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机柜学问:数据中心散热与环境建设

2015-03-10 11:20 出处:机房360 人气: 评论(



  机柜学问:数据中心散热与环境建设

  新一代数据中心是当今的热点,无论是资源整合、虚拟化;还是绿色节能、自动化以及安全管理,都是业界津津乐道的话题。高密度服务器部署是数据中心建设发展的必然,由此而引发的散热问题,理应引起高度的重视。小小一个机柜,蕴含着巨大的玄机。

机柜学问:数据中心散热与环境建设

机柜学问:数据中心散热与环境建设

  机房散热的效果,与机柜选择以及机柜的摆放密切相关。有关机柜很容易被忽略。目前液冷(或称水冷)机柜是讨论最多的话题,更准确的描述是采用液冷门的机柜。

  高密度服务器部署是数据中心建设发展的必然,由此而引发的散热问题,理应引起高度的重视。小小一个机柜,蕴含着巨大的玄机。

  新一代数据中心是当今的热点,无论是资源整合、虚拟化;还是绿色节能、自动化以及安全管理,都是业界津津乐道的话题。

  随着新一代数据中心的建设,网络、服务器、存储等基础设备进一步集中,这就对数据中心的基础环境提出了新的要求。以刀片服务器应用为例,其具有高计算密集度、易部署、好管理、绿色节能等特性,是数据中心建设的上佳选择。但是对于现有的数据中心而言,电力不足、制冷达不到要求,这都困扰着刀片服务器的推广和应用。

  应对电力不足

  以前我们曾经介绍过,现有数据中心的机架或者机柜,其电力配置为10A(安培),满负荷可部署15~16台1U机架式服务器。对于差一些的数据中心,其电力配备就只有6.8A,对于刀片服务器而言。一个满配的刀片服务器,其所需要的电力大约为10A。

  按照数据中心现有的能力计算,10A电力配备显然无法满足更多台刀片服务器部署的需求,电力不足的矛盾非常突出。如何解决供电不足的难题,最容易想到的是从扩容入手。实际上,在数据中心或者是楼宇构建之初,对于电力容量就有一定的测算。如今,增加电力容量,这就需要电力部门进行扩容,并涉及到相应的线路、开关等设备的改造,其所牵涉的因素很多,受制约的因素也很多。

  对于现有用电情况进行合理调整,是应对电力不足的另外一个解决办法。据惠普全球IT科技服务部总经理潘家驰介绍,通过采用一套称之为“适应性数据高可用管理(AdaptiveDataAvailabilityManagement,ADAM)”的方案工具,他们对现有一些企业的数据中心进行监控,结果发现,10%左右的电力能耗用于灯光照明等,而用于IT设备的电力消耗大约只有30%,其余大量的电力消耗在制冷,也就是说,运营管理的成本已经大大超过了设备的实际使用成本。通过合理的布局,以及科学的热力模型设计,将可以大大降低运营维护设备的电力消耗,有效缓解电力不足的矛盾。从机柜入手

  空调制冷成本的居高不下,与机架/机柜以及散热模型的设计有关。据了解,很多机房的空调温度很低,夏日里,人在机房中都需要穿很厚的衣服。其原因,机房是按照最高散热需求的设备设定空调温度的,这种粗放的管理,必然导致能效的降低。

  机房散热的效果,与机柜选择以及机柜的摆放密切相关。有关机柜很容易被忽略。在一次采访中,某电力机房的管理员表示,企业的IT预算有限,很难说服企业领导,支付超过一万元来购买机柜,在有些领导眼里,机房机柜与家庭生活中的家具也没有多大区别,能省就省。为了追求美观气派,很多机柜都采用玻璃门,导致机器设备的散热效果不佳,故障频繁发生。

  目前液冷(或称水冷)机柜是讨论最多的话题,更准确的描述是采用液冷门的机柜。这种液冷门可以提供更好散热能力。据泛达公司产品技术经理王剑春介绍,普通的风冷设备大概可以支持5kw(千瓦)的散热需求,采用液冷门则可以提高到25kw~35kw。此外,与风冷方式相比,液冷的热交换方式更加容易控制,减少了热气流的干扰,效率更高。

