Những công nghệ liên quan đã cho phép tạo ra tủ rack ngày càng rộng và sâu hơn để đáp ứng mật độ thiết bị ngày càng tăng. Tủ rack là sự mở rộng của hệ thống làm mát, là một phần của hệ thống phân phối điện năng và là thành phần chủ chốt hỗ trợ quản lý cáp trong không gian của mọi TTDL.
Nhiều năm qua, tủ rack chỉ đơn giản là nơi chứa các thiết bị bên trong TTDL, thực hiện 4 chức năng cơ bản: bảo vệ, cấp nguồn, làm mát và quản lý cáp.Ngày nay, tủ rack không chỉ là thành phần thiết yếu trong mọi cơ sở hạ tầng TTDL, mà còn được nâng cấp thêm nhiều vai trò mới:
Phân phối nguồn điện thông minh và giám sát cơ sở hạ tầng TTDL theo thời gian thực.
Mở rộng khả năng quản lý cáp bên trong và bên ngoài tủ.
Nâng cao độ bảo mật cho tủ rack và trung tâm dữ liệu.
Khả năng tương thích nhiều giải pháp làm mát tiên tiến.
Để hiểu chi tiết về các vai trò này, ta cần xem xét dựa trên các kiểu thiết kế tủ rack riêng biệt. Tiêu chuẩn EIA/ECA-310-E được các nhà sản xuất thiết bị sử dụng để đảm bảo sản phẩm của họ phù hợp lắp đặt trong tủ rack cùng các thành phần khác như đơn vị phân phối điện PDU, dịch vụ giám sát và những phụ kiện khác. Như vậy, tiêu chuẩn này trở thành yếu tố chính để xác định các kiểu thiết kế tủ rack.
Chiều rộng tủ phụ thuộc vào chức năng đảm nhận
Tủ rack thường được thiết kế theo ba kiểu. Chiều dài và chiều sâu tủ rất đa dạng, tùy theo ý muốn của nhà quản lý hoặc kích cỡ các thiết bị lắp bên trong. Độ rộng tủ rack thường được xác định bởi chức năng mà chúng đảm nhận: tủ rack server, tủ rack server và hệ thống mạng, hoặc tủ rack hệ thống mạng.
Tủ rack server truyền thống có chiều rộng 600 mm. Đây là kích thước dựa theo các tấm sàn nâng trong TTDL, mỗi tấm thường rộng 600 mm. Tủ rack server thường được triển khai cho những địa điểm ít có nhu cầu mở rộng tính năng quản lý cáp. Với độ rộng 19 in (483 mm) để lắp đặt thiết bị, mỗi phía của khay chỉ còn lại khoảng 64 mm, không đủ không gian cho cáp và kết nối.
Trong kiểu thiết kế tủ rack server và hệ thống cáp, một tủ rack rộng 800 mm có thể không vừa với kích thước các tấm sàn nâng truyền thống, nhưng cung cấp thêm được 100 mm ở mỗi phía của khay lắp. Với cấu hình này, tủ rack có thể bảo vệ server và các thiết bị mạng tốt hơn, đồng thời vẫn cho phép đi cáp từ trước ra sau và từ ngoài vào bên trong các vách của tủ rack.
Nhiều tủ rack được thiết kế với các ô mở “knock-out”, cho phép tháo rời khỏi mặt hông tủ và đi cáp qua lại giữa hai tủ rack có kết nối với nhau. Ngoài ra, có thể đi cáp từ bên trong ra ngoài tủ rack thông qua các ô mở được thiết kế ở đỉnh hoặc đáy tủ rack. Trong một số trường hợp, có thể di chuyển, sửa chữa hoặc thay mới các khay tủ rack. Nhờ đó, các phụ kiện quản lý cáp bổ sung có thể được cài đặt bên trong, hoặc giữa các tủ rack để cải thiện và nâng cao chức năng quản lý. Trong những trường hợp khác, có thể sử dụng một thanh quản lý cáp ngang giữa hai tủ rack để cung cấp thêm không gian trống đi cáp và nâng cao hiệu suất hệ thống mạng.
