PDU插座之数据中心建设高密度计算才安全
时间:2019-11-06 16:56

 

  当时不计成本的高性能核算时代现已一去不复返了,处置顶级疑问的高端体系相同也有必要下降成本。为了避免因为服务器爆炸性添加而形成机房面积过快扩展以及随之而剧增的各种运转保护费用,组织数据中心需要大起伏减小服务器(以及存储设备和网络通信设备)的占地面积、进步核算密度、开展高密度核算。这一方面需要选用新的服务器计划和器材完成更高的核算密度,另一方面需要建造可以撑持高密度核算机体系安全安稳运转的数据中心,即高密度核算数据中心。

 

  近十年来,服务器功耗添加了15倍。机架的供电密度也进步了10倍。曩昔一个机架功耗为2-3 kW,如今却通常高达20-30 kW。这全部都形成机房耗电和内部发热量急剧添加,给处置高密度数据中心供电和散热疑问带来了严峻的应战。

  高密度数据中心尽管与大多数数据中心相同也有必要致力于进步能效,但它们在供电和散热两方面都对机房根底设备的容量计划和电源和制冷设备建造提出了更高的需要。从计划角度来剖析,建造高密度数据中心有必要从如下三方面着手:

 

  • 合理装备机架和空调设备,经过定量核算每个机架的功率密度和热负荷,优化服务器设备在机架中的计划以及机房内机架和空调的计划,为高效供电和散热创造条件;

 

  • 优化供电设备,给每个机架供给满意和适度的电力,满意高密度核算的需要;

 

  • 优化散热制冷体系:把高密度核算元器材在每个机架内部发生的高热量带出机架,避免因为部分高热门而影响设备的安稳运转,甚至损毁部件、形成灾难性的结果;

 

  合理装备机架内部设备

 

  许多机架成行摆放是现代数据中心机房特征景象之一。机架是数据中心机房内装置各种设备(服务器、存储和网络设备等)的重要组件,也是整个散热根底设备的重要组成部分。例如,各种服务器、存储与网络设备的机箱就是刺进在机架中,经过各种线缆联接变成高密度核算体系。因而,处置好机架的供电和内部的散热等疑问是进步高密度核算体系散热功率的要害。为此,首先要合理装备机架内部设备。

 

  跟着服务器功耗的进步,传统的数据中心通常不得不把机架大多数容量空置、来避免供电缺乏和过度发热,这明显不利于高密度数据中心的建造。反之,假如机架过满又很可能会超出机房供电和散热的才能。因而,有必要从定量核算机架功率密度和热负荷动身、合理装备机架内部设备,然后充分运用机房供电和散热的才能,奠定建造高密度数据中心的根底。

 

  服务器功耗和机架功率密度

 

  每台服务器在出厂时均附有一个标称额定功率,它标明了该服务器的最大运用功率,但这并不代表实习运用功率。为了知道服务器实习运用功率,通常需要运用厂商供给的在线功率核算器核算服务器在当时装备时的功率需要。这种在线功率核算器实习上是一个Microsoft Excel 电子数据表,在输入了服务器所装备的处置器的频率、处置器数量、内存卡容量计划与数量、PCI卡数量、硬盘容量计划与数量之后,可以主动核算出该服务器有关功耗与发热量的参阅值。

 

  至于,怎么核算在一个规范机架中可以包容多少台这样的服务器和预算一个机架内服务器的功耗会愈加艰难。因为核算功耗需要参阅多个变量(如每个机架内的服务器数量、每台服务器组件的类型和数量等)。关于机架而言,一个十分有用的规范是功率密度,即每机架单位的功耗(瓦/单位)。功率密度包含了机架密度所触及的全部变量。

 

  机架的热负荷的核算

 

  实习上,核算机所耗费的电源简直全部都转变成了热量。核算机所发生的热量通常以英国热量单位BTU/小时来标明,1瓦等于3.413 BTU/小时。因而,可以按照下式来核算出机架热负荷:热负荷=功率[瓦]x3.413 BTU/小时/瓦。 例如,一台惠普公司制作的DL360 G4服务器的热负荷为:460瓦x3.413 BTU/小时/瓦=1,570 BTU/小时。一个42U机架包容DL360 G4服务器的热负荷将近65,939 BTU/小时。

 

  机架计划的计划与装备

 

  数据中心的装备首要盘绕功耗和热负荷与机房供电和散热才能的合作。IT 设备厂商通常会在其产品规格中供给功率和热负荷信息,在计划高密度数据中心时,有必要依据厂商供给的数据预算每机架的功率和热负荷,进行数据中心机房计划。计划中,需装备满意的电源、并留有满意的余量,既要避免因装备容量缺乏而影响设备正常运转,又要避免因留有余量过大而致使能效下降。在计划和建造高密度核算数据中心时有必要评估各种设备的电源需要与热负荷,进行合理的机架装备。对比好的办法是静态智能散热技能,经过运用流体动力学模型进行模仿、依据已清晰的数据中心设备的热负荷,来断定冷却资源的最佳计划和供给量。它可以将每一个空调设备的散热负荷与其额定功率进行对比,以判断空调设备是不是得到了高效的运用或过火“供给”。

