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消除数据中心热点的各种技术措施

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-06-20 1:00:03 * 浏览: 8
数据中心运维人员采取了多种措施消除热点,其中一些措施非常有效,可以在短时间内解决问题,但同时也会导致能耗增加。有些措施不仅无效,还会引起更多的热点。气流管理是一种易于使用且具有成本效益的热点解决方案,它不仅可以一劳永逸地消除热点,还可以减少能源消耗并避免与增加制冷单元数量相关的成本。该研究探索了热点的根本原因,介绍了识别热点的方法,评估了典型的应对措施,并解释了消除热点的新技术和方法。 UptimeInstitute进行的一项调查研究表明,多达十分之一的机柜在高于设备可靠性准则所建议的允许范围内的温度下运行。目前,数据中心机柜的功率密度持续上升,每个机柜的平均功率密度为5kW或更高。因此,受热点困扰的机柜数量预计将随着日增增加,并将很快超过上述比例。如果无法消除该热点,则长期使用可能会带来严重的威胁,不仅危及IT设备的可靠性和性能,而且会影响硬件制造商的保修或维护协议。因此,数据中心运维人员需要尽快采取有效措施避免此类风险。 1什么是热点?许多IT专业人员经常检查热通道的温度,或在错误的冷通道位置检查温度。一旦发现温度过高,他们就认为找到了热点。然后,他们将采取各种对策,但结果可能令人失望。除了消除热点之外,它们还会触发更多的热点。确切地找出什么是热点,热点的根本原因以及如何识别热点对于消除热点至关重要。 (1)热点的定义:在数据中心内随机测量的任何高温点都不能视为热点。我们将热点定义为:当IT设备进气口的温度高于ASHRAETC9.9建议的期望值时,将其视为热点。热点最有可能在机柜顶部产生。美国供热,制冷和空调工程师协会(ASHRAE)热指南给出了服务器进气口温度的建议和允许值。 (2)热点的根源数据中心中安装的冷却设备的冷却能力通常会过剩,特别是当冷却能力完全由IT设备“铭牌”上的额定值确定时。如果是这样,为什么会出现热点?原因是热点不是由冷却能力不足或热负荷过大引起的,而是没有充分利用冷却能力。换句话说,冷却能力是足够的,但是由于缺乏气流管理,未能在需要制冷的区域中提供足够的冷却能力。图1是一个未充分利用的制冷能力的示例,该示例来自施耐德电气的真实案例研究。该图显示了一个传统的典型数据中心,该中心使用房间级别的冷却,其活动地板和吊顶用作供气和回风通道。机房空调首先以一定的压力和速度将冷空气送入地板过道。然后,冷空气穿过活动地板中的多孔地板(占计算机机房中空调空气流量的54%)和地板上的电缆切口(占计算机中空调空气流量的46%)。房间)从地板过道进入IT空间(即漏风)。地板上的电缆切口泄漏的气流会导致冷却能力下降,因为气流无法到达IT设备的前端,而是绕过了设备。实际上,这些气流不会带走任何热量,而是返回制冷单元。通过穿孔地板的大部分气流(占穿孔地板的气流的96.29%)流经IT机柜中的设备,但由于缺少气流法力水泥,并非所有气流都通过设备。一小部分冷空气(占穿孔地板空气量的3.71%)绕过IT设备并返回到冷却装置。与泄漏的气流一样,这些旁路气流也会导致冷却能力下降。同时,某些“需要冷却”的IT设备无法获得足够的冷却能力,并且必须吸入从机柜后部排出的热空气(占IT气流的7.15%)。热点在IT设备的前面创建。简而言之,采取减少空气泄漏,旁路和再循环的措施将有助于消除热点。 (3)如何识别热点尽早发现热点对于防止IT设备过热和故障至关重要。我们可以通过以下三种方法找到热点:①最简单,最经济的热点检测方法是在数据中心巡逻,将手放在机柜前,并感受温度。如果温度高,则有热点。这种方法的准确性最差,但是对于极其明显的热点非常有效。 ②手动测量方法更准确,因为仪器可以更精确地测量温度值。此类仪器包括塑料温度标签,枪温度计和FLIR热像仪。手动测量被认为是一种经济有效的热点检测方法。尽管如今的热像仪售价高达300美元。数据中心运维人员可以使用这些仪器测量服务器进风口和机柜前门的温度值,并测量服务器进风口和出风口(即服务器的出风口)之间的温差。 ΔT)以找到热点。 ③自动监视称为热点识别方法,它可以显示实时数据并解释服务器或数据中心的冷却状态。数据中心物理基础架构管理(DCIM)解决方案的自动监视设备可以在系统达到特定阈值时通过电子邮件或短消息向相关人员发送实时警报。借助DCIM软件,可以根据您的特定要求检查每个设备的进气口和出气口的实际温度。施耐德电气的StruxureWareTM是一种典型的数据中心基础设施管理软件,可以使用从已安装的传感器网络收集的实时数据来提供详细的三维热分布图。