Почему важно контролировать температуру в серверных шкафах: от традиционных стоек до центров обработки данных с высокой-плотностью

Раньше основная роль серверных шкафов обычно понималась как просто «монтирование и защита серверов». Однако по мере того, как плотность вычислений в центрах обработки данных продолжает расти, функциональность серверных корпусов развивается. Помимо обеспечения стандартизированного места для установки оборудования, эти шкафы теперь должны облегчать управление потоками воздуха, прокладку кабелей, распределение питания и обслуживание оборудования.

 

Это особенно важно для высоко-производительных вычислений и центров обработки данных с высокой-плотностью, где внутренняя плотность тепла увеличивается; традиционные конструкции, основанные исключительно на базовых вентиляторах и естественной вентиляции, часто с трудом отвечают современным требованиям по управлению температурным режимом. Следовательно, проектирование серверных шкафов перешло от чисто структурного проектирования к комплексному подходу, сочетающему механическую конструкцию, динамику воздушного потока и управление температурным режимом.

 

 

Во время работы такие компоненты, как процессоры, графические процессоры, модули памяти, блоки питания, устройства хранения данных и другая электроника, выделяют тепло. Если это тепло не рассеивается своевременно, внутренняя температура может повыситься. Обычно для охлаждения стандартного ИТ-оборудования используется поток воздуха спереди-обратно-.

 

Серверные шкафы должны обеспечивать стабильный поток воздуха и предотвращать рециркуляцию горячего воздуха внутри шкафа. Следовательно, дверцы шкафа, боковые панели, верхняя и нижняя секции, а также внутреннее монтажное пространство влияют на конечный путь воздушного потока.

 

 

Серверы с воздушным-охлаждением обычно требуют, чтобы холодный воздух поступал спереди, а горячий воздух выходил сзади. Следовательно, передние и задние двери серверных стоек обычно требуют достаточного открытого пространства для вентиляции. Перфорированные металлические панели обеспечивают путь для воздушного потока, сохраняя при этом необходимую механическую прочность.

 

Производители компонентов серверных шкафов часто используют различные рисунки перфорации и конструкции отверстий, чтобы обеспечить баланс между воздушным потоком, структурной целостностью и эстетикой. Это означает, что сами вентилируемые дверные панели являются неотъемлемой частью системы терморегулирования.

 

 

Серверные помещения обычно содержат огромное количество кабелей. Если шнуры питания, сетевые кабели и оптоволоконные-линии беспорядочно расположены внутри шкафа, они могут препятствовать прохождению воздуха.

 

Следовательно, современные серверные стойки часто включают в себя такие функции, как вертикальные кабельные организаторы, подвесную и под-прокладку кабелей, а также выделенные кабельные трассы. Эффективная организация кабелей не только упрощает обслуживание, но и сводит к минимуму влияние кабелей на поток воздуха,-что особенно важно для шкафов с высокой-плотностью размещения кабелей.

 

 

В крупных-центрах обработки данных серверные шкафы обычно имеют определенную конфигурацию. Холодные коридоры подают к серверам относительно прохладный воздух, а горячие коридоры служат для сбора и отвода горячего воздуха, вырабатываемого серверами. Такая компоновка сводит к минимуму смешивание холодного и горячего воздуха, тем самым повышая эффективность системы охлаждения.

 

Следовательно, ориентация передних и задних дверей серверных шкафов, расположение шкафов и схемы воздушного потока-как сверху, так и сбоку--должны быть скоординированы с общей системой HVAC центра обработки данных.

 

 

С развитием искусственного интеллекта, графических процессоров и высокопроизводительного вычислительного оборудования (HPC) плотность мощности вычислительного оборудования в одной стойке может значительно возрасти. В последнее время в индустрии центров обработки данных стали применяться архитектуры жидкостного охлаждения и медно-алюминиевые композитные конструкции для рассеивания тепла для серверов с графическими процессорами высокой-плотности.

 

Это означает, что будущие напольные-шкафы для хранения данных перестанут быть просто «серверными шкафами» в традиционном смысле этого слова. Для некоторых приложений с высокой-плотностью в корпус может потребоваться встроить охлаждающие пластины, трубопроводы жидкостного охлаждения, охлаждающие коллекторы или другие интерфейсы управления температурой.

 

 

Традиционное воздушное охлаждение основано на использовании вентиляторов и воздушного потока для рассеивания тепла. Напротив, в системах жидкостного охлаждения жидкость циркулирует для отвода тепла, выделяемого оборудованием, прямо или косвенно.

 

Для высокомощного вычислительного оборудования-жидкостное охлаждение служит важной альтернативой воздушному охлаждению в области терморегулирования. Это требует внесения изменений в структуру шкафа наружной сети; Помимо простого обеспечения места для установки сервера, в шкафу должны быть предусмотрены интерфейсы жидкостного охлаждения, трубопроводы, системы обнаружения утечек и доступ для обслуживания.

