为服务器降温(刀片)
2024-09-01 13:43:30
供稿：网友
正在“发烧”的数据中心
站在机房门口，老高迟迟不愿走进去。查看一下设备运转情况，听一下机器轰鸣的声音，这本是他每天必做的工作，但往昔的热情似乎正逐渐褪去，他实在不能接受眼前的窘境—精心打造的数据中心正饱受“发烧”之苦。
尽管关键服务器等设备远未到更新期限，公司业务的快速增长已然给数据中心带来了越来越大的运营压力。综合权衡之后，身担信息中心重任的老高决定提前实施数据中心升级。最终选择的刀片服务器系统与以往服务器系统相比效率显着提升，更关键的是避免了机房空间有限的尴尬。但这份本应得意的业绩却没让老高兴奋几天，原有的空调设备不能有效解决刀片服务器的散热问题—在100平方米面积的机房走一圈，甚至能明显感觉到不同区域的温度差异；空调温度调到很低，但刀片机柜仍然高温不退。
事实上当前像老高一样面临散热难题的用户不在少数。本期针对机房制冷状况的用户调查显示，有38%的参与调查用户正受到局部热点问题的困扰。随着刀片服务器逐渐得到广泛应用，数据中心的部署密度正日益增加：把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中，这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求。
从外表看，与传统的机架/塔式服务器相比，刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用。刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。
然而，刀片服务器在给数据中心最大限度地节约空间的同时，也造成了单个机架或机架局部单位面积发热量急剧上升，从而导致了机房局部“发热”的高热密度现象的产生。虽然很多刀片服务器在设计中采用了低功耗的处理器，但依旧是机房中最大的热源之一。
与此同时，节能降耗不仅成为国家可持续发展战略的重要指标，同时也是企业发展战略的重要内容。积极应对刀片服务器发热的挑战，提高能源利用率，不仅成为数据中心用户对空调制冷解决方案的第一诉求，也成为撬动数据中心变革的有力杠杆。
数据中心面临的由刀片服务器带来的局部过热问题不可小视。对此，国内数据中心用户也提供了一些制冷解决方案，比如当前被普遍采用的热通道和冷通道的布局的方法。但采用这样的方法，随着设备发热量的增加，局部高热密度的程度也是有增无减，即使设计有合理的冷热通道，但是受建筑层高，地板高度等客观条件限制，问题仍会发生。因此，针对刀片服务器的高热密度问题，业界亟需有针对性的高效率制冷方案。
慎选空调 掌握能效“话语权”
在一个典型的数据中心中，IT设备占到耗能比例的30%，空调系统（包括冷水机、加湿器和机房空调）消耗了45%的电能，数据中心空调能耗情况在建设绿色数据中心中具有几乎“半数的话语权”。
如果企业在将自己的业务全部“搬家”到IT系统之上，而没有对电力消耗实施良好的规划与管理的话，信息化的速度越快，企业面临能源危机的速度也许就会越快，今天昂贵投资的IT系统，明天可能就会变成“金手铐”，因此，搭建一个绿色数据中心不仅仅是停留在口号上那么简单，在经济下滑周期内，对于企业的生存也有着至关重要的作用，而空调制冷又是解决这个问题的关键之所在。
机房空调设备在设计之初就应该选用节能部件。机房空调设备的能耗主要由五部分组成：压缩机能耗、加热器能耗、加湿器能耗、冷凝风机能耗、蒸发风机能耗。其中压缩机能耗最高，采用高效节能的涡旋压缩机比采用普通压缩机节能约30%，且使用寿命更长，故障率更低。另外，风机的能耗虽然没有压缩机高，但是风机是空调中运行时间最长的。从长远来看，风机的所“贡献”的能耗并不比压缩机小，采用高科技的变风量风机，在满足散热需求的前提下确保风机能耗最低。
除了通过合理提高空调机工作温度来降低数据中心温度以外，从现实角度讲，国内的用户可以考虑从改善气流组织的方面入手来提高空调机的工作温度。传统的气流组织方式，都是通过冷却环境来冷却IT设备，整个数据中心类似于一个冷库，很多没有IT设备，不需要冷却的地方也冷却了，等于额外付出了冷量，这样的气流组织方式是不经济的。而且由于热负荷分布不均匀，还会出现局部过冷或过热现象，影响主设备的正常工作。
另外，由于冷热气流混合，部分冷空气短路，空调系统的冷量利用率很低，甚至不到50%，造成了电能的极大浪费。就目前情况来看，改变数据中心的控制温度是最有效的节能措施之一。
专业机房精密空调可以提升机房的制冷效率，但在推广应用过程中仍然面临一系列的挑战。因为很多国内企业，对于数据中心机房建设大都只有一些感性上的认识，但对于技术层面的了解却十分有限。比如，这些决策者可能把更多的精力用在企业运营和销售管理上，而对于后台的数据中心支持的认识就淡化了很多。他们往往会以非专业的角度考虑数据中心的制冷问题，认为解决温度高的“最佳方式”就是降温，那么最简单直接降低温度的方法就是调低空调温度。
而事实上，达到理想的数据中心的制冷效果不仅仅只是降低温度那么简单，这其中涉及到了送风方式、冷热空气通道控制、机架结构设计，甚至包括数据中心整体管理软件的综合管理能力都会对数据中心的散热产生影响。通过一系列的数据和理论等说明，公司或机构的IT支持工程师或许可以说服，但那些企业的决策者更关心的是IT设备及基础设施的初期投入成本，因为这些数据会直接体现在公司的财务收支报表上。
采用专业机房精密制冷方式的初期投入成本相比传统空调制冷要略高，而由于采用精确制冷提高制冷效率所带来的能耗降低和费用的节省是长期的，相对于初期基础设施的投入，不易实时得出直观数据。
刀片服务器制冷 效果不能打折扣
建立绿色数据中心，就是要降低数据中心的能源消耗和管理成本，提高数据中心各个设备的利用率，同时要在提高效率的前提下，获得较好的投资回报，理性并深刻认识绿色数据中心的能耗和成本内容非常重要。相关资料显示，在IT预算受到压缩的情况下，供电和制冷的成本一跃成为数据中心第二大成本消耗源。
当前越来越多的企业被数据中心庞大的能耗、日益严峻的散热问题以及高昂的电费所困扰，降低能耗、简化管理，已成为企业信息系统基础架构的核心问题。
刀片服务器拥有更高的密度，也要求每个机柜提供比相同尺寸传统机柜更多的电力，所以虽然单个刀片服务器拥有的能效比更高，但整体的耗电量却更大，随之产生的热量也与密度的增长呈正比。尤其是当大量的刀片服务器运行时，机房每平方米面积都会产生更高的热能，这也就要求数据中心提供足够的制冷能力。
有些公司则采取了一些权宜之计，希望能减轻刀片服务器在电力和冷却方面给数据中心带来的负担。通过在机架旁边留一些空白地板，让冷空气可以进来，然后再开一道后门，将房间里面的热量排出去，更有甚者，会在数据中心里面放一些水，起到“水冷作用”。而这些土办法，供电和制冷要求所需的成本可能会超过使用刀片服务器所带来的好处。
有些公司可能会通过重新部署机房，采取把数据中心搬到更大机房的策略，然后利用更强大的房屋级制冷来降低室内温度。这样做的弊端显而易见，除了“兴师动众”的高额成本外，房间级制冷的效率不高，不能达到精确制冷，并且浪费了大量的电力，其实是气流问题，而不是空气的温度问题。
