Kabin Kiralamada Kaç Amper Gerekir? Güç İhtiyacı Hesabı

Kabin için kaç amper gerektiğini bulmak için her cihazın yük altında ölçülen en yüksek güç değerini (watt) toplayın, büyüme payı ekleyin ve sonucu hattın gerilimine bölün. Türkiye'deki tek fazlı 230 V hatta formül A = W ÷ (230 × güç faktörü) olur. 4.500 W'lık bir kabin, güç faktörü 0,95 kabul edilirse yaklaşık 20,6 A çeker. Yedekli (A+B) beslemede bu yükün tamamını her hat tek başına taşıyabilmeli. Sigorta değerinin tamamını da planlamayın. Veri merkezinin sözleşmesindeki ölçüm ve sınır tanımını önceden sorun.

Önce ölçün: etiket, hesaplayıcı ve gerçek okuma

Elinizde bir sunucu listesi var ve her satırın yanına bir watt değeri yazmanız gerekiyor. Bu değer üç yerden gelebilir ve üçü aynı şeyi söylemez.

Güç kaynağının etiketi en kolay ulaşılanı, ama en az işe yarayanı. 750 W yazan bir güç kaynağı o kadar çekmez, en fazla o kadar verebileceğini söyler. Bu farkı ve bütçeye etkisini colocation elektrik maliyeti hesabında anlattık. Etiketle kabin planlamak, çoğu zaman gereğinden pahalı bir güç paketi almak demektir.

İkinci kaynak üretici hesaplayıcıları. Dell'in Enterprise Infrastructure Planning Tool (EIPT), HPE'nin Power Advisor ve Lenovo'nun Capacity Planner araçları, işlemci, bellek, disk ve kart yapılandırmanızı girdiğinizde boşta, tipik yükte ve en yüksek yükte tahmini çekişi verir. Henüz satın almadığınız ya da kurulumu bitmemiş donanım için iyi bir başlangıçtır. Dell'in kendi aracı da sonuçların yaklaşık olduğunu ve gerçek iş yükü altında ölçümle doğrulanması gerektiğini yazıyor.

Asıl değer ölçümden gelir. Sunucu çalışıyorsa iDRAC, iLO ya da başka bir BMC arayüzünün güç sayfası anlık, en düşük, en yüksek ve ortalama çekişi gösterir. Arayüzler arasındaki farkları IPMI, iDRAC ve iLO karşılaştırmasında bulabilirsiniz. DCMI destekleyen BMC'lerde aynı bilgiyi komut satırından da okuyabilirsiniz:

ipmitool -I lanplus -H 192.0.2.50 -U kullanici -a \
  dcmi power reading

-a parolayı komut satırına ve kabuk geçmişine yazmadan sorar. Çıktıda anlık okuma (Instantaneous power reading) ile birlikte örnekleme dönemindeki en düşük, en yüksek ve ortalama değerler yer alır. Planlama için bakacağınız satır en yüksek değerdir (Maximum during sampling period). BMC DCMI desteklemiyorsa komut hata döndürür. O zaman web arayüzündeki güç geçmişi grafiğini kullanın. Komut seçeneklerinin tamamı ipmitool man sayfasında var.

BMC'si olmayan cihazlar için (bazı anahtarlar, güvenlik duvarları) iki yol kalır: üreticinin veri sayfasındaki tipik ve azami tüketim değeri ya da cihaz henüz ofisteyken prize takılan bir ölçerle yapılan ölçüm. Veri sayfası değerini kullanıyorsanız tabloda bunu ayrıca işaretleyin, ölçülmüş değerlerle karışmasın.

Hesaba tepe değeri yazın

Sık yapılan hata, sunucuyu öğleden sonra bir kez ölçüp o sayıyı listeye yazmaktır. Boştaki bir sunucu ile işlemcileri tam yükte çalışan aynı sunucu arasında ciddi fark olabilir. Fanlar sıcaklıkla hızlandıkça çekiş biraz daha artar. Ölçümü en az bir haftaya yayın ve şu anları mutlaka kapsayın:

• Günün en yoğun iş saatleri
• Gece yedekleme ve toplu işlerin çalıştığı pencere
• RAID yeniden yapılandırma (rebuild) ya da disk tarama gibi bakım işleri
• Sunucunun yeniden başlatılması (açılış testi sırasında fanlar tam devirde döner)

Bir de bütün kabinin aynı anda açıldığı an var. Elektrik kesilip geri geldiğinde bütün cihazlar birlikte ayağa kalkmaya çalışır ve kısa süreli bir tepe oluşur. Birçok sunucuda BIOS ya da BMC ayarlarında güç geri geldiğinde açılışı geciktirme seçeneği bulunur. Kabindeki sunuculara farklı gecikmeler vermek bu tepeyi yayar. Bu ayarın adı ve seçenekleri üreticiye göre değişir.

