為服務器降溫(刀片)
2024-09-01 13:43:30
供稿：網友
正在“發燒”的數據中心
站在機房門口，老高遲遲不愿走進去。查看一下設備運轉情況，聽一下機器轟鳴的聲音，這本是他每天必做的工作，但往昔的熱情似乎正逐漸褪去，他實在不能接受眼前的窘境—精心打造的數據中心正飽受“發燒”之苦。
盡管關鍵服務器等設備遠未到更新期限，公司業務的快速增長已然給數據中心帶來了越來越大的運營壓力。綜合權衡之后，身擔信息中心重任的老高決定提前實施數據中心升級。最終選擇的刀片服務器系統與以往服務器系統相比效率顯著提升，更關鍵的是避免了機房空間有限的尷尬。但這份本應得意的業績卻沒讓老高興奮幾天，原有的空調設備不能有效解決刀片服務器的散熱問題—在100平方米面積的機房走一圈，甚至能明顯感覺到不同區域的溫度差異；空調溫度調到很低，但刀片機柜仍然高溫不退。
事實上當前像老高一樣面臨散熱難題的用戶不在少數。本期針對機房制冷狀況的用戶調查顯示，有38%的參與調查用戶正受到局部熱點問題的困擾。隨著刀片服務器逐漸得到廣泛應用，數據中心的部署密度正日益增加：把熱插拔和冗余運用到刀片服務器之中，這些設計滿足了密集計算環境對服務器性能的需求。
從外表看，與傳統的機架/塔式服務器相比，刀片服務器能夠最大限度地節約服務器的使用空間和費用。刀片服務器實現了機柜優化的自然飛躍。
然而，刀片服務器在給數據中心最大限度地節約空間的同時，也造成了單個機架或機架局部單位面積發熱量急劇上升，從而導致了機房局部“發熱”的高熱密度現象的產生。雖然很多刀片服務器在設計中采用了低功耗的處理器，但依舊是機房中最大的熱源之一。
與此同時，節能降耗不僅成為國家可持續發展戰略的重要指標，同時也是企業發展戰略的重要內容。積極應對刀片服務器發熱的挑戰，提高能源利用率，不僅成為數據中心用戶對空調制冷解決方案的第一訴求，也成為撬動數據中心變革的有力杠桿。
數據中心面臨的由刀片服務器帶來的局部過熱問題不可小視。對此，國內數據中心用戶也提供了一些制冷解決方案，比如當前被普遍采用的熱通道和冷通道的布局的方法。但采用這樣的方法，隨著設備發熱量的增加，局部高熱密度的程度也是有增無減，即使設計有合理的冷熱通道，但是受建筑層高，地板高度等客觀條件限制，問題仍會發生。因此，針對刀片服務器的高熱密度問題，業界亟需有針對性的高效率制冷方案。
慎選空調 掌握能效“話語權”
在一個典型的數據中心中，IT設備占到耗能比例的30%，空調系統（包括冷水機、加濕器和機房空調）消耗了45%的電能，數據中心空調能耗情況在建設綠色數據中心中具有幾乎“半數的話語權”。
如果企業在將自己的業務全部“搬家”到IT系統之上，而沒有對電力消耗實施良好的規劃與管理的話，信息化的速度越快，企業面臨能源危機的速度也許就會越快，今天昂貴投資的IT系統，明天可能就會變成“金手銬”，因此，搭建一個綠色數據中心不僅僅是停留在口號上那么簡單，在經濟下滑周期內，對于企業的生存也有著至關重要的作用，而空調制冷又是解決這個問題的關鍵之所在。
機房空調設備在設計之初就應該選用節能部件。機房空調設備的能耗主要由五部分組成：壓縮機能耗、加熱器能耗、加濕器能耗、冷凝風機能耗、蒸發風機能耗。其中壓縮機能耗最高，采用高效節能的渦旋壓縮機比采用普通壓縮機節能約30%，且使用壽命更長，故障率更低。另外，風機的能耗雖然沒有壓縮機高，但是風機是空調中運行時間最長的。從長遠來看，風機的所“貢獻”的能耗并不比壓縮機小，采用高科技的變風量風機，在滿足散熱需求的前提下確保風機能耗最低。