 

  进步数据中心供配电才能

 

  高密度核算数据中心中的机架经常是满载的、功率很大,曩昔一个机架功耗为2-3 kW,如今却通常高达20-40 kW。前期的机架配电办法现已无法满意高密度设备机架不断增加的电力需要。因而,有必要选用立异的机架配电技能来满意为高密度机架供给满意的电力并保证继续安稳运转的需要,包含:

 

  • 撑持高电压和三相电源:传统数据中心运用单相电流作业,其功耗现已不能满意现代高密度核算的需要。因而需要改用三相电源,运用称为高电压交流电源的208伏、三相体系。三相电源通常比单相电源愈加高效。此外,与单相电源对比,三相电源更为安稳,更多时间都可处于峰值电压,下降供电损失和发热,不只可以为满载刀片服务器的机架供给满意功率,并且可以愈加安稳继续供电,保证体系的安全安稳运转,然后为撑持高密度数据中心供电供给一种通用且经济的电源;

 

  • 运用分段配电技能,可以下降因为过载或保护所引发的意外宕机机率,并减小办理员接连打开多个服务器组而发生的浪涌电流,进步供电的安全性;

 

  • 撑持经过冗余电源完成设备的冗余操作:冗余电源体系需要两个配电电路,别离用于两个电源总线。假如一个总线呈现毛病,另一路总线仍可处置整个体系的负载;

 

  • 供给电路监控功用:经过布置可继续监控电流负载的组件,数据中心可以运用少数人力完成高效运转办理。各体系可轻松完成配电电路负载均衡,避免因过载或设备损坏而引发的意外宕机。为了简化办理,用户可以选用模块化 PDU 办理模块,运用它们来监控数据中心的电源环境。当时市场上已有许多新式配电装置()可供挑选,其间惠普公司新式的模块化PDU在每个机架上集成了插座、电缆与断路器,供给一系列领先的特性撑持高密度机架安稳安全安稳运转和节电:

 

  • 选用节电配电机柜:经过将数据中心的会集配电改为区域配电办法,将配电办理移到“区域”级,处置了从机箱到机架的集成电源办理疑问,并进步供电功率;

 

  最大极限进步散热资源运用功率

 

  为了满意实习的需要,高密度核算中心机房计划有必要思考多方面的要素,包含:优化机房计划,如机房的几许形状计划以及CRAC设备的功率和摆放方位,树立隔离的冷通道和热通道,消除可能形成数据中心内气流混合的计划;消除影响空气流通的要素,如优化机架线缆计划、预留满意的通风空间、收拾活动地板下方的电缆等;进步散热的功率,如进步送风区的静压、树立天花板回风区、树立双送风区、在天花板上的装置换热器等。实习测试标明,这三方面的最佳实习可以较大起伏进步散热资源运用功率,撑持高密度核算(详见[1])。

 

  更重要的是,高密度数据中心内部热源分布和发热都十分会集的特色,推进机房散热体系计划从会集散热向按需散热形式开展。传统的散热体系计划大多采取会集制冷形式,将机房思考成一个均匀空间,按现场最大需要量来思考。这种形式忽视了发热门的部分性和机房内各部分的实习需要,散热功率较低、成本较高。形成不少数据中心尽管过度供电、过度制冷,但仍然不能满意高密度核算的需要。跟着高密度大型数据中心的建造需要的开展,大家逐步认识到会集散热的坏处和按需散热、避免呈现刹那间和部分过热门的必要性。

 

  当时最有效的散热技能是动态智能散热(DSC)技能。它的通常原理是,在机架上和数据中心内的要害部位装置传感器,收集监控点的功率、温度和压力等数据;这些被监测数据将经过设置在机架顶上的基站会集并经过内部局域网传输到体系办理控制器;体系办理控制器将对比监测数据与设定阈值,并用专门算法核算出对于每个制冷设备、智能通风口等散热设备的相应控制参数,然后以控制指令办法使制冷设备调理冷却温度、鼓风机调理转速以及智能通风口调理风门巨细,然后到达有对于性地供给散热资源并及时消除过热门。发现严重的反常还可以宣布报警告诉,恳求人工紧迫处置。

 

  动态智能散热办法是建造高密度数据中心的重要技能之一,它能经过传感器与相应办理软件使数据中心内的核算设备与散热根底设备完成互动,不只可以明显进步数据中心的散热功率、完成40-50%的节能作用,并且可以及时发现和消除瞬时和部分的热门、保证数据中心安全运转(详见[1]).

 

  跟着微处置器和刀片技能的开展,从服务器、存储到网络通信数据中心全部部件全部的刀片化现已变成IT技能将来的开展趋势。这一股“全部刀片化”的浪潮,必定会推进IT设备的功率密度以更大起伏飞速进步,也必定会对高密度数据中心建造提出更高的需要。这篇文章基于[1]介绍的合理装备机架内部设备、优化供电设备和优化散热制冷体系等三项行动仍将是撑持将来高密度核算数据中心建造卓有成效路径。文章来源:互联网