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满足高端应用的必要步骤-- 高密度计算数据中心建设
当前不计成本的高性能计算时代已经一去不复返了,解决尖端问题的高端系统同样也必须降低成本。为了避免由于服务器爆炸性增加而造成机房面积过快扩大以及随之而剧增的各种运行维护费用,机构数据中心要求大幅度缩小服务器(以及存储设备和网络通信设备)的占地面积、提高计算密度、发展高密度计算。这一方面要求采用新的服务器设计和器件实现更高的计算密度,另一方面要求建设能够支持高密度计算机系统安全稳定运行的数据中心,即高密度计算数据中心。
近十年来,服务器功耗增加了15倍。机架的供电密度也提高了10倍。过去一个机架功耗为2-3 kW,现在却往往高达20-30 kW。这一切都造成机房耗电和内部发热量急剧增加,给解决高密度数据中心供电和散热问题带来了严峻的挑战。
高密度数据中心虽然与大多数数据中心一样也必须致力于提高能效,但它们在供电和散热两方面都对机房基础设施的容量规划和电源和制冷设施建设提出了更高的要求。从设计角度来分析,建设高密度数据中心必须从如下三方面着手(详见[1]):
合理配置机架和空调设备,通过定量计算每个机架的功率密度和热负荷,优化服务器设备在机架中的布局以及机房内机架和空调的布局,为高效供电和散热创造条件;
优化供电设施,给每个机架供给足够和适度的电力,满足高密度计算的需要;
优化散热制冷系统:把高密度计算元器件在每个机架内部产生的高热量带出机架,避免由于局部高热点而影响设备的稳定运行,甚至损毁部件、造成灾难性的后果;
合理配置机架内部设备
许多机架成行排列是现代数据中心机房特征景观之一。机架是数据中心机房内安装各种设备(服务器、存储和网络设备等)的重要组件,也是整个散热基础设施的重要组成部分。例如,各种服务器、存储与网络设备的机箱就是插入在机架中,通过各种线缆联接成为高密度计算系统。因此,解决好机架的供电和内部的散热等问题是提高高密度计算系统散热效率的关键。为此,首先要合理配置机架内部设备。
随着服务器功耗的提高,传统的数据中心往往不得不把机架大多数容量空置、来避免供电不足和过度发热,这显然不利于高密度数据中心的建设。反之,如果机架过满又很可能会超出机房供电和散热的能力。因此,必须从定量计算机架功率密度和热负荷出发、合理配置机架内部设备,从而充分利用机房供电和散热的能力,奠定建设高密度数据中心的基础。

服务器功耗和机架功率密度
每台服务器在出厂时均附有一个标称额定功率,它标明了该服务器的最大使用功率,但这并不代表实际使用功率。为了了解服务器实际使用功率,往往需要利用厂商提供的在线功率计算器计算服务器在当前配置时的功率需求。这种在线功率计算器实际上是一个Microsoft Excel 电子数据表,在输入了服务器所配置的处理器的频率、处理器数量、内存卡容量规模与数量、PCI卡数量、硬盘容量规模与数量之后,能够自动计算出该服务器有关功耗与发热量的参考值。
至于,如何计算在一个标准机架中可以容纳多少台这样的服务器和估算一个机架内服务器的功耗会更加困难。因为计算功耗需要参考多个变量(如每个机架内的服务器数量、每台服务器组件的类型和数量等)。对于机架而言,一个非常有用的标准是功率密度,即每机架单位的功耗(瓦/单位)。功率密度包含了机架密度所涉及的所有变量。

机架的