數(shù)據(jù)中心“熱問(wèn)題”正確處理方案探討

時(shí)昊

（哈爾濱松江電機(jī)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

數(shù)據(jù)中心耗能嚴(yán)重一直困擾運(yùn)營(yíng)者，但通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，耗能嚴(yán)重產(chǎn)生的直接原因是：并未對(duì)機(jī)房熱點(diǎn)采取正確降溫手段所致，如何正確處理數(shù)據(jù)中心“熱問(wèn)題”成為運(yùn)營(yíng)者需要關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 數(shù)據(jù)中心高熱密度的現(xiàn)狀

從2000年前后開始，由于數(shù)據(jù)中心電子設(shè)備發(fā)熱量快速增加，不斷有人提出數(shù)據(jù)中心高熱密度問(wèn)題，越來(lái)越多的解決方案也被提出來(lái)。同時(shí)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來(lái)越大，發(fā)熱量也越來(lái)越大，因此，所謂的“熱問(wèn)題”也越來(lái)越嚴(yán)重。

然而，“熱問(wèn)題”真的這么嚴(yán)重？“熱密度”真的有這么高嗎？

通過(guò)實(shí)地走訪，調(diào)查大量的機(jī)房后，我們發(fā)現(xiàn)：90%以上的機(jī)房存在“過(guò)熱”問(wèn)題 。同時(shí)，這些機(jī)房的確“很冷”就是說(shuō)：大量機(jī)房確實(shí)存在所謂的“熱問(wèn)題”，而在一般情況下，這就是所謂的“高熱密度”問(wèn)題。然而，我們還必須透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，要真正地認(rèn)清這個(gè)“熱問(wèn)題”到底是什么問(wèn)題？

熱點(diǎn)與熱區(qū)的概念

機(jī)房管理人員應(yīng)該很容易聯(lián)想到：機(jī)房的過(guò)熱實(shí)際上是指：“局部過(guò)熱”，并且這種局部過(guò)熱的區(qū)域?qū)τ谡麄€(gè)機(jī)房來(lái)講，相當(dāng)于一個(gè)“點(diǎn)”，也就是我們所述的“熱點(diǎn)”。這種熱點(diǎn)，實(shí)際區(qū)域很小，大多數(shù)情況下就是1個(gè)機(jī)柜或2個(gè)機(jī)柜而已。這就是所謂的“熱點(diǎn)”概念。與熱點(diǎn)概念相對(duì)應(yīng)，我們可以引出一個(gè)“熱區(qū)”概念。如果將多個(gè)熱點(diǎn)集中在一起形成一個(gè)溫度較高的區(qū)域，該區(qū)域就可以稱之為“熱區(qū)”。

熱點(diǎn)：少數(shù)幾個(gè)機(jī)柜發(fā)熱量過(guò)大形成的小范圍的局部過(guò)熱區(qū)域。

熱區(qū)：相對(duì)集中的較多發(fā)熱量過(guò)大的機(jī)柜形成的較大范圍的過(guò)熱區(qū)域。

熱點(diǎn)與熱區(qū)需要區(qū)別對(duì)待。由于熱點(diǎn)問(wèn)題的存在，制冷設(shè)備供應(yīng)商與數(shù)據(jù)中心用戶想出了很多的解決方案，實(shí)際上，其中很多的方案是針對(duì)“熱區(qū)”而言的。就是說(shuō)：在數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)了“熱點(diǎn)”時(shí)，采用了“熱區(qū)”解決方案，更有甚者，采用“機(jī)房”解決方案來(lái)解決“熱點(diǎn)”問(wèn)題。這造成了大量的浪費(fèi)。

這里羅列部分實(shí)際之中解決熱點(diǎn)的辦法：

·降低數(shù)據(jù)中心機(jī)房的空調(diào)溫度

·增加空調(diào)機(jī)的數(shù)量

·調(diào)整空調(diào)機(jī)的安裝位置

·采用全新的數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)解決方案

·安裝風(fēng)管定點(diǎn)送風(fēng)

·新建機(jī)房

·……

·多種方案的綜合

不管采用哪種方案，至少存在：投資較大，工作量較大、工期長(zhǎng)、能耗增加的問(wèn)題。

如上所述，采用“熱區(qū)”或“機(jī)房”解決方案來(lái)解決“熱點(diǎn)”問(wèn)題，造成大量浪費(fèi)，相當(dāng)于“用牛刀殺雞”。那么，為什么不采用“熱點(diǎn)”解決方案呢？我們認(rèn)為：實(shí)際上，采用“熱區(qū)”解決方案來(lái)解決“熱點(diǎn)”問(wèn)題，也是不得已的措施，原因卻相當(dāng)簡(jiǎn)單：缺少合適的“熱點(diǎn)”制冷解決方案(產(chǎn)品)。

2 現(xiàn)有熱點(diǎn)解決方案及其缺點(diǎn)

用戶與制冷設(shè)備供應(yīng)商共同想出了很多解決辦法，這里介紹其中的主要方法及其不足之處：

降低數(shù)據(jù)中心空調(diào)溫度

數(shù)據(jù)中心的空調(diào)控制溫度一般為：24℃，當(dāng)某個(gè)機(jī)柜出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象時(shí)，管理人員會(huì)簡(jiǎn)單認(rèn)為：房間溫度不夠低，于是：就將機(jī)房的控制溫度降低，從24℃降低到20℃，甚至18℃。