Yedekli güç kaynağı olan sunucularda okumayı da doğru yorumlamak gerekir. BMC'nin gösterdiği değer sunucunun toplam çekişidir, iki kaynağın toplamıdır. Dell PowerEdge sunucularda Hot Spare adlı bir verimlilik özelliği açıksa kaynaklardan biri düşük yükte uyku moduna geçer ve yükün büyük kısmını diğeri taşır. Bu durumda priz bazında ölçüm yapan bir PDU bir hattı yüklü, diğerini neredeyse boş gösterir. Hata değildir, ama hat bazlı planlama yaparken bilmeniz gerekir.

Watt'tan ampere: tek faz ve üç faz

Elinizde artık her cihaz için bir tepe watt değeri var. Sözleşme ise amper ya da kW konuşuyor. Çeviri için üç kavramı ayırmak gerekiyor: gerçek güç (W), görünür güç (VA) ve ikisi arasındaki oran olan güç faktörü (PF).

Tek fazlı hatta görünür güç gerilim çarpı akımdır (VA = V × A). Cihazın gerçekten kullandığı güç ise bunun güç faktörüyle çarpımıdır:

Tek faz:  W = V × A × PF
          A = W ÷ (V × PF)

Üç faz:   W = √3 × V_LL × A × PF
          A = W ÷ (√3 × V_LL × PF)

Türkiye'de alçak gerilimde faz-nötr arası 230 V, fazlar arası (V_LL) 400 V kullanılır. Üç faz formülündeki A, yük üç faza dengeli dağıtıldığında her fazdan geçen akımdır.

Güç faktörü için ne kabul etmeli? Aktif güç faktörü düzeltmeli (PFC) sunucu güç kaynaklarında yük altında bu değer genellikle 1'e yakındır, düşük yükte biraz düşebilir. PF'yi 1 kabul etmek hesabı sadeleştirir ama akımı olduğundan az gösterir. Biz planlamada 0,95 gibi biraz temkinli bir değer kullanmayı tercih ediyoruz. Ölçümlü bir PDU'nuz varsa tahmine gerek kalmaz: kW ve kVA okumasını birlikte gösteren PDU'larda ikisinin oranı güç faktörünüzdür. UPS gibi VA ile etiketlenen cihazlarda da aynı dönüşümü uygulayın.

Aşağıdaki tablo kabin güç değerlerinin akım karşılığını gösteriyor. PF 0,95 bir varsayımdır. PF 1 alınırsa tek fazda değerler yaklaşık yüzde 5 düşer (ör. 4 kW için 17,4 A).

Tablodan bir sonuç hemen çıkıyor. Tek fazlı 16 A'lik bir hat, sigortanın tamamı kullanılsa ve PF 1 olsa bile yaklaşık 3,7 kW taşır. Yani 4 kW'lık bir yük o hatta sığmaz. 8 kW ve üzeri kabinler bu yüzden genellikle birden çok tek faz hatla ya da üç fazlı beslemeyle kurulur. Hangisinin kullanılacağı veri merkezinin altyapısına bağlıdır.

A+B beslemede hesap hat başına yapılır

Çift güç kaynaklı sunucular iki ayrı hatta, A ve B'ye bağlandığında normal günde yük kabaca ikiye bölünür. Bu yüzden PDU ekranında her hat rahat görünür. Yanıltıcı olan da bu rahatlıktır. A hattı bakıma alındığında ya da arızalandığında kabinin bütün yükü B hattına biner. Yedekliliğin bir anlamı olması için her hat, kabinin toplam tepe yükünü tek başına taşıyabilmelidir.

