Come risolvere il problema della dissipazione del calore dei server rack densi?

Alcuni rack di server nei data center consumano fino a 800 kilowatt per rack all'anno e continueranno ad aumentare. Come si svilupperà in futuro?

La densità dei data center era un argomento generale alla fine del secolo in passato, il che potrebbe spiegare perché molte organizzazioni IT si aggirano ancora su una densità di energia compresa tra 4 e 6 kilowatt/rack. Tuttavia, la gestione dell'energia e del calore si sta già preparando a progettare rack di server più grandi di 10 kilowatt.

Il numero vertiginoso di core del processore e la progettazione di server blade a livello di rack fanno sembrare inevitabile l'aumento del CRAC e dei costi energetici. Ma l'alta densità non uccide il server come teme il progettista. La virtualizzazione, l'hardware ad alta efficienza e a risparmio energetico, la soppressione attiva del raffreddamento e una temperatura operativa accettabile più elevata in coordinazione tra loro ritarderanno e ridurranno il consumo di energia termica.

Quanto è grande il problema termico per i server?

A differenza della configurazione di un server per ogni carico di lavoro, un server a configurazione media può supportare 10, 20 o anche più carichi di lavoro con un hypervisor. Lo spazio rack della struttura può essere liberato dopo la virtualizzazione di vari carichi.

Allo stesso tempo, il chip è costituito da un processo di produzione a livello di transistor ad alta densità e una velocità di clock inferiore, quindi quando il dispositivo viene aggiornato, l'aumento a spirale del numero di core del processore difficilmente influenzerà il consumo energetico del rack .

Con il ridimensionamento, ci sono più server completamente utilizzati nel data center, quindi anche i rack necessari sono ridotti, il che ha cambiato il modo in cui applichiamo il raffreddamento. A differenza del raffreddamento dell'intero data center, utilizzando strategie macroscopiche di trattamento dell'aria, come i canali dell'aria calda/fredda per ottenere la convezione dell'aria nello spazio, gli operatori implementano strategie di soppressione per ridurre l'area operativa a pochi spazi più piccoli o addirittura ad alcuni rack. Utilizzare il sistema di raffreddamento interno in-row o rack per gestire questo calore e persino spegnere il condizionatore d'aria della sala computer (CRAC).

Inoltre, l'American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) raccomanda anche di aumentare la temperatura effettiva di ingresso dell'aria del server a 80 o addirittura 90 gradi Fahrenheit.

Con lo sviluppo di questi sistemi di gestione dell'energia, è improbabile che si verifichino punti caldi e un raffreddamento insufficiente, solitamente a causa di una progettazione impropria o di una cattiva ristrutturazione delle strutture.

Punti caldi e altri problemi di raffreddamento

Anche se vengono utilizzate la migliore strategia di soppressione e un sistema di raffreddamento ad alta efficienza, gli hotspot del server nel rack verranno comunque generati a causa della selezione o del posizionamento non ottimale delle apparecchiature informatiche.

Ostacoli imprevisti o cambiamenti accidentali nel percorso del flusso d'aria possono generare calore. Ad esempio, la rimozione delle protezioni di un rack di server e il passaggio dell'aria in una posizione non pianificata del rack indebolirà il flusso d'aria verso altri server e aumenterà la temperatura di uscita.

Anche un aumento significativo del consumo energetico del server causerà problemi di dissipazione del calore. Ad esempio, la sostituzione di diversi server 1U con sistemi di server blade avanzati aumenterà notevolmente il consumo di energia del rack e un flusso d'aria insufficiente influenzerà direttamente tutti i componenti del modulo della macchina blade. Se il sistema di raffreddamento non è progettato per un server di questo tipo, è probabile che si verifichino punti caldi di frequente.

Quando si aumenta la densità dei rack nell'area di servizio, le organizzazioni operative devono considerare di investire nella gestione dell'infrastruttura del data center e in altri strumenti di gestione del sistema, raccogliendo dati dai sensori termici nei rack e generando report. Possono rilevare condizioni che superano il limite di riscaldamento e adottare le misure necessarie, come informare i tecnici, richiamare automaticamente la migrazione del carico di lavoro o spegnere il sistema per prevenire guasti prematuri della struttura.

Quando la pianificazione del server rack genera punti critici, il team IT può riallocare l'hardware. A differenza del riempimento di un singolo rack, se lo spazio lo consente, spostare metà o uno o due rack di apparecchiature in altri rack o spegnere i sistemi surriscaldati.

Se lo spazio non è sufficiente per la riprogettazione, aggiungere alcune apparecchiature di raffreddamento mobili che dispongono di un proprio impianto di aria condizionata e possono essere utilizzate nel data center. Se il rack utilizza un'unità di raffreddamento in-row o rack compatta, l'impostazione del punto di temperatura può ottenere l'effetto di raffreddamento in modo più efficace rispetto all'apertura di un'unità chiusa e all'aggiunta di apparecchiature di raffreddamento.

Strategia di mitigazione a lungo termine

A lungo termine, la tecnologia innovativa può aiutare la gestione del calore.

I rack raffreddati ad acqua possono trasmettere l'acqua di raffreddamento attraverso le porte dell'armadio o altri percorsi. I rack raffreddati ad acqua possono risolvere la maggior parte dei problemi di riscaldamento, specialmente quando la dissipazione del calore per convezione dell'aria a bassa temperatura e dell'aria ad alta temperatura non funziona.

La tecnologia di raffreddamento a immersione media può immergere il server in una vasca da bagno riempita con una sostanza di raffreddamento non conduttiva e non corrosiva come l'olio minerale. Si prevede che questa tecnologia raggiunga un'elevata efficienza, quasi nessun rumore e una perdita di trasferimento di calore prossima allo zero.

Tuttavia, queste popolari opzioni tecnologiche sono più adatte per le nuove architetture di data center, piuttosto che per i regolari aggiornamenti tecnici.

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