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高密度機柜的散熱方法
發(fā)表日期：2020年2月16日 人氣：1200 錄入：admin
隨著數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)高密度機柜的不斷添加，設(shè)備的集成度越來越高，散熱問題已成為數(shù)據(jù)中心機房辦理的首要難題。該文中講述了五種應(yīng)對高密度機柜散熱問題的戰(zhàn)略，總結(jié)了運用高密度核算的最佳散熱戰(zhàn)略，最終介紹了進(jìn)步冷卻功率和冷卻才能以及進(jìn)步現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心密度的具體辦法。
1、導(dǎo)言
在數(shù)據(jù)中心裝置最新的IT設(shè)備，如刀片式服務(wù)器，有著很多的長處。可是，這些設(shè)備的能量消耗量每一機柜為現(xiàn)有機柜的2至5倍，即“高密度”機柜，高密度機柜的功率一般都超越5kW，相應(yīng)的散熱量也會加大，這一點已成為停機的潛在原因。為有效地防止設(shè)備故障和不明原因的速度緩慢，并延長設(shè)備的運用壽命，擬定合理和優(yōu)化的散熱戰(zhàn)略至關(guān)重要，以保證數(shù)據(jù)中心可以在其峰值功率下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。本文首先剖析了五種應(yīng)對高密度機柜散熱問題的戰(zhàn)略，并總結(jié)了運用高密度核算的合理并且最佳的散熱戰(zhàn)略，最終，介紹了進(jìn)步冷卻功率和冷卻才能以及進(jìn)步現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心密度的具體辦法。
2、散熱戰(zhàn)略
運用高密度機柜的散熱戰(zhàn)略有五種根本辦法：渙散負(fù)載、依據(jù)規(guī)矩的散熱才能轉(zhuǎn)借、輔佐散熱、設(shè)定專門的高密度區(qū)以及全房間制冷。下面依次對這些辦法進(jìn)行探討。
2.1渙散負(fù)載
渙散負(fù)載是目前數(shù)據(jù)中心選用高密度設(shè)備最常用的解決辦法。其目的是將負(fù)載超越平均值的機柜中的服務(wù)器渙散到多個機柜中，完成整個機房的電力和散熱功用的負(fù)載平衡。
經(jīng)過將設(shè)備渙散裝置在多個機柜中，任何一個機柜都可以不超出規(guī)劃的功率密度，因而散熱功用是可猜測的。例如可以將1U服務(wù)器和刀片服務(wù)器渙散裝備在多個機柜中。在多個機柜中渙散裝備設(shè)備會使機柜內(nèi)有相當(dāng)大的未被運用的筆直空間。有必要用隔板封填充這些空間，防止散熱功用下降。隨了散熱外，其它一些要素也常常會要求高密度設(shè)備在多個機柜中渙散裝置。高密度裝備下，為機柜供給所需的電力或數(shù)據(jù)或許不行行或不切實際，在高密度裝備1U服務(wù)器的狀況下，機器后部很多的線纜或許會嚴(yán)峻阻止空氣的流轉(zhuǎn)，甚至后門都無法封閉。因而，在必要的狀況下，也需求將服務(wù)器等設(shè)備渙散放置。
2.2依據(jù)規(guī)矩的散熱才能轉(zhuǎn)借
依據(jù)規(guī)矩的散熱才能轉(zhuǎn)借這種解決方案，是希望經(jīng)過選用一定的規(guī)矩，來允許高密度機柜借用鄰近的其它運用率不高的冷卻才能。
數(shù)據(jù)中心中總有一些機柜的功耗相對比較低，其散熱才能和回流才能運用率相對不高，這些機柜的散熱才能可以讓鄰近的其它機柜運用。此外，還可以選用一些更雜亂的規(guī)矩，使機柜可以為兩倍于規(guī)劃的平均功率值供給牢靠和可猜測的散熱才能�？梢越�(jīng)過以機柜級監(jiān)控功耗來確認(rèn)這些規(guī)矩和辦法。