除了通過合理提高空調機工作溫度來降低數據中心溫度以外，從現實角度講，國內的用戶可以考慮從改善氣流組織的方面入手來提高空調機的工作溫度。傳統的氣流組織方式，都是通過冷卻環境來冷卻IT設備，整個數據中心類似于一個冷庫，很多沒有IT設備，不需要冷卻的地方也冷卻了，等于額外付出了冷量，這樣的氣流組織方式是不經濟的。而且由于熱負荷分布不均勻，還會出現局部過冷或過熱現象，影響主設備的正常工作。
另外，由于冷熱氣流混合，部分冷空氣短路，空調系統的冷量利用率很低，甚至不到50%，造成了電能的極大浪費。就目前情況來看，改變數據中心的控制溫度是最有效的節能措施之一。
專業機房精密空調可以提升機房的制冷效率，但在推廣應用過程中仍然面臨一系列的挑戰。因為很多國內企業，對于數據中心機房建設大都只有一些感性上的認識，但對于技術層面的了解卻十分有限。比如，這些決策者可能把更多的精力用在企業運營和銷售管理上，而對于后臺的數據中心支持的認識就淡化了很多。他們往往會以非專業的角度考慮數據中心的制冷問題，認為解決溫度高的“最佳方式”就是降溫，那么最簡單直接降低溫度的方法就是調低空調溫度。
而事實上，達到理想的數據中心的制冷效果不僅僅只是降低溫度那么簡單，這其中涉及到了送風方式、冷熱空氣通道控制、機架結構設計，甚至包括數據中心整體管理軟件的綜合管理能力都會對數據中心的散熱產生影響。通過一系列的數據和理論等說明，公司或機構的IT支持工程師或許可以說服，但那些企業的決策者更關心的是IT設備及基礎設施的初期投入成本，因為這些數據會直接體現在公司的財務收支報表上。
采用專業機房精密制冷方式的初期投入成本相比傳統空調制冷要略高，而由于采用精確制冷提高制冷效率所帶來的能耗降低和費用的節省是長期的，相對于初期基礎設施的投入，不易實時得出直觀數據。
刀片服務器制冷 效果不能打折扣
建立綠色數據中心，就是要降低數據中心的能源消耗和管理成本，提高數據中心各個設備的利用率，同時要在提高效率的前提下，獲得較好的投資回報，理性并深刻認識綠色數據中心的能耗和成本內容非常重要。相關資料顯示，在IT預算受到壓縮的情況下，供電和制冷的成本一躍成為數據中心第二大成本消耗源。
當前越來越多的企業被數據中心龐大的能耗、日益嚴峻的散熱問題以及高昂的電費所困擾，降低能耗、簡化管理，已成為企業信息系統基礎架構的核心問題。
刀片服務器擁有更高的密度，也要求每個機柜提供比相同尺寸傳統機柜更多的電力，所以雖然單個刀片服務器擁有的能效比更高，但整體的耗電量卻更大，隨之產生的熱量也與密度的增長呈正比。尤其是當大量的刀片服務器運行時，機房每平方米面積都會產生更高的熱能，這也就要求數據中心提供足夠的制冷能力。
有些公司則采取了一些權宜之計，希望能減輕刀片服務器在電力和冷卻方面給數據中心帶來的負擔。通過在機架旁邊留一些空白地板，讓冷空氣可以進來，然后再開一道后門，將房間里面的熱量排出去，更有甚者，會在數據中心里面放一些水，起到“水冷作用”。而這些土辦法，供電和制冷要求所需的成本可能會超過使用刀片服務器所帶來的好處。
有些公司可能會通過重新部署機房，采取把數據中心搬到更大機房的策略，然后利用更強大的房屋級制冷來降低室內溫度。這樣做的弊端顯而易見，除了“興師動眾”的高額成本外，房間級制冷的效率不高，不能達到精確制冷，并且浪費了大量的電力，其實是氣流問題，而不是空氣的溫度問題。