Yani A+B beslemede kullanılabilir kapasite iki hattın toplamı değil, tek hattın sınırıdır. İki adet 16 A hattınız varsa planlama sınırınız 32 A olmaz, 16 A'in izin verilen kısmı olur. Tek güç kaynaklı cihazlar ise (bazı anahtarlar ve güvenlik duvarları) yalnız bir hatta bağlanabilir. Bu cihazları ya çiftler hâlinde iki hatta dağıtın ya da hattın düşmesini göze alın. Otomatik transfer anahtarı (ATS) bir seçenek olabilir ama kendisi de tek arıza noktasıdır.

Planlamanın doğru olduğunu ancak sahada görebilirsiniz. Kurulumdan sonra veri merkezi ekibiyle koordineli olarak bir hattı kontrollü biçimde kesip diğer hattın yükü taşıdığını izlemek, bu hesabın tek gerçek sınavıdır.

Sigortanın tamamı sizin değil: %80 kuralı nereden geliyor?

Kabin planlarken sık duyulan bir cümle var: "16 A'lik hattın 12,8 A'ini kullanabilirsin." Bu oran ABD'den geliyor. ABD'nin ulusal elektrik yönetmeliği NEC (NFPA 70), en yüksek akımda üç saat ya da daha uzun sürmesi beklenen yükü sürekli yük sayar. Branşman devresindeki koruma elemanının değeri de sürekli yükün yüzde 125'inden küçük olamaz. Tersinden bakıldığında bu, sürekli yükün sigorta değerinin yüzde 80'ini geçmemesi demektir. Yönetmelikte yüzde 100 değerinde çalışmak üzere onaylanmış düzenekler için bir istisna da bulunuyor.

Türkiye'deki tesisler ise IEC/EN kökenli standartlara göre kurulur. Yani yüzde 80, burada doğrudan uygulanan bir mevzuat hükmü değildir. Bu, sigortanın sonuna kadar kullanılabileceği anlamına da gelmez. Veri merkezleri genellikle kendi mühendislik kuralıyla sigorta değerinin altında bir sınır koyar. Bu sınır yüzde 80 olabilir, başka bir oran olabilir ya da doğrudan kW cinsinden yazılmış olabilir. Ölçümün nerede ve nasıl yapıldığı da değişir.

O yüzden sorulacak soru "yüzde kaç kullanabilirim?" sorusundan geniştir. Sözleşmenizde şu tanımları arayın:

1. Sınır amper mi, kW mı, kVA mı yazılmış? Sigorta değerinin yüzde kaçı izin veriliyor?
2. Ölçüm nereden yapılıyor: PDU girişinden mi, priz bazında mı, panodan mı?
3. Faturaya ve aşım kontrolüne esas alınan değer anlık mı, belirli aralıklarla alınan ortalama mı, dönemin tepe değeri mi?
4. A+B beslemede sınır hat başına mı tanımlı, iki hattın toplamına mı?
5. Sınır aşıldığında ne oluyor: uyarı mı, ek ücret mi, güç yükseltme talebi mi, kesinti riski mi?

Bu tanımlar netleşmeden yapılan amper hesabı yarım kalır. Açıkçası aynı 4 kW'lık kabin, ortalamayı ölçen bir sözleşmede rahat, hat başına anlık akımı sınırlayan bir sözleşmede sınırda olabilir.

Varsayımsal envanter: on üç cihazlık bir kabin

Varsayımsal senaryo: Bir şirket sanallaştırma kümesini, veritabanı sunucularını ve depolamasını tek kabine taşıyacak. Aşağıdaki değerler hesabın nasıl yürüdüğünü göstermek için seçilmiş örneklerdir, ölçüm sonucu sayılmaz. Kendi tablonuzu bir haftalık BMC ölçümleriyle doldurun.

Tepe değerlerin toplamı 3.750 W. Bu sayı biraz karamsar bir tahmindir, çünkü bütün cihazların aynı anda tepe yapması pek olası değildir. Biz yine de güç planında toplam tepe değeri esas almayı doğru buluyoruz. Ortalama, enerji faturası içindir.

Şimdi hesabı adım adım yürütelim.