Với những mô hình mà kết nối mạng là chức năng chủ yếu, một tủ rack chứa hệ thống mạng sẽ được thiết kế với chiều rộng 800 mm, cho phép mở rộng chức năng quản lý cáp để hỗ trợ switch và những thiết bị cần kết nối khác.
Cấu trúc của tủ rack
Một số tủ rack được sản xuất như một khối với tất cả thành phần được sơn tĩnh điện sẵn và lắp ráp ngay khi ra khỏi dây chuyền sản xuất. Một số khác được lắp ráp sau khi có nhu cầu, với các thành phần bổ sung được lưu giữ và luôn có sẵn khi cần. Khi được sản xuất thành một khối, các thành phần bên trong sẽ được lắp chặt và vừa vặn hơn với khung rack. Điều này cũng đúng với chính bản thân các khung rack. Một số khung được hàn sẵn để chịu trọng lượng thiết bị từ 1000 kg đến 1200 kg; số khác được lắp ráp với nhau và không thể chịu được tải trọng hay độ vững tương tự.
Điều quan trọng là phải biết rõ các tủ rack đã được thiết kế, cấu tạo và sản xuất như thế nào để xác định chúng có đáp ứng được nhu cầu của các ứng dụng hay không.
Cấu tạo thanh treo thiết bị (thanh profile): Khi tìm hiểu về thanh treo thiết bị của một tủ rack, bạn sẽ cần quan tâm đến những vấn đề sau: Cấu tạo của thanh như thế nào, chất liệu là gì? Chúng được lắp vào khung rack ra sao? Thanh treo thiết bị có thể di chuyển trong tủ rack được không?
Một số thanh treo thiết bị được làm từ thép khổ mỏng và chỉ được bẻ cong một lần duy nhất. Số khác làm từ những tấm thép dày và được bẻ gập nhiều lần để tăng độ chắc chắn. Một số thanh tiêu chuẩn có thể chịu đến 900 kg trọng lượng cả thiết bị và phụ kiện, trong khi những thanh khác phải dựa vào thiết kế hoàn chỉnh của tủ rack để đảm bảo độ vững chắc.
Chức năng linh động của thanh tiêu chuẩn cho phép người dùng có nhiều lựa chọn hơn để đi cáp, lắp đặt PDU, thiết bị giám sát và những phụ kiện khác mà không ảnh hưởng đến khả năng lắp thiết bị lên tủ.
Độ bảo mật
Khi đã có tủ rack với kích thước và cấu tạo phù hợp, chúng ta sẽ xem xét đến chức năng quan trọng khác là bảo mật cho tủ. Đối với một số ứng dụng quan trọng, tủ rack phải được thiết kế với khung hàn chắc chắn; cửa và các cạnh bên chống được phá hoại; chống thao tác đến các chốt khi cửa đã khóa…
Sự phát triển của các loại khóa chống xâm nhập đã tạo ra nhiều tùy chọn để khách hàng bảo vệ cho ứng dụng của mình. Hiện nay, các loại khóa dùng chung cho nhiều tủ rack đã phát triển rất đa dạng và đảm bảo tính an toàn, điều này giúp nhân viên quản lý không cần phải lục tìm trong hàng tá chìa khóa để lấy ra đúng chìa mình mong muốn như trước nữa.
Dưới đây là một số loại khóa thường dùng để đảm bảo an ninh cho tủ rack:
Sử dụng chìa và ổ khóa.
Khóa điện tử hay khóa đăng nhập bằng thẻ.
Khóa đăng nhập bằng số tạm thời (TAN).
Khóa sinh trắc học, truy cập bằng cách quét võng mạc hoặc dấu vân tay.
Cân nhắc về làm mát
Quản lý hệ thống tản nhiệt là chức năng quan trọng trong vận hành trung tâm dữ liệu và tủ rack có thể là công cụ cần thiết để thực hiện công việc này một cách hiệu quả.