这种方法的程度,但成本也。此外,IT设备通常配备有内置热传感器,该传感器可以监视其热状态并使用IPMI协议报告热点。其他有助于识别或防止潜在热点的建议包括使用计量机架PDU来识别和检查高密度(功率密度大于5kW)机架,因为这些机架更容易出现热点。在决定移动,添加和更改机柜操作之后,或者在数据中心设计阶段,请使用CFD软件预测热点。 CFD仿真技术可以对机柜前部的温度和压力云以及机柜周围的气流分布进行详细的三维分析,以发现潜在的热点。该工具的强大功能在于可以发现哪些区域的冷却能力被浪费了,哪些区域的冷热气流混合在一起,从而导致冷却能力的利用不足。 2评估中采取的传统措施发现热点时,数据中心运维人员将采取各种对策。但是,并非所有措施都能奏效。下面将介绍一些传统的对策,并解释这些措施行之有效的原因。请注意,大多数措施都无助于减少气流的旁通或再循环。 (1)降低制冷装置的温度设置和降低送风温度以减少热点似乎合乎逻辑,但是在处理热点时,这是最后的选择,因为这会降低整体效率和制冷能力制冷系统。此方法的有效性取决于计算机机房空调的工作状态。如果冷却系统仍然有多余的容量(即,工作负荷较小)100%且未达到冷却极限),那么降低温度设定值会有积极的作用。对于计算机房空调位置附近的热点,降低温度设置以降低热点温度。但是,如果机房空调以满负荷(100%满负荷)运行,则由于系统已达到冷却极限,因此降低温度设置值没有任何作用,因此无法消除热点。在给定的环境条件下,每个制冷系统具有固定的制冷量。降低温度设置后,“”冷却能力也会降低。 (2)在热通道中放置穿孔地板有些人认为这种方法是好的,因为他们不了解冷通道/热通道布局设计的优势,并且将所有高温现象都视为热点。实际上,这种方法不仅可以消除冷通道中的热点,还可以引起更多的热点。此外,在热通道中放置多孔地板(即绕过气流)也将减少可用的冷却量。冷通道/热通道布局设计是最有效的方法,因此在热通道中没有热点。由于冷通道是IT设备获得冷却能力的“冷容量容器”,因此对于IT设备而言,保持冷通道中的低温非常重要。在空气冷却大型设备的早期,常常通过高架地板提供制冷能力,并且根据回风温度控制制冷单元。此方法之所以有效,是因为室内空气温度均匀且冷热气流完全混合。如今,在冷通道/热通道的布局设计中,专门建立了两个冷热区,以形成不均匀的回风温度。习惯于设计均匀室内温度的人们可能会在热通道中放置穿孔的地板,以为这样做可以解决热点问题。 (3)将机柜和带孔地板放在靠近冷却装置的地方。有人认为将机柜和带孔地板放置在尽可能靠近冷却装置的位置很好。这是因为他们认为,放置在冷却单元几英尺内的机柜和穿孔地板可以得到更好的比较。更大的冷却能力。但实际上,效果恰恰相反。这可能会导致IT设备散热不足,并且无法连续消除热点。尽管此方法可以帮助收集大部分废热,但它是不可预测的,也不是解决热点的有效方法。由于这种方法,导致IT设备中缺乏冷却的原因是,从制冷单元发出的气流速度非常快,导致该区域的静压力低。也就是说,安装在该区域中的多孔地板的冷却能力非常小,甚至房间中的气流也可能被吸入地板通道中。有一种非常简单的方法来确定高架地板下方的气流是否存在问题,即在穿孔地板上方放置一小块纸。如果纸张被吸入穿孔地板,则穿孔地板应换成坚固的地板,以平衡高架地板下的通道压力。 (4)将落地风扇放在热点机柜的前面。有人认为此操作可以将气流直接集中在热点前面,因此这是消除热点的好方法。但是,此方法只能在紧急情况下临时使用,例如IT设备将要发生冷却中断时。这种方法可以降低设备的工作温度以消除热点,但是成本非常高。落地式风扇的功能基本上等同于气流混合器,该气流混合器将从设备排出的热空气和冷空气进行混合,从而使气流的温度介于低送风温度和高排风温度之间。这也将增加通过设备的气流。冷热空气的混合还会降低制冷系统的效率,导致增加的除湿/加湿负担,制冷系统容量的利用率不足,以及由于制冷冗余而可能造成的损失。此外,地板风扇将成为数据中心的附加热源。 (5)将气流吹过冰,并将其送至冷通道。有人认为,用冰冷却是一种简单的方法。尽管此方法有助于缓解热点,但冰融化时会变成水,并可能使容器溢出,从而造成严重后果。即使使用包装的冰袋,此方法也不是最佳策略,因为有许多更简单,更有效的方法。我们将在下面详细讨论这些方法。 (6)推入便携式冷却装置中有人认为这是解决问题的好方法,因为此动作可以将冷风直接集中在热点的前面。但是,此方法只能在紧急情况下临时使用,例如IT设备将要发生冷却中断时。不幸的是,人们经常使用这种方法作为性解决方案。由于数据中心人员可以轻松地将便携式制冷设备推入到位,因此通常在紧急情况下使用这种制冷设备。但是,对于如何正确解决整个数据中心的热点问题,下面讨论的方法是一种性解决方案,它不仅便宜,而且非常有效。