1. Büyüme payı: Önümüzdeki iki yıl içinde iki sunucu daha eklenmesi bekleniyor. Yüzde 20 pay ekleyince planlama yükü 3.750 × 1,2 = 4.500 W olur.
2. Tek faz akım: 4.500 ÷ (230 × 0,95) ≈ 20,6 A. Büyüme payı olmadan bile 3.750 W yaklaşık 17,2 A eder.
3. A+B kontrolü: Normal günde her hat yaklaşık yarısını taşır. Bir hat düştüğünde 20,6 A'in tamamı diğer hatta biner. Tek fazlı 16 A'lik hatlar bu kabine yetmez, sınır yüzde 80 tanımlıysa (12,8 A) hiç yetmez.
4. Seçenekler: Hat başına 32 A tek faz besleme (yüzde 80 sınırıyla yaklaşık 5,6 kW), üç fazlı 16 A besleme (faz başına yaklaşık 6,8 A, yüzde 80 sınırıyla yaklaşık 8,4 kW) ya da yükü iki kabine bölmek.
5. kW karşılaştırması: 4.500 W'lık planlama yükü 4 kW'lık bir kabin kotasını aşıyor. Bu kabin için 8 kW sınıfında bir tahsis konuşulmalı. Aksi hâlde büyüme payından vazgeçmek ya da cihazların bir kısmını ayırmak gerekir.

Bu örneğin öğrettiği şey şu: kW kotası ile hat başına amper sınırı ayrı ayrı kontrol edilmeli. Ortalaması 3 kW civarında seyreden bir kabin 4 kW kotasına aylık bazda sığıyor görünebilir. Oysa A+B arızasında tek hatta binen tepe akım, o hattın sınırını rahatlıkla aşabilir. Ölçtüğünüz değerleri ve güç kaynağı sayılarını veri merkezine teslim edeceğiniz cihaz kaydına aynen taşıyın. Kurulum ekibi aynı tabloyla çalışır.

Yoğunluk arttıkça soğutma da sorulmalı

Kabine verdiğiniz her watt, sonunda soğutulması gereken bir watt ısıya dönüşür. 2 kW'lık bir kabin ile 8 kW'lık bir kabin aynı 42U'luk dolabı kaplar ama veri merkezinin o noktaya getirmesi gereken soğutma kapasitesi dört katına çıkar. Yüksek yoğunluklu bir kabin planlıyorsanız güç tahsisiyle birlikte o kabinin konumunda bu ısının atılıp atılamayacağını da sorun. Bazen doğru cevap, yükü iki kabine yaymaktır.

Kabin içindeki düzen de bu hesabın parçası. Boş U'ların kapatılması ve cihazların soğuk koridora doğru yönde yerleştirilmesi, aynı güçte daha düşük giriş sıcaklığı demektir. Kabin ölçüleri ve hava akışı ayrıntıları rack ünitesi ve kabin ölçüleri rehberinde var.

Veri merkezine sorulacak elektrik soruları

Teklif aşamasında fiyat ve kota sorulur. Kabinin kuruluşunda ise şu teknik ayrıntılar belirleyici olur, bunları da yazılı isteyin:

• Besleme tek faz mı, üç faz mı? Hat başına kaç amper? A+B fiyata dahil mi?
• Kabinde hangi PDU var: kaç çıkış, kaçı C13, kaçı C19? IEC değerleriyle C13 çıkışı 10 A, C19 ise 16 A için tanımlıdır. Yüksek güçlü cihazlar C19 ister.
• PDU ölçümlü mü? Ölçüm yalnız girişte mi, priz bazında mı yapılıyor? Okumaları uzaktan siz de görebiliyor musunuz?
• Kendi PDU'nuzu getirebilir misiniz? Getirirseniz giriş fişi ve sigorta değeri ne olmalı?
• Güç kabloları (C14-C13, C20-C19) cihazla mı gelmeli, tesiste mi var?
• Güç tahsisi sonradan artırılabiliyor mu? Artırım aynı kabinde mi yapılıyor, ek hat mı gerekiyor?

Netx'in kabin kiralama seçeneklerinde güç, kabin başına kW ile tanımlanıyor. Sayfada 2 kW, 4 kW, 8 kW ve 12 kW üzeri seçenekler var. Kurulumdan önce cihazların güç tüketimi, derinliği ve ağırlığı isteniyor, yani yukarıdaki tablonun doldurulmuş hâli bu aşamada doğrudan işinize yarar. Elinizde yalnız bir iki sunucu varsa kabin yerine U bazında sunucu barındırma daha uygun olabilir. İki model arasındaki farkı barındırma ile kabin kiralama karşılaştırmasında ele aldık. Donanım sahipliği ve sorumluluk dağılımı için de colocation hizmetinin kapsamına bakabilirsiniz.