Trong tủ rack có 3 vùng làm mát. Vùng 1 chứa luồng khí lạnh từ bên ngoài đi vào khoảng trống giữa thiết bị và thanh trượt. Vùng 2 chứa luồng không khí lưu thông từ trước ra sau thiết bị nhờ hệ thống quạt làm mát của mỗi thiết bị gắn rack. Mặt sau hoặc đáy tủ là vùng 3, nơi nhiệt độ sinh ra từ thiết bị được tập trung lại và thải ra ngoài.
Hiệu suất làm mát sẽ cao nhất khi lượng khí điều hòa lấy vào được cung cấp trọn vẹn đến thiết bị, mọi nhiệt lượng sinh ra đều được tập trung lại và thải ra khỏi tủ rack. Khi khí nóng thải ra không được cô lập và thải đi, luồng khí nóng di chuyển xung quanh thiết bị bên trong tủ rack hoặc xung quanh tủ có thể tạo nên sự tuần hoàn khí nóng khép kín rất nguy hiểm.
Có nhiều phương pháp quản lý nhiệt theo từng cấp độ tủ rack, đặc trưng cho mỗi không gian TTDL riêng biệt. Bạn có thể chọn cách quản lý nhiệt phù hợp với giải pháp triển khai hệ thống làm mát và kiến trúc của không gian TTDL để điều chỉnh phạm vi các luồng khí nóng/lạnh, tận dụng nước hoặc các chất làm lạnh khác để trao đổi nhiệt trong một chu trình khép kín.
Quản lý luồng khí nóng/lạnh từ mặt trước ra mặt sau tủ rack là cách làm thông dụng nhưng không phải là giải pháp làm mát đạt hiệu quả cao nhất. Các tủ rack được quy hoạch thành từng dãy sao cho các mặt trước tủ đối diện nhau, và các mặt sau tủ cũng đối diện nhau. Luồng khí mát sẽ được cấp giữa hai dãy mặt trước tủ rack và khí nóng được gom lại giữa hai dãy mặt sau, hạn chế hòa trộn giữa hai luồng khí.
Một cách quản lý luồng khí nóng/lạnh khác hiệu quả hơn là đưa khí lạnh vào tủ từ phía dưới sàn nâng, chuyển lên mặt trước tủ rack để làm mát thiết bị. Khí nóng sau khi làm mát sẽ tập trung ở phía sau tủ và thải ra thông qua hệ thống ống dẫn trên nóc tủ. Khi khí nóng này được chuyển về lại hệ thống điều hòa, chúng sẽ làm gia tăng chênh lệch nhiệt độ giữa dòng khí lạnh đang cung cấp với khí nóng thải ra, giúp tăng hiệu quả làm mát cho toàn hệ thống.
Nhiều kỹ thuật đã được phát triển để vận chuyển luồng khí nóng/lạnh qua các không gian trong TTDL hoặc các cụm tủ rack chuyên biệt dựa trên cách tiếp cận này. Dù là trong môi trường sàn thường hoặc sàn nâng, vẫn có thể ứng dụng kỹ thuật này nhờ sự hỗ trợ của màn thông gió, cửa chắn và hệ thống ống dẫn.
Cân nhắc về nguồn điện
Hầu hết tủ rack trong các TTDL hiện nay không chỉ cần một dải ổ cắm đơn giản để cấp điện cho các thiết bị bên trong, mà thay vào đó là các thanh phân phối nguồn (PDU). Các PDU này không chỉ cung cấp nguồn điện mà còn đi kèm theo nhiều tùy chọn thông minh, từ giám sát, báo động cho đến điều khiển từ xa.
Điều quan trọng bạn cần nhớ là mỗi phần thiết bị đều phải được nối đất. Tủ rack nên được nối đất toàn bộ, gồm cả cửa lẫn vách tủ. Chuẩn UL2416 quy định các dây nhảy nối đất phải kết nối cửa và vách tủ vào khung rack. Sau đó, các khung rack phải được nối đất xuống mặt sàn chung.
Cân nhắc về quản lý cáp
Khi một tổ chức triển khai TTDL, những gì thuộc về quản lý cáp thường được để mở nhằm chuẩn bị trước cho những thay đổi tùy theo nhu cầu vận hành của hệ thống. Khi hệ thống vận hành được đặt trong môi trường cho thuê để chuẩn bị cho chiến lược di dời TTDL, những mong muốn của doanh nghiệp như triển khai cáp trên máng sẽ không thể thực hiện được.
