機柜學問：數據中心散熱與環境建設 安全管理, 服務器

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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。

　　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(Chill Water)作為制冷劑，一臺分布式壓縮主機CDU(Cooling Distribution Unit)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。

　　對于液冷的擔心

　　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(Chill Water)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。


來源：機房360