  王剑春表示,以泛达公司的NetAccess机柜为例,其水冷门系统采用单独的循环系统,采用冷水(ChillWater)作为制冷剂,一台分布式压缩主机CDU(CoolingDistributionUnit)一般能够提供120KW到150KW的制冷量(个别产品最大能够提供300KW),即一台CDU能够控制最多六个水冷门机柜,CDU和每台机柜之间各有两根水管连接。CDU施工并不复杂,只是要注意在弯曲处安装防漏装置,要求与强电电源线保持一定距离。采用这种水冷门系统,为局部高密度的服务器散热问题提供了一个非常有效的解决方案。

  对于液冷门系统

  对于液冷门系统,强生公司中国区企业计算经理蒙伟表示,他们不会采用类似的系统。最近,强生公司刚刚完成了一个大的数据中心项目的建设,通过构建2~3个数据中心,为强生在亚太地区14个国家和地区的生产厂、销售分支机构提供全方位的IT服务,其中包括ERP服务在内。通过这种集中化的数据中心整合,强生改变了以往IT分散部署的方式,企业管理水平得到了进一步提升。

  据蒙伟介绍,在数据中心构建的过程中,他们用到了安腾服务器,也用到了刀片服务器。其中刀片服务器在应用整合、绿色节能等方面的确具有优异的表现。有关散热的问题,从应用结果看,刀片服务器自身的散热能力已经可以满足需要。对于采用液冷门散热的方式,他们非常担心水的泄漏。

  中金数据系统有限公司市场经理张松与蒙伟持有相同的观点。目前中金数据在北京、上海、华南、烟台四个核心节点构建了大规模的数据中心,并在西部构建了远程备份中心。依托这些数据中心,中金数据为金融等国内大型企业提供第三方外包数据中心服务,在国内金融行业具有广泛知名度。张松表示,其数据中心机房构建是完全无水环境的,即便所用的水冷式空调系统,其水循环的部分全部隔离在机房之外,机房环境一滴水都没有。这样做的目的就是要保证机房环境的绝对安全。

  专业机房服务提供商对于水冷门系统也是持有一种观望的态度。北京创赢科技公司薄英雪表示,他们在向用户推荐方案的时候,不会推荐水冷门系统,其一对于大多数北方的用户而言,没有必要采用水冷系统;其二很多用户出于安全的考虑,对于水冷门的认可度还有一个逐步接纳的过程。从创赢科技的角度看,他们会跟踪水冷门系统技术,对于其发展进行跟踪。薄英雪表示,新技术在推广的初期,其售价总是不菲的,因此,目前选择风冷系统还是具有最佳性价比的。

  针对液体泄漏所导致的安全隐患,王剑春表示,这种顾虑源于用户对于水冷门系统缺乏必要的了解。以水为例,它经过了一种特殊的处理,是绝缘的,不导电。此外,可以通过各种监视系统随时对系统进行监控管理,可以做到预防和报警。王剑春表示,目前机房大多数采用空调系统漫散推送冷气的方式,为了使局部高热区域降温,其温度往往需要调得很低,导致数据中心平均PUE(PowerUsageEffectiveness,能源利用效率)在2.5以上,国外则在1.7左右,与之相比,国内数据中心环境设施能源消耗已经大大超过IT设备本身。有数据表明,通过使用冷水(ChillWater)循环冷却系统,至少可以提高20%的能源使用效率。

  风冷的对策

  为了控制局部高热区域的散热,除了液冷门系统的方式外,通过增加空调,对于局部区域加压冷空气也是一种常用的方式。传统专业机柜市场厂家,如科士达、图腾、威龙等都具有相应的产品和解决方案。在采访中,科士达产品经理刘尉敏表示,液冷门系统方式是一种高端的应用需求,适合应用在刀片服务器满配的环境条件下,这种情况常常出现在电信运营商等数据中心机房,但是对于大多数的用户而言,并没有这样的应用需求。在此,刘尉敏也提到了成本问题,由于规模的限制,目前液冷门系统的售价还是比较高。与风冷系统方案相比,其售价至少相差一个数量级,对用户来说,这还是一个比较大的投入。

  通过局部增加空调,以及合理的机柜摆放,例如机柜门对门、背对背,令冷热风道交替的方式,也可以达到良好的散热效果。对此,王剑春指出,局部增加空调也存在一定的局限,首先空调系统需要占用必要的物理空间,它需要额外增加一排空调,对于局部高热区域进行面对面的致冷。此外,采用这种方式大约可以增加15kw的致冷能力。超过了这个范围,风冷将无能为力。

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