Các khung rack phải đủ mạnh để gắn các khay hoặc máng dẫn cáp. Nhiều nhà sản xuất chọn cung cấp khung rack cứng cáp với phần nóc cho phép gắn nhiều phụ kiện trực tiếp. Một số loại khác cũng cho phép lắt đặt nhiều phụ kiện khác nhau trực tiếp trên nóc hoặc đáy tủ rack để quản lý cáp giữa các dãy tủ hoặc không gian chia sẻ chung. Phương pháp này cho phép dễ dàng lắp đặt thiết bị tại chỗ mà không phải khoan lỗ hoặc tạo thêm điểm móc trong tủ rack.
Trong trường hợp cần quản lý cáp ở phạm vi rộng hơn qua nhiều tủ rack hoặc giữa các lối đi, các nhà sản xuất sử dụng chiến lượng quản lý cáp đa dạng bên trong tủ rack nhờ các ô cửa knock-out, với bộ khay cáp có thể di chuyển cho phép quản lý cáp nội bộ bên trong tủ, đơn giản hóa việc quản lý cáp theo hàng hoặc cụm tủ rack cụ thể.
Đáp ứng nhu cầu tương lai
Tủ rack đáp ứng nhu cầu tương lai là thành phần mấu chốt cho mọi chiến lược vận hành TTDL.
Mô hình đáp ứng nhu cầu tương lai là một thử thách lớn, đòi hỏi nhà quản lý phải có tầm nhìn vượt khỏi nhu cầu hiện tại, lựa chọn trước chiến lược triển khai tủ rack và phụ kiện phù hợp để dễ dàng đáp ứng các nhu cầu phát triển trong tương lai. Chiến lược được khuyến cáo tốt nhất là lựa chọn nền tảng tủ rack đơn cho phép tận dụng lắp đặt một lượng lớn các phụ kiện và kỹ thuật cần thiết cho tuổi thọ tối đa của TTDL.
Nhiều nhà sản xuất đề xuất giải pháp tủ rack được thiết kế đa hệ, cho phép dễ dàng lắp đặt các loại phụ kiện mở rộng từ cabinet để bổ sung thêm thiết bị làm mát, kiểm soát nhiệt khi gia tăng mật độ và các loại thiết bị mới.
Chi phí tái cấu trúc một TTDL có cơ sở hạ tầng lỗi thời là một con số đắt đỏ. Trong khi chỉ cần cân nhắc một số lựa chọn về cấu trúc phù hợp, tủ rack đa chức năng được thiết kế dễ dàng nâng cấp sẽ cho phép người dùng tối đa hóa độ linh hoạt của hệ thống trong tương lai. Những công nghệ liên quan đã cho phép tạo ra tủ rack ngày càng rộng và sâu hơn để đáp ứng mật độ thiết bị ngày càng tăng. Tủ rack là sự mở rộng của hệ thống làm mát, là một phần của hệ thống phân phối điện năng và là thành phần chủ chốt hỗ trợ quản lý cáp trong không gian của mọi TTDL.
Với những khách hàng đang cân nhắc việc di chuyển, nâng cấp hoặc mở rộng TTDL, lựa chọn tủ rack đáp ứng nhu cầu tương lai cho phép các tổ chức tự tin về hạ tầng đã chọn sẽ luôn đáp ứng được mọi thay đổi trong tương lai.
Với tổ chức muốn bảo trì TTDL dạng tư nhân, lựa chọn tủ rack đáp ứng nhu cầu tương lai sẽ giúp họ không đi vào ngõ cụt, không bị giới hạn năng lực trong việc đối mặt với các thử thách ngày càng tăng về bảo mật, làm mát, phân phối năng lượng hay quản lý cáp. Ngay cả với những chiến lược di chuyển đến cơ sở cho thuê trong tương lai, họ cũng có thể yên tâm rằng lựa chọn tủ rack theo chiến lược này sẽ giúp tạo nên một không gian TTDL vận hành tốt nhất trong không gian cho thuê chung.
