M $165M $168.3M
* 냉방 포함, 출처: 메타그룹, The Uptime Institute
대부분의 데이터 센터 전력 시스템은 평방 피트당 50W만을 제공하도록 구축되었지만 상당수 분석가들은 평방 피트당 500W를 권장하고 있다. 하지만 UPS와 발전기를 포함한 전력 시스템과 냉방 시스템을 이렇게 10배로 증가시킬 경우 데이터 센터 구축의 비용을 높이는 결과를 초래한다.
Uptime Institute가 규정한 Tier IV '99.999%' 데이터 센터를 구축할 경우 구축 자체 비용보다 50배나 높은 전력 및 냉방 시스템을 운영하게 된다. 또한 15,000평방 피트 설비를 완전히 가동할 경우 연간 전기 요금은 표에서 나타난 바와 같이 캘리포니아에서 연간 1,300만 달러에 달하며 건물 구축 비용의 거의 5배에 이른다.
이러한 수치는 새로운 센터를 건립할 경우에 해당하지만 새로운 전력 케이블링을 위해 와이어 섀시 설치를 위한 공간이나 냉방 장치를 추가하기 위한 공간 확보를 위해 기존 시설을 리모델링할 경우에도 적용된다.
건축하지 않는 인프라의 비용과 전기 요금을 감안해볼 때, 물리적인 디자인에 대한 모든 전제에 의문을 제기하는 것이 당연하다. 이러한 의문점이 제기되는 디자인 원칙 중의 하나는 이중 바닥(raised floor)의 활용이다. 랙(rack)이 가득 채워지면 이중으로 된 바닥이 문제가 될 수 있다. 6년 전만 해도, 랙 당 평균 전력 소비는 3kW 이하였다. 하지만 지금은 밀도가 높은 블레이드 시스템이 30kW 이상을 소비하기 때문에 랙당 7kW에 근접했다. 어떠한 이중 바닥의 냉방 시스템도 이를 처리하도록 개발되지 않았다. 하지만 냉방 시스템에도 문제가 있다.
시스템이 전력 및 냉방 요금을 많이 소모함에 따라 훨씬 더 무거워지고 있다. 냉방을 위한 공기 흐름을 위해서는 여분의 공간이 필요하며 시스템의 풀 랙 하중을 지탱하기 위해 이중 바닥도 튼튼하게 건축되어야 한다. 이에 따라 충분한 냉방을 위해 이중 바닥에 의존하는 것보다는 연속적이며 랙을 토대로 한 냉방 시스템이 대안이 될 수 있다. 이러한 시스템은 모듈 형태로 활용이 가능하며 필요한 장소에 정확하게 냉방을 공급할 수 있어 보다 효과적이라 할 수 있다.
DC VS. AC, "DC는 범용이 아니다"
AC(교류)는 시간이 경과함에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 것이며 DC(직류)는 시간이 경과하여도 크기와 방향이 변하지 않고 일정한 전압을 유지하는 것을 지칭한다. 현재 데이터 센터에서 일반적으로 사용되는 것은 AC 시스템이며 DC 시스템은 권장 사항이 아니다.
하지만 네트워크 장비 구축 시스템(NEBS; network-equipment building system) 표준에 따라야 하는 비즈니스(대부분 통신사업자)의 경우에는 DC를 요구하기도 한다. 통신 사업자들은 수년 동안 DC를 사용해왔는데, 주로 대체 전력원(배터리나 발전기 등)을 통해 회선의 전력을 보충할 수 있기 때문이다.
풀 랙 시나리오
전력 소비 중량 랙 높이 용량
HP BladeSystem p Series 26.5kW 2,355lbs 47U 192옵테론2.4GHz
HP BladeSystem p Series 31.0kW 2,227lbs 47U 192제온3.06GHz
HP ProLiant DL 140 1U 13.4kW 1,200lbs 42U(40시스템) 80제온3.6GHz
HP ProLiant DL 140 1U 12.0kW 1,200lbs 42U(40시스템) 80옵테론2.4GHz
IBM DS6800+12 DS6000 7.1kW 1,620lbs 39U(13 3U, 16-bay 시스템) 62.4TB(300GB 드라이브 사용)
Cisco Catalyst 6513 8.okW 560lbs 40U(2 2U시스템) 13슬롯 섀시
출처: IT Architect
다른 업종에서도 DC 파워를 사용하는 경우가 있으며 모든 주요 서버 벤더들은 일부 DC로 전원이 공급되는 시스템을 보유하고 있다. 대표적인 DC 전용 서버 벤더는 Rackable Systems이다.
DC를 권장하지 않는 데에는 몇 가지 이유가 있다. 먼저, 선택의 폭이 넓지 않다는 것이다. DC 파워를 데이터 센터 전체로 공급하기 위해서는 전문 지식이 필요하다. 지붕에 인버터도 설치해 열 발생을 막아야 한다. 또한 DC 시스템의 경우 AC 시스템보다 고가이기 때문에 전반적인 구매 비용도 상승한다. 마지막으로, DC 서버와 스위치, 라우터, 스토리지 장비가 있더라도 DC 컴퓨터 룸 에어컨은 없다. 이는 데이터 센터에 AC와 DC를 모두 구비해야 한다는 것을 의미한다. 이러한 이유로, DC 데이터 센터는 범용이 아니다.
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