小機柜大學(xué)問：數(shù)據(jù)中心散熱與基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)
高密度服務(wù)器部署是數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展的必然，由此而引發(fā)的散熱問題，理應(yīng)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(shù)據(jù)中心是當今的熱點，無論是資源整合、虛擬化；還是綠色節(jié)能、自動化以及安全管理，都是業(yè)界津津樂道的話題。
隨著新一代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲等基礎(chǔ)設(shè)備進一步集中，這就對數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)環(huán)境提出了新的要求。以刀片服務(wù)器應(yīng)用為例，其具有高計算密集度、易部署、好管理、綠色節(jié)能等特性，是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的上佳選擇。但是對于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心而言，電力不足、制冷達不到要求，這都困擾著刀片服務(wù)器的推廣和應(yīng)用。
應(yīng)對電力不足
以前我們曾經(jīng)介紹過，現(xiàn)有數(shù)據(jù)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(wù)器。對于差一些的數(shù)據(jù)中心，其電力配備就只有6.8A，對于刀片服務(wù)器而言。一個滿配的刀片服務(wù)器，其所需要的電力大約為10A。
按照數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的能力計算，10A電力配備顯然無法滿足更多臺刀片服務(wù)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(shù)據(jù)中心或者是樓宇構(gòu)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(yīng)的線路、開關(guān)等設(shè)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(xiàn)有用電情況進行合理調(diào)整，是應(yīng)對電力不足的另外一個解決辦法。據(jù)惠普全球IT科技服務(wù)部總經(jīng)理潘家馳介紹，通過采用一套稱之為“適應(yīng)性數(shù)據(jù)高可用管理（Adaptive Data Availability Management，ADAM）”的方案工具，他們對現(xiàn)有一些企業(yè)的數(shù)據(jù)中心進行監(jiān)控，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，10%左右的電力能耗用于燈光照明等，而用于IT設(shè)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(jīng)大大超過了設(shè)備的實際使用成本。通過合理的布局，以及科學(xué)的熱力模型設(shè)計，將可以大大降低運營維護設(shè)備的電力消耗，有效緩解電力不足的矛盾。
從機柜入手
空調(diào)制冷成本的居高不下，與機架/機柜以及散熱模型的設(shè)計有關(guān)。據(jù)了解，很多機房的空調(diào)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(shè)備設(shè)定空調(diào)溫度的，這種粗放的管理，必然導(dǎo)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(guān)。有關(guān)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(yè)的IT預(yù)算有限，很難說服企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，支付超過一萬元來購買機柜，在有些領(lǐng)導(dǎo)眼里，機房機柜與家庭生活中的家具也沒有多大區(qū)別，能省就省。為了追求美觀氣派，很多機柜都采用玻璃門，導(dǎo)致機器設(shè)備的散熱效果不佳，故障頻繁發(fā)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(jù)泛達公司產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理王劍春介紹，普通的風冷設(shè)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(tǒng)采用單獨的循環(huán)系統(tǒng)，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(chǎn)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(fù)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(tǒng)，為局部高密度的服務(wù)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(tǒng)，強生公司中國區(qū)企業(yè)計算經(jīng)理蒙偉表示，他們不會采用類似的系統(tǒng)。最近，強生公司剛剛完成了一個大的數(shù)據(jù)中心項目的建設(shè)，通過構(gòu)建2～3個數(shù)據(jù)中心，為強生在亞太地區(qū)14個國家和地區(qū)的生產(chǎn)廠、銷售分支機構(gòu)提供全方位的IT服務(wù)，其中包括ERP服務(wù)在內(nèi)。通過這種集中化的數(shù)據(jù)中心整合，強生改變了以往IT分散部署的方式，企業(yè)管理水平得到了進一步提升。據(jù)蒙偉介紹，在數(shù)據(jù)中心構(gòu)建的過程中，他們用到了安騰服務(wù)器，也用到了刀片服務(wù)器。其中刀片服務(wù)器在應(yīng)用整合、綠色節(jié)能等方面的確具有優(yōu)異的表現(xiàn)。有關(guān)散熱的問題，從應(yīng)用結(jié)果看，刀片服務(wù)器自身的散熱能力已經(jīng)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(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司市場經(jīng)理張松與蒙偉持有相同的觀點。目前中金數(shù)據(jù)在北京、上海、華南、煙臺四個核心節(jié)點構(gòu)建了大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，并在西部構(gòu)建了遠程備份中心。依托這些數(shù)據(jù)中心，中金數(shù)據(jù)為金融等國內(nèi)大型企業(yè)提供第三方外包數(shù)據(jù)中心服務(wù)，在國內(nèi)金融行業(yè)具有廣泛知名度。張松表示，其數(shù)據(jù)中心機房構(gòu)建是完全無水環(huán)境的，即便所用的水冷式空調(diào)系統(tǒng)，其水循環(huán)的部分全部隔離在機房之外，機房環(huán)境一滴水都沒有。這樣做的目的就是要保證機房環(huán)境的絕對安全。
專業(yè)機房服務(wù)提供商對于水冷門系統(tǒng)也是持有一種觀望的態(tài)度。北京創(chuàng)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(tǒng)，其一對于大多數(shù)北方的用戶而言，沒有必要采用水冷系統(tǒng)；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(chuàng)贏科技的角度看，他們會跟蹤水冷門系統(tǒng)技術(shù)，對于其發(fā)展進行跟蹤。薄英雪表示，新技術(shù)在推廣的初期，其售價總是不菲的，因此，目前選擇風冷系統(tǒng)還是具有最佳性價比的。
針對液體泄漏所導(dǎo)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(tǒng)缺乏必要的了解。以水為例，它經(jīng)過了一種特殊的處理，是絕緣的，不導(dǎo)電。此外，可以通過各種監(jiān)視系統(tǒng)隨時對系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，可以做到預(yù)防和報警。王劍春表示，目前機房大多數(shù)采用空調(diào)系統(tǒng)漫散推送冷氣的方式，為了使局部高熱區(qū)域降溫，其溫度往往需要調(diào)得很低，導(dǎo)致數(shù)據(jù)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(nèi)數(shù)據(jù)中心環(huán)境設(shè)施能源消耗已經(jīng)大大超過IT設(shè)備本身。有數(shù)據(jù)表明，通過使用冷水（Chill Water）循環(huán)冷卻系統(tǒng)，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(qū)域的散熱，除了液冷門系統(tǒng)的方式外，通過增加空調(diào)，對于局部區(qū)域加壓冷空氣也是一種常用的方式。傳統(tǒng)專業(yè)機柜市場廠家，如科士達、圖騰、威龍等都具有相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。在采訪中，科士達產(chǎn)品經(jīng)理劉尉敏表示，液冷門系統(tǒng)方式是一種高端的應(yīng)用需求，適合應(yīng)用在刀片服務(wù)器滿配的環(huán)境條件下，這種情況常常出現(xiàn)在電信運營商等數(shù)據(jù)中心機房，但是對于大多數(shù)的用戶而言，并沒有這樣的應(yīng)用需求。在此，劉尉敏也提到了成本問題，由于規(guī)模的限制，目前液冷門系統(tǒng)的售價還是比較高。與風冷系統(tǒng)方案相比，其售價至少相差一個數(shù)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(diào)，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(diào)也存在一定的局限，首先空調(diào)系統(tǒng)需要占用必要的物理空間，它需要額外增加一排空調(diào)，對于局部高熱區(qū)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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