這種方法在許多情況下是有效的，并且是最簡(jiǎn)單的方法，因此這種方法被廣泛使用。 然而，這種方法立即將機(jī)房的空調(diào)能量消耗提升10%以上，因?yàn)榉块g溫度每降低1℃，空調(diào)機(jī)的制冷效率降低2%-3%以上，同時(shí)制冷量還降低3%-5%，還會(huì)引起過(guò)多的不必要除濕和加濕。此外，如果機(jī)房進(jìn)一步過(guò)熱，這種方法就不管用了，因?yàn)闄C(jī)房空調(diào)機(jī)的控制溫度不能進(jìn)一步降低。

增加空調(diào)機(jī)。一些用戶簡(jiǎn)單認(rèn)為出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象是因?yàn)榭照{(diào)機(jī)的能力不夠，需要增加空調(diào)機(jī)。某些情況下，這種方式有效。當(dāng)補(bǔ)充空調(diào)機(jī)的安裝位置恰當(dāng)，其冷風(fēng)可以直接送到過(guò)熱區(qū)域時(shí)，這種方案解決了問(wèn)題。應(yīng)該說(shuō)這種方案會(huì)引起較大的投資。

分散負(fù)荷。當(dāng)某個(gè)機(jī)柜出現(xiàn)過(guò)熱時(shí)，比較有經(jīng)驗(yàn)的用戶會(huì)采用“負(fù)荷分散”的方法，即：將發(fā)熱量比較大的機(jī)柜內(nèi)部的服務(wù)器分散安裝到其他負(fù)荷比較小的機(jī)柜之中去。這種方法是有效的，不過(guò)也會(huì)引起一系列的服務(wù)器拆、裝工作量和費(fèi)用。此外，有時(shí)也不一定可行，因?yàn)橛械挠脩舯仨殞⒆约鹤庥玫姆?wù)器放在一個(gè)集中的地方。

調(diào)整空調(diào)機(jī)的位置。出現(xiàn)過(guò)熱時(shí)，數(shù)據(jù)中心用戶會(huì)同空調(diào)設(shè)備安裝人員溝通，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、安裝人員考察用戶現(xiàn)場(chǎng)后，會(huì)向用戶提出這個(gè)解決方案。應(yīng)該說(shuō)，這種方案是可取的。通過(guò)調(diào)整空調(diào)機(jī)的位置，改善氣流組織，使過(guò)熱現(xiàn)象消除。這種方法所增加的費(fèi)用主要就是：空調(diào)機(jī)位置改變時(shí)的安裝、管路(風(fēng)管、水管、銅管)連接等工作量和相關(guān)費(fèi)用。應(yīng)該說(shuō)，這種費(fèi)用有時(shí)相當(dāng)高，有時(shí)可實(shí)施，有時(shí)不可實(shí)施。

安裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)管

這是一種比較直觀的、直截了當(dāng)?shù)慕鉀Q思路。通過(guò)將空調(diào)機(jī)送出的冷風(fēng)利用風(fēng)管送到需要冷風(fēng)的熱點(diǎn)，如果空調(diào)機(jī)的送風(fēng)風(fēng)壓不足，再在風(fēng)管上安裝一個(gè)增壓風(fēng)機(jī)(多數(shù)情況下都需要增加風(fēng)機(jī)，否則會(huì)降低相關(guān)空調(diào)機(jī)的送風(fēng)能力及制冷性能)。這種方案也存在一些問(wèn)題，例如：沒有備份、投資高、機(jī)房有足夠的空間安裝風(fēng)管才行。

“高熱密度”到底有多高。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心大多數(shù)機(jī)柜的熱密度為1500W-3000W/機(jī)柜(這里我們將其命名為普通機(jī)柜)。(折算到IT設(shè)備機(jī)房的平均熱密度為：800W-2000W/m2)。不過(guò)，也有很多的機(jī)柜，其最大發(fā)熱量超過(guò)這個(gè)數(shù)值，達(dá)到：3000-20000W/機(jī)柜，但絕大多數(shù)的機(jī)柜的最大發(fā)熱量小于：7kW/機(jī)柜。這里我們將發(fā)熱量在3000-7000W的機(jī)柜命名為“高熱”機(jī)柜，同時(shí)將發(fā)熱量大于7kW的機(jī)柜命名為“超高熱機(jī)柜”，將這兩種機(jī)柜統(tǒng)稱為“過(guò)熱”機(jī)柜。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)實(shí)地走訪大量機(jī)房，加上其他與相關(guān)人員的口頭溝通，我們估算出：目前在過(guò)熱機(jī)柜中，高熱機(jī)柜數(shù)量占95%以上，超高熱機(jī)柜不到5%。我們既需要解決不足5%的超高熱機(jī)柜的散熱問(wèn)題，也需要很好地解決更大多數(shù)“高熱”的機(jī)柜的散熱問(wèn)題。同時(shí)，我們不能用“超高熱”散熱方法來(lái)解決“高熱”機(jī)柜的散熱問(wèn)題，更不能用常規(guī)機(jī)房空調(diào)的方法來(lái)解決“過(guò)熱”問(wèn)題。

[1]焦瑋，劉芳.構(gòu)建高性能的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，2009-02-09.