刀片服务器散热的五种方法介绍

为刀片服务器散热有五种基本方法。一旦选中了其中一种方法,可以用多种不同产品和方法来具体实施。表1对此进行了概述。

五种 

要应用刀片服务器,必须选择其中一种方法。这种选择要基于目前设施的制约因素以及用户的需要和喜好。

应用方法的选择

了解了现有设施的制约因素并且在用户的各种需求和偏好间进行了适当取舍之后,就可以从前面所述的5种基本方法中做出选择了。刀片服务器的应用方法的选择是基于散热问题的,因为这些问题是实际系统中最主要的制 约因素。确定应用方式后,电力供应问题也就随之确定了。

影响应用方式的最主要的不确定因素就是刀片服务器的密度问题。许多用户更愿意将刀片服务器以最大密度安装。在现有的数据中心环境中这往往不是一个恰当的选择。实际上大部分刀片服务器都采用模块化的机架结构,可以以较低的密度在机柜中安装。例如,IBM BladeCenter采用独立的机架,一个机柜中可以安装1到6个刀片不等。虽然降低安装密度看上去没有充分发挥刀片服务器的优势,但实际上系统的成本、可用性和安装速度都有所提升,特别是在现有的数据中心环境中安装刀片服务器的情况。

目前的许多数据中心设计的功率密度为每个机柜2kW甚至更低。在这样的环境中按每个机柜10-30kW的功率安装刀片服务器时,这些刀片服务器需要消耗大量的电力和散热功能,这与机房最初的设计不成比例。正因为这个原因,在现有数据中心中安装刀片服务器时节省空间通常是没有实际好处的。因此,在现有数据中心分散放置刀片服务器是既实用又划算的。以饱和密度安装刀片服务器通常只是在专为支持高密度方案新建的机房设施中比较划算――安装规模极大或者空间极其狭小。

因此,刀片服务器安装的核心选择就是刀片服务器安装的分散程度�D�D即每个机柜中安装多少个刀片。用户选择的刀片服务器的品牌和型号可能会制约刀片的分散程度,例如,一些刀片服务器采用独立的机架,这种设备就易于分散安装。而另外一些刀片服务器采用一种底板系统,这种系统使得分散安装不切实际。要了解有关这 个问题的更全面更详细的讨论,参见与具体刀片服务器品牌相关的“APC应用说明”。按照前面所述的五种主要刀片服务器应用方法规划好刀片服务器的应用密度后,其结果如表2。

刀片 

表2表明,在30种不同的功率密度和应用方法组合中,有大约11种首选组合和7种临界的组合�D�D共18种比较切合实际的应用方式组合。要选择最佳方案,必须把数千种用户的偏好、制约因素和现有的条件等数据与这18种应用方式组合进行比对。这种比对需要进行广泛的分析,遵循许多规则,这一过程可以象软件运算一样进行。但本白皮书中不做详细叙述。

在开发工具进行这种分析的过程中,我们得出了在实际工作中经过长期观察得出的一些关键的经验:

如果在房间中需要安装的刀片服务器机柜超过总机柜数量的25%,那么现有的数据中心的电力和散热 系统可能需要进行全面改造。这说明如果安装数量达到这个限度,用户就需要重建一个机房,否则就得把数据中心关闭一段时间进行系统改造。

如果现有的数据中心计划安装1到5个刀片服务器机柜,那么为了将对数据中心正常运转的影响降到最低,同时降低安装成本,以饱和密度的25%或50%的数量(如每个机柜中最多放置3个机架)进行安装最合适。对大多数数据中心来说,实现非常高的功率密度所需的成本比增加几个机柜位置所需的空 间成本要高得多。

现在的数据中心一般都是为系统设备整体提供散热和电力供应,辅助散热方案能够以较低的成本提高应用密度,同时达到可预测的散热效果。

不当做法

下面列举了数据中心管理人员平时经常会采用的一些方法和做法,但这些方法是有缺陷的,对解决问题帮助不大,而且往往会使情况更糟。

降低空气温度。用户通常会通过调低机房空调的温度设定来降低机房的空气温度,以解决数据中心中出现的一些热点。这是用户操作最容易也是最差的做法。采取这种做法会降低空调系统的能力,大大增加增湿器的水消耗量,大大降低数据中心的运行效率(结果还会让你帐单上的电费增加)。所有这些都会发生,而问题根本 得不到解决,因为这是气流的问题,而不是空气温度的问题。

地板格栅。另外一个看似合理的措施就是把垫高地板的通风地砖换成气孔更大的格栅。这种格栅的样子不是我们所熟悉的带孔的地砖,而是有点象火炉篦子。这种方法对于孤立的机柜会有帮助,但会有严重的副作用�D�D特别是大量使用这种地砖的情况下。在数据中心使用这种地砖通常会导致其它区域的气流减少,但更重要的是这些格栅会引起地砖间的气流发生重大的不可预测的变化。这一问题在APC白皮书46“超高密度机柜和刀片服务器的散热策略”中有详细说明。

机柜顶部风扇。在机柜顶部安装风扇的情况非常普遍�D�D尽管这些风扇对于一个设计完好的IT机柜中一点好处也没有。服务器过热的原因并不在于机柜内部,而是在于服务器前部进入口处的热空气。这些风扇只能是产生 更多的热量,甚至会降低一个设计优良的数据中心的散热能力。许多用户在目的不明确的情况下按照传统的规格确定风扇的规格。也有一些与机柜配套的有效的风扇辅助设备,这些设备在APC白皮书42“解决应用高密度服务器引起的散热问题的十个步骤”中有更详细的说明。

孤立机柜。有时候用户会把机柜从整排机柜中单列出来,试图在一定范围内降低机柜密度,让通风地砖的气 流能够更多地接触到机柜。但是这种方法使得设备排出的热气在机柜周围回流到服务器的进气口。整体效果并不是很好。更好的方法是让机柜处于热通道和冷通道的安排中,在刀片服务器机柜之间用带隔板的不加负载的机柜隔开,加宽冷通道,使用辅助散热设备和/或热通道密封系统来增强散热性能。

结论

在现有数据中心中应用刀片服务器会给数据中心的电力和散热系统带来压力,这种压力不容忽视。有多种方法可以用来给刀片服务器提供电力或散热功能。针对某一具体安装的最好的方法要根据现有设计的制约条件和数据中心管理人员的需求和喜好而定。

本文概要阐述了涉及刀片服务器应用的相关事宜和选择。还描述了根据现有数据中心的制约因素和用户需求来选择应用方法的流程。

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