隨著數據中心、下一代數據中心、新一代數據中心等概念的相繼提出,數據中心的路雖然越走越遠卻也走的越來越艱難。數據中心的功率密度與日劇增,高密度數據中心也開始被更多的人所關注。尤其是在這樣的盛夏,數據中心高密度問題更是需要處理的難點。
由于機房中設備的密度不同,如果給整個機房盲目降溫,會造成機房整體溫度不均甚至造成機房過度制冷,不僅浪費了電力資源還增加了額外的支出。所以說機房降溫固然重要,但是解決高密度問題也是一大重點。造成數據中心高密度的原因有很多,我們就先從機房內比較重要的一些問題進行分析,再結合看一下不同廠商提出的解決方案都各有什么特點。
高密度數據中心的概念
數據中心逐漸高密度化
解決數據中心高密度
當前不計成本的高性能計算時代已經一去不復返了,解決尖端問題的高端系統同樣也必須降低成本。為了避免由于服務器爆炸性增加而造成機房面積過快擴大以及隨之而劇增的各種運行維護費用,機構數據中心要求大幅度縮小服務器(以及存儲設備和網絡通信設備)的占地面積、提高計算密度、發展高密度計算。
這一方面要求采用新的服務器設計和器件實現更高的計算密度,另一方面要求建設能夠支持高密度計算機系統安全穩定運行的數據中心,即高密度計算數據中心。
針對高密度數據中心的設計角度
高密度數據中心雖然與大多數數據中心一樣也必須致力于提高能效,但它們在供電和散熱兩方面都對機房基礎設施的容量規劃和電源和制冷設施建設提出了更高的要求。從設計角度來分析,建設高密度數據中心必須從如下三方面著手:
1.合理配置機架和空調設備,通過定量計算每個機架的功率密度和熱負荷,優化服務器設備在機架中的布局以及機房內機架和空調的布局,為高效供電和散熱創造條件;
2.優化供電設施,給每個機架供給足夠和適度的電力,滿足高密度計算的需要;
3.優化散熱制冷系統:把高密度計算元器件在每個機架內部產生的高熱量帶出機架,避免由于局部高熱點而影響設備的穩定運行,甚至損毀部件、造成災難性的后果;
高密度機房供電系統
高密度機房供電系統
高密度計算數據中心中的機架經常是滿載的、功率很大,過去一個機架功耗為2-3kW,現在卻往往高達20-40kW。早期的機架配電方式已經無法滿足高密度設備機架不斷增長的電力需求。因此,必須采用創新的機架配電技術來滿足為高密度機架供應充足的電力并確保持續穩定運行的要求,包括:
1.支持通過冗余電源實現設備的冗余操作:冗余電源系統需要兩個配電電路,分別用于兩個電源總線。如果一個總線出現故障,另一路總線仍可處理整個系統的負載。
2.支持高電壓和三相電源:傳統數據中心利用單相電流工作,其功耗已經不能滿足現代高密度計算的需要。因此要求改用三相電源,使用稱為高電壓交流電源的208伏、三相系統。三相電源通常比單相電源更加高效。此外,與單相電源相比,三相電源更為穩定,更多時間都可處于峰值電壓,降低供電損失和發熱,不僅能夠為滿載刀片服務器的機架提供足夠功率,而且能夠更加穩定持續供電,確保系統的安全穩定運行,從而為支持高密度數據中心供電提供一種通用且經濟的電源。
3.使用分段配電技術,能夠降低由于過載或維護所引發的意外宕機機率,并減小管理員連續打開多個服務器組而產生的浪涌電流,提高供電的安全性。
4.采用節電配電機柜:通過將數據中心的集中配電改為區域配電方式,將配電管理移到“區域”級,解決了從機箱到機架的集成電源管理問題,并提高供電效率。
5.提供電路監控功能:通過部署可持續監控電流負載的組件,數據中心可以使用少量人力實現高效運行管理。各系統可輕松實現配電電路負載均衡,防止因過載或設備損壞而引發的意外宕機。為了簡化管理,用戶可以選用模塊化PDU管理模塊,利用它們來監控數據中心的電源環境。當前市場上已有很多新型配電裝置(PDU)可供選擇,其中惠普公司新型的模塊化PDU在每個機架上集成了插座、電纜與斷路器,提供一系列領先的特性支持高密度機架穩定安全穩定運行和節電。