摘要：“N+1”冗余是數據中心系統設計的最佳實踐，因為設備故障偶有發生，數據中心維護人員期望采用設備冗余提高可靠性。
“N+1”冗余是數據中心系統設計的最佳實踐，因為設備故障偶有發生，數據中心維護人員期望采用設備冗余提高可靠性。在數據中心冷卻的情況下，人們預計精密空調（CRAC）在某個時候會宕機，而使用“N+1”冗余系統設計，可以有一個備用的精密空調（CRAC）可以使用。但在冷卻過程中的一個主要問題是，在更換精密空調（CRAC）時或由于精密空調（CRAC）故障導致冷通道過熱的風險，而且這種風險也隨著冷通道的遏制而擴大。幸運的是，工作人員可以經濟高效地管理這種風險，在冷通道中使用“空氣動力”風扇。
人們一再聽到數據中心運營商談論如何改變精密空調（CRAC）陣容會導致冷卻氣流問題。大多數意見來自傳統的數據中心，盡管也有新的數據中心聽到了類似意見。有趣的是，許多工作人員無法連接這個氣流問題和“N+1”冗余之間的點。許多運營商都部署一個特殊的精密空調（CRAC）單元，他們不敢關閉，而他們認為可以用這個備用的CRAC單元提供“N+1”冗余。根據人們的經驗，約四分之一的中小型數據中心這樣做，那么他們所謂的“N+1”冗余只是紙上談兵。
平衡法
人們經常聽到這樣的評論：“在所有的時間或房間過熱時，我們需要保持CRACUnit＃3持續運行”，或“當我們將CRAC＃6停機進行維護時，北側卻有了熱點”。而這些問題表明了高架地板環境中典型的氣流行為：
·進入通道的CFM（每分鐘立方英尺）高度取決于地板下的壓力和障礙物。
·進入通道的CFM主要由最接近的精密空調（CRAC）驅動。
·更改CRAC陣容會在傳遞給通道的CFM中產生較大的波動。
·總的空氣供應量可能是足夠的，但本地供應可能不是（“分配問題”）。
有了這些理解，人們可以很容易地看到精密空調（CRAC）陣容的變化如何使地板下的壓力變化足以引起不利散熱事件的重大風險。
當人們考慮冷卻效率，熱安全性和預防問題時，就它是在正常操作條件和故障條件下進行的，而這兩種情況都是高度動態的。在正常運行條件下，工作人員處理整個房間的冷卻需求和供應的日常變化，而精密空調（CRAC）陣容保持不變。在故障條件下，當一個精密空調（CRAC）離線，并且備用精密空調（CRAC）接管時，數據中心的地板下壓力就會有大幅變化。
在正常運行條件下，氣流供應和需求的日常變化會導致失去平衡的風險，并使冷通道受到影響。冷卻需求在機架級別，通道級別和房間級別不同，并且可能會快速或緩慢地波動。例如，開展大型計算任務的研究人員可以快速加熱一個或多個數字服務器機架。或者一個IT人員可能會在一個2kW機架的地方部署一個10kW的機架，但是忘記向設施人員提及。冷卻需求的這些變化在冷卻供應方面產生了不太明顯的變化。當一個通道的冷卻需求增加時，空氣消耗的變化將影響相鄰通道的氣流供應。正常運行期間的這種需求和供應變化會影響地板下的壓力，并可能導致通道局部低壓。
在故障條件下，精密空調（CRAC）單元的宕機和“N+1”冗余單元的替換將導致地板內壓力的變化。因為通過道的冷卻供應主要受精密空調（CRAC）的影響，根據地板下部的情況，精密空調（CRAC）的變化可能導致低壓區和通道擁堵。雖然可能有足夠的冷卻供應，但由于分配問題，存在局部低壓甚至通道過低。在這種情況下，即使“N+1”冗余精密空調（CRAC）單元按計劃上線運營，但這種情況還只是具有部分冗余。
用風扇固定
幸運的是，實現真正的“N+1”冗余減輕了人們描述的冷卻故障風險，可以通過局部調節氣流的主動風扇輕松實現。基于感測到的溫度或壓差相對于目標設定值，可以調整風扇的轉數，例如Frost-Byte升高的地板風扇，可以根據感測到的溫度或壓差來改變速度，以將冷空氣輸送到通道。在這些“冷氣通道”中有幾個風扇供應適量的冷空氣，以減輕在正常運行和故障條件下不可避免的冷卻需求和供應變化的熱風險。
這些主動式風扇采用鋁合金外殼，由高性能的可變速直流風扇的矩陣構成，連接到標準的60％升高的地板上。通常通過安裝在服務器機架表面上的溫度傳感器控制風扇?；蛘?，測量所容納的冷通道內部和外部之間的壓力差的傳感器控制風扇。這種風扇磚結構自動平衡冷通道，消除宕機風險，并改善熱安全性。
采用其他風扇的優點
平衡冷卻需求和供應的另一個解決辦法就是過度供應通道，但由于當今強調能源效率，供過于求并不現實。事實上，能源效率是推動采用通道遏制的主要因素，即使是采用遏制，但由于平衡挑戰，人們有時仍然看到供過于求。使用主動的風扇，可以減少或消除這些剩余的供應過剩的情景，從而實現冷通道遏制的全面效率。
此外，通過自動平衡主動風扇，工作人員可以節省人力，從而消除常規手動平衡。在各房間巡查和地板穿孔的日子已經過云了。主動風扇消除了使用平衡罩（也稱為流量計）分析通道的需要，以確保冷通道中的CFM與通道中的IT負載匹配。同樣，由于房間和通道中的條件如此動態，用于平衡目的的計算流體動力學（CFD）分析已經過時，因為計算流體動力學（CFD）只是提供可能不再相關的氣流的歷史“快照”。
最后，如果有源風扇通過UPS供電，則可以確保在完全中斷冷卻時持續更長的正常運行時間。在災難性的冷卻設備故障條件下，地板下的氣室保持冷涼爽的空氣層，盡管沒有空氣壓力或氣流。采用UPS備用電源運行的風扇可以繼續輸送并在該冷藏通風室內循環冷空氣。測試表明，即使所有精密空調（CRAC）都關閉，通過風扇瓦片的供氣溫度保持穩定超過10分鐘。
自動平衡和解決風扇分配問題的好處可使運營商享受真正的“N+1”冗余。風扇在具有冷通道密封的數據中心中提供了顯著的額外優點：節省更多的電能，達到局部平衡，提高熱安全性。
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