2.3輔佐散熱
輔佐散熱戰(zhàn)略，是希望經(jīng)過運用輔佐散熱設(shè)備為功率密度超越機柜規(guī)劃平均值的機柜供給所需的散熱才能。這種辦法一般需求事前對核算機的裝置進(jìn)行規(guī)劃，以便在需求的時刻和地點運用輔佐散熱設(shè)備。
可以用多種辦法對機柜進(jìn)行輔佐散熱，包含：裝置特制的地板磚或電扇增強機房專用空調(diào)對機柜的冷空氣供給；裝置特制的回流管道或電扇從機柜中排出熱空氣，使機器排出的熱空氣回流到機房專用空調(diào)體系；以及裝置專門的機柜或機架式散熱設(shè)備直接為機柜供給所需的散熱才能等等。
2.4設(shè)定專門的高密度區(qū)
設(shè)定專門的高密度區(qū)散熱戰(zhàn)略，是指在數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)設(shè)定一個有限的專門區(qū)域供給強散熱才能，將高密度機柜約束在這一區(qū)域內(nèi)。
運用這種散熱戰(zhàn)略，一般需求對高密度機柜部分以及將這些機柜隔離到一個特定區(qū)域的才能提早有所了解，在這些限制狀況下可以達(dá)到最佳的空間運用率。當(dāng)一個專門的高密度區(qū)被確認(rèn)后，用戶可以在這個區(qū)域選用專門的高密度技能，以便為該區(qū)域供給可猜測的功率和散熱密度。當(dāng)功率密度超越每個機柜10kW時，由于氣流的不行猜測性，需求選用縮短散熱體系和機柜間的氣流途徑的辦法。該體系的關(guān)鍵運轉(zhuǎn)原則便是經(jīng)過封閉熱通道來操控IT設(shè)備排出的一切熱空氣，然后立即用核算機機房空調(diào)體系對這些熱空氣進(jìn)行冷卻。操控?zé)峥諝庠偌由陷^短的氣流途徑使得體系可以為很高的功率密度進(jìn)行冷卻，一起使得體系體現(xiàn)出高功率。
2.5全房間制冷
全房間制冷，為機房內(nèi)每個機柜供給希望達(dá)到的電力功率峰值和散熱的才能。從概念上講，這是最簡略的解決方案，但并不實用，因為數(shù)據(jù)中心每個機柜的功率會有很大的不同，這種解決方案的成果會形成極大的糟蹋和極高的本錢。此外，每個機柜的全體機柜功率密度超越6kW的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行規(guī)劃需求極雜亂的工程規(guī)劃和剖析。這種辦法只要機房功率密度較低的狀況下才是合理的。
3最佳散熱戰(zhàn)略
結(jié)合數(shù)據(jù)中心高密度機柜(
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)的五種散熱戰(zhàn)略，綜合考慮機房常見的裝置狀況，總結(jié)出以下四點運用高密度核算設(shè)備時優(yōu)化散熱的最佳實用戰(zhàn)略。
1)忽略IT設(shè)備的物理體積，把關(guān)注的焦點放在功耗上。這是使占地面積和總體具有本錢最小化的有效途徑。
2)對體系進(jìn)行規(guī)劃，使之允許今后裝置輔佐散熱設(shè)備。這使得用戶在今后需求的時候在所需的地方裝置輔佐散熱設(shè)備，以應(yīng)日后之需。
3)當(dāng)部分高密度負(fù)載很高并且可猜測時，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)定一個專門的高密度區(qū)。當(dāng)事前了解到需求建立一個高密度區(qū)并且渙散負(fù)載不行行時選用這種辦法。
4)確認(rèn)政策和規(guī)矩，這樣可以依據(jù)機柜的位置和相鄰的負(fù)載確認(rèn)任何機柜允許運用的電力供給，并將不能按這些規(guī)矩進(jìn)行裝置的設(shè)備分隔。這樣的規(guī)劃可以削減熱點，有助于保證散熱的冗余性，一起進(jìn)步體系的散熱功率，下降電力損耗。
4進(jìn)步散熱功率的具體辦法
4.1施行定時查看與維護(hù)