 

 

Высокая-плотность развертывания означает установку большего количества компьютерного оборудования на том же пространстве. Следовательно, шкафы должны максимизировать эффективное монтажное пространство, сохраняя при этом достаточную-несущую способность и достаточное пространство для обслуживания.

 

Стандартизированные конструкции U-space помогают центрам обработки данных более эффективно планировать количество серверов. Кроме того, монтажные направляющие требуют высокой точности позиционирования, чтобы обеспечить плавную установку стандартного-оборудования для монтажа в стойку различных производителей.

 

 

Белые серверные шкафы подходят не только для крупных-центров обработки данных. С развитием периферийных вычислений все большее количество серверов и сетевых устройств развертывается на заводах, телекоммуникационных объектах, коммерческих зданиях, транспортных объектах и ​​в других не-традиционных средах центров обработки данных.

 

Эти сценарии часто предъявляют уникальные требования к корпусам. Например, помещения с пограничными серверами могут иметь ограниченное пространство, поэтому предпочтение отдается компактным конструкциям; в промышленной среде могут присутствовать пыль и влага, что требует надежных защитных средств; и телекоммуникационные объекты могут потребовать повышенной устойчивости к окружающей среде.

 

Следовательно, серверную стойку с торцевым корпусом часто необходимо адаптировать к конкретной среде установки.

 

 

При установке серверного оборудования на открытом воздухе шкаф должен выдерживать дождь, пыль, солнечную радиацию и колебания температуры. Такие приложения существенно отличаются от стандартных шкафов внутренних центров обработки данных. Для этих шкафов могут потребоваться герметичные двери, специальные анти-коррозионные покрытия, солнцезащитные козырьки, системы фильтрации, а также кондиционеры или теплообменники.

 

Следовательно, при проектировании уличного серверного шкафа основное внимание уделяется не только монтажу оборудования, но и всей системе экологического контроля.

 

 

Хотя серверные и сетевые шкафы могут выглядеть одинаково, требования к их практическому применению различаются. Серверные шкафы обычно требуют размещения более глубокого и тяжелого оборудования и удовлетворения более высоких требований к рассеиванию тепла.

 

С другой стороны, в сетевых шкафах размещаются такие устройства, как коммутаторы, маршрутизаторы, патч-панели и оптоволоконное оборудование; они обычно уделяют больше внимания прокладке кабелей и интерфейсам для коммуникационного оборудования. Конечно, в современных центрах обработки данных функциональные границы между ними постепенно стираются.

 

Таким образом, решения о покупке должны основываться на фактических размерах оборудования, емкости стойки (U), глубине, весе, потребностях в рассеивании тепла и требованиях к кабелям.

 

 

Поскольку в серверных шкафах размещается огромное количество критически важного ИТ-оборудования, нельзя упускать из виду физическую безопасность. Шкафы снижают риск несанкционированного вмешательства в оборудование благодаря таким функциям, как запирающиеся двери, съемные боковые панели, внутренняя структурная защита и системы контроля доступа. Некоторые шкафы,-ориентированные на безопасность, включают в себя усиленные конструкции и специальные запирающие механизмы, отвечающие требованиям сред с повышенным-безопасностью.

 

В спецификациях продуктов указано, что в некоторых защищенных шкафах используются усиленные запирающие механизмы и металлические дверные панели, чтобы удовлетворить требования по контролю физического доступа к оборудованию.

 

 

Будущее развитие-настенных сетевых шкафов будет идти в ногу с развитием компьютерного оборудования. С появлением серверов искусственного интеллекта, высокопроизводительных графических процессоров и-высокоплотных вычислительных платформ требуются корпуса для решения все более сложных задач по управлению температурным режимом. В то же время ключевыми приоритетами проектирования станут модульность, быстрое развертывание, управление кабелями, управление энергопотреблением и совместимость с жидкостным охлаждением.

 

Следовательно, будущие серверные стойки могут превратиться из просто пассивных структурных корпусов в неотъемлемые компоненты инфраструктуры центров обработки данных.

 

Конструкция серверных стоек на колесах превратилась из простых шкафов для монтажа оборудования в комплексные инфраструктурные решения.

 

В традиционных серверных комнатах основное внимание обычно уделяется стандартному 19-монтажу, несущей-несущей способности, вентиляции и прокладке кабелей. Центры обработки данных с высокой плотностью размещения требуют дополнительных мер в отношении управления воздушным потоком, удельной мощности и интерфейсов жидкостного охлаждения. Между тем, периферийные вычисления и развертывание вне помещений требуют защиты окружающей среды и возможности контроля температуры.

 

Поэтому при выборесерверный корпус, не стоит ориентироваться исключительно на габариты и цену; вместо этого требуется целостный подход-с учетом типов серверов, среды установки, методов управления температурным режимом, объема кабелей и будущих потребностей в расширении.