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機柜的學問

信息來源:www.alashg.com | 發布時間:2019年08月15日

機房散熱的效果,與機柜選擇以及機柜的擺放密切相關。有關機柜很容易被忽略。目前液冷(或稱水冷)機柜是討論最多的話題,更準確的描述是采用液冷門的機柜。

高密度服務器部署是數據中心建設發展的必然,由此而引發的散熱問題,理應引起高度的重視。小小一個機柜,蘊含著巨大的玄機。

新一代數據中心是當今的熱點,無論是資源整合、虛擬化;還是綠色節能、自動化以及安全管理,都是業界津津樂道的話題。

隨著新一代數據中心的建設,網絡、服務器、存儲等基礎設備進一步集中,這就對數據中心的基礎環境提出了新的要求。以刀片服務器應用為例,其具有高計算密集度、易部署、好管理、綠色節能等特性,是數據中心建設的上佳選擇。但是對于現有的數據中心而言,電力不足、制冷達不到要求,這都困擾著刀片服務器的推廣和應用。

應對電力不足

以前我們曾經介紹過,現有數據中心的機架或者機柜,其電力配置為10A(安培),滿負荷可部署15~16臺1U機架式服務器。對于差一些的數據中心,其電力配備就只有6.8A,對于刀片服務器而言。一個滿配的刀片服務器,其所需要的電力大約為10A。

按照數據中心現有的能力計算,10A電力配備顯然無法滿足更多臺刀片服務器部署的需求,電力不足的矛盾非常突出。如何解決供電不足的難題,最容易想到的是從擴容入手。實際上,在數據中心或者是樓宇構建之初,對于電力容量就有一定的測算。如今,增加電力容量,這就需要電力部門進行擴容,并涉及到相應的線路、開關等設備的改造,其所牽涉的因素很多,受制約的因素也很多。

對于現有用電情況進行合理調整,是應對電力不足的另外一個解決辦法。據惠普全球IT科技服務部總經理潘家馳介紹,通過采用一套稱之為“適應性數據高可用管理(Adaptive Data Availability Management,ADAM)”的方案工具,他們對現有一些企業的數據中心進行監控,結果發現,10%左右的電力能耗用于燈光照明等,而用于IT設備的電力消耗大約只有30%,其余大量的電力消耗在制冷,也就是說,運營管理的成本已經大大超過了設備的實際使用成本。通過合理的布局,以及科學的熱力模型設計,將可以大大降低運營維護設備的電力消耗,有效緩解電力不足的矛盾。

從機柜入手

空調制冷成本的居高不下,與機架/機柜以及散熱模型的設計有關。據了解,很多機房的空調溫度很低,夏日里,人在機房中都需要穿很厚的衣服。其原因,機房是按照最高散熱需求的設備設定空調溫度的,這種粗放的管理,必然導致能效的降低。

機房散熱的效果,與機柜選擇以及機柜的擺放密切相關。有關機柜很容易被忽略。在一次采訪中,某電力機房的管理員表示,企業的IT預算有限,很難說服企業領導,支付超過一萬元來購買機柜,在有些領導眼里,機房機柜與家庭生活中的家具也沒有多大區別,能省就省。為了追求美觀氣派,很多機柜都采用玻璃門,導致機器設備的散熱效果不佳,故障頻繁發生。

目前液冷(或稱水冷)機柜是討論最多的話題,更準確的描述是采用液冷門的機柜。這種液冷門可以提供更好散熱能力。據泛達公司產品技術經理王劍春介紹,普通的風冷設備大概可以支持5kw(千瓦)的散熱需求,采用液冷門則可以提高到25kw~35kw。此外,與風冷方式相比,液冷的熱交換方式更加容易控制,減少了熱氣流的干擾,效率更高。

王劍春表示,以泛達公司的NetAccess機柜為例,其水冷門系統采用單獨的循環系統,采用冷水(ChillWater)作為制冷劑,一臺分布式壓縮主機CDU(CoolingDistributionUnit)一般能夠提供120KW到150KW的制冷量(個別產品最大能夠提供300KW),即一臺CDU能夠控制最多六個水冷門機柜,CDU和每臺機柜之間各有兩根水管連接。CDU施工并不復雜,只是要注意在彎曲處安裝防漏裝置,要求與強電電源線保持一定距離。采用這種水冷門系統,為局部高密度的服務器散熱問題提供了一個非常有效的解決方案。

