高密度机柜散热策略分析与实现

减小字体 增大字体 作者:唐远明 仉安娜 赵 威  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2009-08-17 00:10:03

关键词:高密度机柜;散热策略;热/冷通道

摘要:随着数据中心机房内高密度机柜的不断增加,设备的集成度越来越高,散热问题已成为数据中心机房管理的主要难题。该文中讲述了五种应对高密度机柜散热问题的策略,总结了应用高密度计算的最佳散热策略,最后介绍了提高冷却效率和冷却能力以及提高现有数据中心密度的具体措施。

1 引言
  
  在数据中心安装最新的IT设备,如刀片式服务器,有着众多的优点。但是,这些设备的能量消耗量每一机柜为现有机柜的2至5倍,即“高密度”机柜,高密度机柜的功率一般都超过5kW,相应的散热量也会加大,这一点已成为停机的潜在原因。为有效地避免设备故障和不明原因的速度缓慢,并延长设备的使用寿命,制定合理和优化的散热策略至关重要,以确保数据中心能够在其峰值效率下平稳运行。
  本文首先分析了五种应对高密度机柜散热问题的策略,并总结了应用高密度计算的合理而且最佳的散热策略,最后,介绍了提高冷却效率和冷却能力以及提高现有数据中心密度的具体措施。
  
  2 散热策略
  
  应用高密度机柜的散热策略有五种基本方法:分散负载、基于规则的散热能力转借、辅助散热、设定专门的高密度区以及全房间制冷。下面依次对这些方法进行探讨。
  2.1 分散负载
  分散负载是目前数据中心采用高密度设备最常用的解决方法。其目的是将负载超过平均值的机柜中的服务器分散到多个机柜中,实现整个机房的电力和散热性能的负载平衡。
  通过将设备分散安装在多个机柜中,任何一个机柜都可以不超出设计的功率密度,因此散热性能是可预测的。例如可以将1U服务器和刀片服务器分散配置在多个机柜中。在多个机柜中分散配置设备会使机柜内有相当大的未被利用的垂直空间。必须用隔板封填充这些空间,防止散热性能降低。 随了散热外,其它一些因素也常常会要求高密度设备在多个机柜中分散安装。高密度配置下,为机柜提供所需的电力或数据可能不可行或不切实际,在高密度配置1U服务器的情况下,机器后部大量的线缆可能会严重阻碍空气的流通,甚至后门都无法关闭。因此,在必要的情况下,也需要将服务器等设备分散放置。
  2.2 基于规则的散热能力转借
  基于规则的散热能力转借这种解决方案,是希望通过采用一定的规则,来允许高密度机柜借用邻近的其它利用率不高的冷却能力。
  数据中心中总有一些机柜的功耗相对比较低,其散热能力和回流能力利用率相对不高,这些机柜的散热能力可以让附近的其它机柜使用。此外,还可以采用一些更复杂的规则,使机柜能够为两倍于设计的平均功率值提供可靠和可预测的散热能力。可以通过以机柜级监控功耗来确定这些规则和措施。
  2.3 辅助散热
  辅助散热策略,是希望通过使用辅助散热设备为功率密度超过机柜设计平均值的机柜提供所需的散热能力。这种方法通常需要事先对计算机的安装进行规划,以便在需要的时间和地点利用辅助散热设备。
  可以用多种方法对机柜进行辅助散热,包括:安装特制的地板砖或风扇增强机房专用空调对机柜的冷空气供应;安装特制的回流管道或风扇从机柜中排出热空气,使机器排出的热空气回流到机房专用空调系统;以及安装专门的机柜或机架式散热设备直接为机柜提供所需的散热能力等等。
  2.4 设定专门的高密度区
  设定专门的高密度区散热策略,是指在数据中心机房内设定一个有限的专门区域提供强散热能力,将高密度机柜限制在这一区域内。
  应用这种散热策略,通常需要对高密度机柜部分以及将这些机柜隔离到一个特定区域的能力提前有所了解,在这些制约情况下能够达到最佳的空间利用率。当一个专门的高密度区被确定后,用户可以在这个区域采用专门的高密度技术,以便为该区域提供可预测的功率和散热密度。当功率密度超过每个机柜10kW时,由于气流的不可预测性,需要采用缩短散热系统和机柜间的气流路径的措施。该系统的关键运行原则就是通过封闭热通道来控制IT设备排出的所有热空气,然后立即用计算机机房空调系统对这些热空气进行冷却。控制热空气再加上较短的气流路径使得系统能够为很高的功率密度进行冷却,同时使得系统体现出高效率。
  2.5 全房间制冷
  全房间制冷,为机房内每个机柜提供期望达到的电力功率峰值和散热的能力。从概念上讲,这是最简单的解决方案,但并不实用,因为数据中心每个机柜的功率会有很大的不同,这种解决方案的结果会造成极大的浪费和极高的成本。此外,每个机柜的整体机柜功率密度超过6kW的数据中心进行设计需要极复杂的工程设计和分析。这种方法只有机房功率密度较低的情况下才是合理的。
  
  3 最佳散热策略
  
  结合数据中心高密度机柜的五种散热策略,综合考虑机房常见的安装情况,总结出以下四点应用高密度计算设备时优化散热的最佳实用策略 。
  1) 忽略IT设备的物理体积,把关注的焦点放在功耗上。这是使占地面积和总体拥有成本最小化的有效途径。
  2) 对系统进行设计,使之允许以后安装辅助散热设备。这使得用户在以后需要的时候在所需的地方安装辅助散热设备,以应日后之需。
  3) 当部分高密度负载很高而且可预测时,在数据中心内设定一个专门的高密度区。当事先了解到需要设立一个高密度区而且分散负载不可行时采用这种措施。
  4) 确定政策和规则,这样可以根据机柜的位置和相邻的负载确定任何机柜允许使用的电力

[1] [2]  下一页

Tags:

作者:唐远明 仉安娜 赵 威
  • 好的评价 如果您觉得此文章好,就请您
      0%(0)
  • 差的评价 如果您觉得此文章差,就请您
      0%(0)

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分) 查看完整评论