Сейсмоустойчивые серверные шкафы: что в них особенного?

Сейсмоустойчивые серверные шкафы обычно используются в зонах с высокой сейсмической активностью, где землетрясения могут повредить оборудование или породить критические сбои в работе системы. Они представляют собой устойчивые к вибрациям конструкции, способные выдерживать сильные толчки и резкие изменения нагрузки, что может сохранить работу серверов и связанных с ними систем в критической ситуации.

Главная опасность для ЦОД при землетрясении:

Лишь часть риска, связанного с землетрясениями, заключается в том, что IT-оборудование может выйти из строя. Более серьёзный риск состоит в том, каким образом это повлияет на клиентов дата-центра и запущенные приложения. В основном, дата-центры предоставляют вычислительную мощность, которую легко нарастить просто покупкой оборудования, но обеспечение бесперебойной работы требует более сложного планирования инфраструктуры. Потеря 5% оборудования из-за землетрясения может даже быть незаметной для клиентов, если их данные реплицированы в другом месте и настроена отказоустойчивая конфигурация. Но наибольшее влияние на клиентов оказывает время простоя, особенно если бизнес клиента работает беспрерывно.

Стандарты NEBS Seismic Zone 4 и GR-63-CORE

Стандарт системы оборудования для сети (NEBS) определяет, как изделия производителей выдерживают экстремальные условия. Он был создан для Центрального офиса региональной операторской компании Bell в 1970-х годах.

Землетрясения разделены на зоны с низким и высоким уровнем риска, измеряемыми в "ускорении грунта". Чем выше зона, тем выше угроза потенциального ущерба имуществу. Если центр обработки данных находится в зоне высокого риска, не только стойки должны соответствовать стандарту NEBS, но и инфраструктура должна соответствовать заданным критериям.

Документ Telcordia NEBS Requirements: Physical Protection подробно описывает, мероприятия для соблюдения соответствия стандарту. Серверные стойки в данном случае - это лишь небольшая часть критериев, необходимых для соответствия стандарту NEBS. Вот несколько примеров того, на что компании должны обращать внимание:

Пожаробезопасность
Температура и влажность
Защита от ударов, вибрация и землетрясений
Содержание вредных веществ в воздухе
Уровень шума, производимый оборудованием
Нагрузка на пол, создаваемая оборудованием

GR-63-CORE - это стандарт, разработанный американским институтом связи (ATIS) для оценки устойчивости электронных систем и оборудования к воздействию сейсмических нагрузок. Он используется для оценки устойчивости инфраструктуры телекоммуникаций в зонах с высокой сейсмической активностью. Стандарт учитывает воздействие горизонтальных и вертикальных компонент сейсмических нагрузок на оборудование.

Какие проблемы возникают в серверном шкафу при землетрясении

В элементах серверного шкафа возникают различные типы деформаций, включая изгибы, скручивания, растяжения и сжатия. При этом на фермы действуют как распределенные, так и концентрированные нагрузки, которые могут привести к повреждению деталей конструкции и даже обрушению шкафа.

Векторы нагрузок при землетрясении также могут быть различными и зависят от соотношения распределения массы внутри шкафа, габаритных размеров и высоты его расположения. Обычно векторы нагрузок направлены горизонтально и вертикально, но могут быть и в других направлениях.

Чем конструктивно отличается обычный серверный шкаф от сейсмоустойчивого

Для достижения сейсмоустойчивости серверных шкафов достаточно, чтобы шкаф не деформировался во время испытываемых нагрузок. Есть и более дорогие методы вроде установки на подшипники, но это в целом относится к конструкции полов дата-центре, и это тема иной статьи. Для повышения же жёсткости серверного шкафа обычно используются следующие методы:

Увеличение жесткости конструкции за счет более толстых стенок и каркаса.
Использование усиленных систем крепления - такие системы гарантируют надежную фиксацию шкафа к полу и стенам дата-центра.
Оптимизация распределения нагрузки внутри шкафа - это может быть достигнуто путем установки специальных диагональных рёбер жёсткости для снижения динамических нагрузок.
Распределение оборудования внутри шкафа таким образом, чтобы центр тяжести был наиболее близко к нижней части корпуса, что обеспечивает более устойчивое положение шкафа в случае землетрясений. Как правило, внизу устанавливаются ИБП и батарейные отсеки, затем СХД, выше - серверы и в самом верху - коммутаторы и патч-панели.
Сейсмоустойчивые серверные шкафы поставляются в собранном виде, поскольку как правило, имеют сварной каркас.

Как тестируются сейсмоустойчивые шкафы

Во время испытаний шкаф нагружается до своей максимальной вместимости и устанавливается на вибростол, который имитирует землетрясение, создавая тряску в трех направлениях (по одному направлению за раз) с различным уровнем интенсивности, эквивалентным землетрясению в конкретной сейсмической зоне.

Рон Амадео
06/04.2023