高能效數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器機架策略

除了基本功能、氣流和機架本身的前期成本之外，許多數(shù)據(jù)中心歷來并沒有更多地考慮部署服務(wù)器機架。如今，高密度應(yīng)用的廣泛采用正在引起主要的熱點問題和容量問題。這些因素以及高昂的能源成本，需要充分了解您的服務(wù)器機架部署與整體服務(wù)器機房和數(shù)據(jù)中心效率戰(zhàn)略的緊密程度。

IDC（國際數(shù)據(jù)公司）估計，每在新數(shù)據(jù)中心硬件上花費 1.00 美元，就會在電源和冷卻上額外花費 0.50 美元。降低運營成本是所有 CTO 和數(shù)據(jù)中心經(jīng)理最關(guān)心的問題。運行數(shù)據(jù)中心的最大能源成本是冷卻，因此擁有完善的服務(wù)器機架策略對您的整體數(shù)據(jù)中心能耗和運營成本至關(guān)重要。未來幾年，大多數(shù)大中型組織將采用虛擬化和更高密度的服務(wù)器。隨著能源成本持續(xù)上升以及數(shù)據(jù)中心的增長和擴展，公司將尋求其設(shè)施和數(shù)據(jù)中心經(jīng)理的合理戰(zhàn)略，以最好地解決這些不斷上漲的能源成本。

在 Uptime Institute 進行的一項調(diào)查中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心經(jīng)理回應(yīng)說，他們中的 39% 預(yù)計他們的數(shù)據(jù)中心將在未來 12-24 個月內(nèi)耗盡冷卻能力，21% 聲稱他們將在 12 個月內(nèi)耗盡冷卻能力-60 個月。冷卻數(shù)據(jù)中心 IT 設(shè)備所需的電力遠遠超過運行該設(shè)備所需的電力，因此，數(shù)據(jù)中心的整體電力正在快速達到容量。在同一正常運行時間調(diào)查中，42% 的這些數(shù)據(jù)中心經(jīng)理預(yù)計將在 12-24 個月內(nèi)耗盡電力容量，另有 23% 聲稱他們將在 24-60 個月內(nèi)耗盡電力容量。更加關(guān)注能源效率和消耗至關(guān)重要。

服務(wù)器機柜是數(shù)據(jù)中心的主要組成部分。盡管有許多不同的制造商，但服務(wù)器機柜的構(gòu)成保持一致：折疊和焊接鋼，配置為保護服務(wù)器、交換機和連接性 - 任何按需組織的命脈。外殼有多種尺寸（高 x 寬 x 深），通常可根據(jù)用戶的個人需求進行定制，并提供電纜管理和 PDU 安裝。常見的 42U 服務(wù)器機架尺寸，請參見。

在最簡單的層面上，服務(wù)器機箱是一個精心設(shè)計的盒子。也許數(shù)據(jù)中心中沒有任何配件比它更重要，因為它擁有的設(shè)備和它保護的數(shù)據(jù)。雖然它不消耗電力并且不包含移動部件，但外殼方向?qū)?shù)據(jù)中心成為節(jié)能企業(yè)的能力有重大影響。

熱通道/冷通道服務(wù)器機架布局

由 Uptime Institute 的 Robert Sullivan 提出，熱通道/冷通道是公認(rèn)的數(shù)據(jù)中心機柜布局最佳實踐。該設(shè)計使用空調(diào)、風(fēng)扇和活動地板作為冷卻基礎(chǔ)設(shè)施，重點是入口冷空氣和排出熱空氣的分離。

在這個方案中，櫥柜被連接成一系列的行，放在活動的地板上。由于大多數(shù) IT 設(shè)備從前到后散熱，每一排的前面都變成了冷通道。位于房間周邊的空調(diào)將冷空氣推到高架地板下并通過冷通道，在那里被服務(wù)器吸入。當(dāng)空氣通過服務(wù)器時，它會被加熱并最終消散到熱通道中。然后排出的空氣被送回空氣處理器。

早期版本的服務(wù)器機箱，通常帶有“煙熏”或玻璃前門，隨著熱通道/冷通道的采用而過時；穿孔門是工作方法所必需的。出于這個原因，穿孔門仍然是大多數(shù)現(xiàn)成服務(wù)器機柜的標(biāo)準(zhǔn)，盡管經(jīng)常有關(guān)于有效冷卻所需的穿孔面積的爭論。

雖然門很重要，但外殼的其余部分在保持氣流方面起著重要作用。機架附件不得阻礙空氣進出。盲板與側(cè)面“氣壩”或擋板一樣重要，因為它們可以防止任何廢氣返回設(shè)備進氣口（盲板安裝在未使用的機架安裝空間中，而氣壩垂直安裝在前 EIA 導(dǎo)軌的外側(cè)）。這些額外的部分必須與任何電纜管理方案或用戶認(rèn)為必要的任何補充機架附件共存。

帶有機玻璃門的服務(wù)器機架與穿孔門

規(guī)劃并不僅僅停留在配件層面。熱通道/冷通道迫使數(shù)據(jù)中心工作人員對間距進行特別細(xì)化——調(diào)整每個通道的尺寸以確保最佳的冷卻和散熱。為了保持間距，最終用戶必須建立一致的機柜占地面積，特別注意機柜深度。傳統(tǒng)服務(wù)器機箱通常很淺，深度從 32 英寸到 36 英寸不等。隨著設(shè)備和需求的增長，服務(wù)器機箱也隨之增長。42" 深度在當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心中已經(jīng)很普遍，許多制造商也提供 48" 深的版本。在容納更深的服務(wù)器的同時，這個額外的空間可以容納前面提到的電纜管理產(chǎn)品、機架附件和基于機架的 PDU。

