机柜与数据中心的关系

创建时间:2012-03-29 00:00

 随着计算机与网络技术的发展,服务器、网络通信设备等IT设备正在向着小型化、网络化、机架化的方向发展,这给数据中心的构建方式带来了新的变化,而机柜,成为变化中的主角之一。对数据中心而言,机柜正成为其重要组成部分,甚至有人说,机柜就是数据中心!

  据IDC数据统计,2003年中国市场交付的30万台服务器中,约有25%是机架式服务器;来自Intel公司的数据显示,到2005年,全球服务器将有66%为机架式服务器。与塔式服务器市场的逐渐缩小的趋势相比,机架式服务器、刀片式服务器(也需要安装在机柜中)却正处在迅速发展的时期。IT设备机架化的趋势,为机柜带来了日益繁荣的市场。

  而长期以来,机柜被看作IT应用中容纳服务器的低值、附属产品,并不为人重视。但是,低价值的机柜却是昂贵的IT设备最直接的物理保护,重视IT设备本身却忽视其所处的IT微环境的做法,正在把很多数据中心引向危险的边缘。

  所以针对数据中心的新变化,尤其是刀片式服务器的广泛使用,现在的数据中心对机柜的需求表现在四个方面,即热量管理、线缆管理、机柜电源分配、兼容性及其他先进性能。配合数据中心的新的需求,针对机柜应用中的高密度散热、大量线缆附设和管理、大容量配电及全面兼容不同厂商机架式设备的难题,各机柜生产厂商纷纷推出的自己的有针对性机柜类型,从而使数据中心能够在高可用的环境下运行。

  热量管理:让你的机架式设备不再"发高烧"

  传统的数据中心,经常看到这样的"盛况":机房内,机柜的门敞开着,一台电风扇昼夜不停地吹着,为机柜内发烫的服务器降温。如今单个机柜内安装的IT设备数量越来越多,功率密度越来越大。一个6~7U的服务器机箱内部甚至安插了8~10片刀片式服务器,容量可以达到3千瓦,一台42U的机柜中可以安装8台这样的服务器,单个机柜内设备产生的热量达到近24千瓦!机柜热量管理的重要性可想而知。

  机房尤其是机柜的散热问题该怎么解决呢?不同的机柜厂商纷纷提出各自的方案。基本可以归结到下面几点:

  首先,根据流体动力学理论及机柜内设备的散热气流分析,机柜内设备要有效散热,首先要增加机柜前后门的开放空间。所以现在一般的服务机柜都采用了"超级网孔"设计,使机柜表面的开放空间可以达到60%以上。理论上网孔的大小决定通风效率,但同时也会降低机柜的强度,。

  其次,从机房布置角度。传统的做法采取"冷热通道"的概念,将机柜采用"背靠背、面对面"摆放,使冷热空气有效分开,进一步提高了制冷效果。对于IT设备来说,温度每升高15度,可靠性就会降低一半,并大大影响到IT设备的使用寿命。从这个角度来说,在数据中心引入热量管理,使用高管理性能的机柜,就是为IT设备找到了称心如意的"外衣",让它们能充分发挥应有的高水平。但"冷热通道"的施工方法在一定程度上,改善了机房制冷效率,但随着机柜中安装的IT设备数量和功率密度迅速增加,我们又面临新的问题。通过对机柜位置的合理布局,在机房内形成冷热通道,对冷热气流进行有效管理,提升制冷效率,但无可避免的是冷热通道还是处于机房这个大的空间内,而且通道间无法做到完全隔绝,设备自带风扇以及机柜配装风扇,在极大程度上增加了气流的流动,使冷气迅速通过设备,达到降温的目的,但另一方面,因为风扇的驱动,也在机房内产生扰流和回风的情形,降低了制冷效率。针对这种情形,我们提出烟囱型高密度机柜方案,以机房的天花为屏障,配合一些绿色节能配件,如快速面板,封闭式过线装置,空气挡板,对冷热气流进行隔离,使得天花以上形成热区,而机房内成为完整的冷区,最大程度的提升制冷效率。代表性的有CPI的F系列烟囱机柜以及GREEN IT的CT系列高密度散热机柜。

    当然线缆管理:不该被遗忘

面对过千头万绪,乱麻一般缠绕的线缆吗?在规模巨大的机房里,在林立的机柜中穿行尚且困难,更别提快速寻找和维修出现故障的线路了。线缆管理正受到越来越多的重视,成为机房或机柜整体解决方案的一部分。

  传统机房往往采用架空地板下走线方式,不仅容易造成地板下线缆的交叉干扰,还增加了维护的难度,造价也很高昂。于是有些用户开始采用桥架上走线方案,但由于会对建筑结构带来负面影响,并延误施工周期,也并不容易实施。再从机柜内的线缆敷设来看,由于机柜内IT设备配置密度越来越高,要保证线缆的管理井井有条,实在是件非常挑战的事情。CPI和GREEN IT也针对线缆的管理,分别开发出一系列适用于机柜内部线缆管理的理线产品以及适用于机房内机柜/机架间走线的桥架系统。尤其是刚性桥架方案的推出,在满足合理布线的需求的同时,对机柜/ 机架做刚性连接,极大的增加了机柜/ 机架的强度,并将机柜/机架连同内部设备和建筑物形成一体,极大的增强了机房及设备的抗震性能。

   机柜电源分配系统的设计

以1台7U的刀片式服务器为例,1台这样的服务器大约需要3kVA的配电,而1台42U高的机柜可能安装多达8台这样的服务器,其配电总需求量将达到24kVA!这就对机柜内配电系统提出了严峻的挑战。再考虑到目前大多数服务器的双电源供电的需求,就使得机柜内电源分配不再是可以轻松搞定的事情。同时,用户对电源分配中负载的大小需要随时了解,以避免因为过载带来的系统断电的危险;用户还希望对配电系统实施远程、多用户的管理、控制。专门针对机柜系统设计,与配电系统充分协调、无缝配合的原则,同时考虑安装的方便性,以及智能化管理、适应性强、便于操作与维护等特点。同时应逐步实现负载电流的本地及远程监控,以及电源分配的远程控制,使电源分配管理纳入机房整体的智能化管理体系中。PDU的出现,是帮助用户对机房电源实行有效管理成为现实。

         兼容性:让机柜永不过时

  很多机房管理人员都有这样的经历,当服务器、存储等IT设备更换升级时,由于机柜无法兼容新的IT设备而被淘汰了。虽然机柜的价值不及它支撑的IT设备,但是,为用户带来了巨大的迁移成本。而且新采购的机柜未来又能用多长时间呢?

  当数据中心的高可用性集中体现在机柜内IT微环境的高可用性时,作为IT设备的直接载体和保护者,机柜已不再是IT设备的附属品,而变成了数据中心信息系统的有机组成部分。综合起来,用户对机柜的需求集中在可用性、可管理性、可服务性、可扩展性以及生命周期成本等五个方面。

  新一代的数据中心,其机柜解决方案必须兼顾以上五点,从线缆分布、电源分配、机柜散热以及兼容性等方面提升管理水平,从而为用户创造满意和可扩展的IT微环境。可以预见,全面符合数据中心需求,并具备未来可扩展性的机柜解决方案,将更好地解决用户的问题,提升用户IT系统的管理水平。