對數(shù)據(jù)中心的定時查看和維護(hù)，查看冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的潛在問題，使其可以在最佳功率上運轉(zhuǎn)。這些查看應(yīng)該包含：查看核算機室空調(diào)單元，保證丈量溫度（供給和返回）和濕度的讀數(shù)和規(guī)劃值共同；查看冷卻水／冷凝器回路的狀況；丈量地板通風(fēng)孔的空氣速度；機架內(nèi)部的溫度等等。
4.2在機架中裝置擋板
如果機架柜內(nèi)存在著沒有運用的縱向空間，則從設(shè)備流出的熱空氣可經(jīng)過“短路”返回到設(shè)備的進(jìn)口。這種沒有操控的熱空氣循環(huán)形成了設(shè)備的不必要發(fā)熱。對機架一切空白面板要用擋板填充以形成U型空間。裝置擋板可以保證適當(dāng)?shù)臍饬�，防止冷卻空氣繞過服務(wù)器上的進(jìn)口，并防止熱空氣循環(huán)。運用沒有擋板的機架會導(dǎo)致冷卻不妥，形成熱丟失。
4.3鏟除下地板障礙物和密封地板
數(shù)據(jù)中心的高架地板用作分配管道或?qū)Ч軄碜鳛槔鋮s空氣的路經(jīng)，使冷卻空氣從機房空調(diào)單元流到機架前的帶孔地板磚或地板柵門。如果纜線從地板下經(jīng)過，要保證有滿足的空間，使得空氣可以流到帶孔磚或地板柵門，為設(shè)備的冷卻供給滿足的風(fēng)量。在理想狀況下，電纜架應(yīng)該是在地板下“上級水平”行走，使得“下級水平”能自由地作為冷卻分配管道。
缺失的地板磚要及時補上，以消除任何縫隙。地板上纜線開孔是形成空氣走漏的首要原因。因而，對電纜的周圍要進(jìn)行密封。
4.4施行熱／冷通道安置
施行熱／冷通道安置
絕大多數(shù)機架裝置服務(wù)器的規(guī)劃為從前面吸入空氣，從后邊排出空氣。如果機架都朝向一個方向，則第一排機架排出的熱空氣在通道中將和供給空氣或室內(nèi)空氣相混合，然后進(jìn)入到第二排機架的前面。圖1顯示的是在高架地板環(huán)境中的這種安置。由于空氣接連經(jīng)過各排機架，IT設(shè)備的進(jìn)口空氣注定是較熱的。如果一切各排機柜的安置使得各個服務(wù)器的空氣進(jìn)口都朝向同一方向，則設(shè)備的功用難免會不正常。
最好的作法是使得“熱”通道和“冷”通道設(shè)備交替成排安置，如圖2所示。冷通道將包含地板柵門在內(nèi)，使得服務(wù)器的前面（空氣進(jìn)口）朝向冷通道。熱空氣將被排放到不含有地板柵門的熱通道中。這種熱／冷通道安置也相同適用于一般地板環(huán)境。
4.5對齊機房空調(diào)單元
機房空調(diào)單元的空氣排放管有必要正確對齊，以優(yōu)化到地板柵門的冷卻空氣路經(jīng)。機房空調(diào)單元太接近冷通道，將形成此通道的氣流繞過地板通風(fēng)孔。為使得沿通道的氣流更好，機房空調(diào)單元應(yīng)與熱通道對齊。從常規(guī)考慮動身，會以為要將它們安置在冷通道中，以便為冷通道中的地板通風(fēng)孔供給氣流。但實踐表明，在返回到機房空調(diào)進(jìn)口時，熱通道的熱空氣進(jìn)入冷通道，形成熱空氣和冷空氣相混，從而進(jìn)步了機架前面（進(jìn)口）供給空氣的溫度。因而，應(yīng)該在裝置機房空調(diào)單元時，要進(jìn)行初步的流體動力學(xué)剖析，正確擺放空調(diào)位置，進(jìn)步散熱功率。也隨著時刻越來越緊迫，因而在體系履行的過程中，等待任務(wù)隨時或許會搶占當(dāng)時履行的任務(wù)。LLF算法形成任務(wù)之間頻頻切換或稱為波動(thrashing)現(xiàn)象較為嚴(yán)峻。波動現(xiàn)象增大了體系的開銷，使得LLF的實用性大為下降，約束了LLF算法的運用。
本文由
銀川機柜
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