盡管熱通道/冷通道部署在世界各地的數(shù)據(jù)中心，但其設(shè)計并非萬無一失。事實證明，這種布局很難實現(xiàn)中到高密度的安裝，因為它通常缺乏精確的空氣輸送。即使在外殼上有諸如盲板和氣壩之類的措施，旁路空氣和熱空氣再循環(huán)也很常見。因此，更多的冷空氣被噴射到服務(wù)器上以抵消空氣路徑的混合，從而需要風(fēng)扇和冷卻器級別的額外能量。

盡管熱通道/冷通道存在這種限制，但其分離的前提已被廣泛接受。一些機柜制造商正在進一步考慮這個前提，使數(shù)據(jù)中心空間完全空氣分離（或遏制，如果你愿意）的目標(biāo)成為現(xiàn)實。

冷通道封閉 (CAC)

冷通道封閉通過封閉冷通道來增強熱通道/冷通道的布置。然后過道變成了一個獨立的房間，用金屬、塑料或有機玻璃制成的屏障密封。這些屏障可防止熱廢氣再循環(huán)，同時確保冷空氣停留在服務(wù)器入口處所需的位置。通過排除等式，用戶可以將恒溫器設(shè)置得更高，并將非常溫暖的廢氣返回空氣處理機。

隨著現(xiàn)有設(shè)施中熱通道/冷通道的流行，冷通道遏制力圖利用這種安排。已經(jīng)裝滿設(shè)備并可能固定在地板上的機柜不應(yīng)需要移動或更改。大部分活動將集中在創(chuàng)建遏制的零件上。它們必須相應(yīng)地調(diào)整大小并牢固地連接到行的末端和外殼的頂部。

熱通道封閉 (HAC)

熱通道封閉采用相反的方法。現(xiàn)在同樣的屏障包圍了熱通道，希望將盡可能溫暖的空氣返回到空調(diào)，空調(diào)的形式和位置都發(fā)生了變化。這些空氣處理器更緊湊，現(xiàn)在嵌入在實際的機柜行中。空調(diào)從這個位置收集排出的空氣，將其冷卻，然后將其返回到冷通道，在那里重復(fù)該過程。在這種情況下，效率與距離有關(guān)。排出的空氣和冷空氣都沒有遠行。

部署的復(fù)雜性取決于設(shè)施。實際的服務(wù)器機箱不應(yīng)在形式和功能方面發(fā)生變化。然而，HAC 設(shè)計基于行式空調(diào)的使用。新設(shè)施可以從一開始就規(guī)劃這種配置。具有熱通道/冷通道的現(xiàn)有設(shè)施將不得不在假天花板中創(chuàng)建管道系統(tǒng)或重新加工整排以合并空調(diào)。這項工作可能涉及將新的冷凍水管連接到行位置。

緊密耦合冷卻

憑借緊密耦合的機柜方向，在同一機柜占地面積內(nèi)，熱通道和冷通道都已完全進化。機柜與行式空調(diào)（冷凍水式）相鄰，與熱通道封閉式設(shè)計一樣，通過接近來實現(xiàn)效率。不同之處在于：緊密耦合冷卻幾乎從方程式中消除了空間。服務(wù)器機柜和空調(diào)都單獨工作。沒有空氣，熱的或冷的，被引入空間。接近和隔離的組合允許每機架約 35kW 的極其密集的安裝。

與熱通道封閉一樣，綠地數(shù)據(jù)中心可以提前規(guī)劃緊耦合冷卻，確保冷凍水管道和必要的基礎(chǔ)設(shè)施到位。具有機械容量的現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心可以使用該產(chǎn)品進行熱中性擴展 - 例如，在隔離的集群中部署新的高密度刀片。這種新設(shè)備不會對現(xiàn)有的冷卻設(shè)備造成壓力。

對于沒有基礎(chǔ)設(shè)施或空間來擴展的現(xiàn)有空間，幾乎沒有辦法使用已經(jīng)組裝好的機柜和緊耦合冷卻。

對于那些擁有基礎(chǔ)設(shè)施和空間的人來說，緊密耦合冷卻的效率提升是引人注目的 - 最顯著的是在機械冷水機組和使用水側(cè)節(jié)能器進行自然冷卻的潛力。

結(jié)論

服務(wù)器機箱曾經(jīng)是數(shù)據(jù)中心規(guī)劃中的一個事后考慮，現(xiàn)在已經(jīng)成為一個相關(guān)的話題，因為沒有它，任何冷卻策略都無法存在。許多數(shù)據(jù)中心主管部門強調(diào)，新的冷卻方法對于實現(xiàn)能源效率至關(guān)重要。根據(jù) The Green Grid 的說法，該過程始于氣流管理 - 了解空氣如何繞過、進入和穿過服務(wù)器機箱。

通過擁有更節(jié)能的數(shù)據(jù)中心，您的組織可以節(jié)省多少？

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以下是幫助計算熱負(fù)荷和選擇機架式空調(diào)的公式：

將每個設(shè)備的瓦數(shù)相加并將其轉(zhuǎn)換為 BTU（設(shè)備手冊通常會列出其瓦數(shù)）。您還可以使用以下公式確定瓦數(shù)（瓦特=伏特 X 安培）。(5) 請記住，1,000 瓦特=1kW。

如果將使用機架式空調(diào)，則每消耗 1 kW，請考慮生成 3412.14 BTU。空調(diào)具有不同的 BTU 等級。