對于液冷門系統

對于液冷門系統,強生公司中國區企業計算經理蒙偉表示,他們不會采用類似的系統。最近,強生公司剛剛完成了一個大的數據中心項目的建設,通過構建2~3個數據中心,為強生在亞太地區14個國家和地區的生產廠、銷售分支機構提供全方位的IT服務,其中包括ERP服務在內。通過這種集中化的數據中心整合,強生改變了以往IT分散部署的方式,企業管理水平得到了進一步提升。據蒙偉介紹,在數據中心構建的過程中,他們用到了安騰服務器,也用到了刀片服務器。其中刀片服務器在應用整合、綠色節能等方面的確具有優異的表現。有關散熱的問題,從應用結果看,刀片服務器自身的散熱能力已經可以滿足需要。對于采用液冷門散熱的方式,他們非常擔心水的泄漏。

中金數據系統有限公司市場經理張松與蒙偉持有相同的觀點。目前中金數據在北京、上海、華南、煙臺四個核心節點構建了大規模的數據中心,并在西部構建了遠程備份中心。依托這些數據中心,中金數據為金融等國內大型企業提供第三方外包數據中心服務,在國內金融行業具有廣泛知名度。張松表示,其數據中心機房構建是完全無水環境的,即便所用的水冷式空調系統,其水循環的部分全部隔離在機房之外,機房環境一滴水都沒有。這樣做的目的就是要保證機房環境的絕對安全。

專業機房服務提供商對于水冷門系統也是持有一種觀望的態度。北京創贏科技公司薄英雪表示,他們在向用戶推薦方案的時候,不會推薦水冷門系統,其一對于大多數北方的用戶而言,沒有必要采用水冷系統;其二很多用戶出于安全的考慮,對于水冷門的認可度還有一個逐步接納的過程。從創贏科技的角度看,他們會跟蹤水冷門系統技術,對于其發展進行跟蹤。薄英雪表示,新技術在推廣的初期,其售價總是不菲的,因此,目前選擇風冷系統還是具有最佳性價比的。

針對液體泄漏所導致的安全隱患,王劍春表示,這種顧慮源于用戶對于水冷門系統缺乏必要的了解。以水為例,它經過了一種特殊的處理,是絕緣的,不導電。此外,可以通過各種監視系統隨時對系統進行監控管理,可以做到預防和報警。王劍春表示,目前機房大多數采用空調系統漫散推送冷氣的方式,為了使局部高熱區域降溫,其溫度往往需要調得很低,導致數據中心平均PUE(Power Usage Effectiveness,能源利用效率)在2.5以上,國外則在1.7左右,與之相比,國內數據中心環境設施能源消耗已經大大超過IT設備本身。有數據表明,通過使用冷水(ChillWater)循環冷卻系統,至少可以提高20%的能源使用效率。

風冷的對策

為了控制局部高熱區域的散熱,除了液冷門系統的方式外,通過增加空調,對于局部區域加壓冷空氣也是一種常用的方式。傳統專業機柜市場廠家,如科士達、圖騰、威龍等都具有相應的產品和解決方案。在采訪中,科士達產品經理劉尉敏表示,液冷門系統方式是一種高端的應用需求,適合應用在刀片服務器滿配的環境條件下,這種情況常常出現在電信運營商等數據中心機房,但是對于大多數的用戶而言,并沒有這樣的應用需求。在此,劉尉敏也提到了成本問題,由于規模的限制,目前液冷門系統的售價還是比較高。與風冷系統方案相比,其售價至少相差一個數量級,對用戶來說,這還是一個比較大的投入。

通過局部增加空調,以及合理的機柜擺放,例如機柜門對門、背對背,令冷熱風道交替的方式,也可以達到良好的散熱效果。對此,王劍春指出,局部增加空調也存在一定的局限,首先空調系統需要占用必要的物理空間,它需要額外增加一排空調,對于局部高熱區域進行面對面的致冷。此外,采用這種方式大約可以增加15kw的致冷能力。超過了這個范圍,風冷將無能為力。

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