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    資訊詳情

    你想過如何管理數據中心機架和機柜的負載嗎?

    【摘要】:
    如果一只800磅重的大猩猩在屋里上竄下跳,我們自然不能坐視不管。但當情況變成一頭重達2500-3000磅的大象時,我們又該如何呢?實際上,我們是在討論目前的數據中心設備網絡服務器機柜,其重量遠超過多數地板的承重能力。首先,看看增加的機架和機柜重量意味著什么,然后探討一下如何讓數據中心輕松管理這些龐然大物。數據中心設備重量改變,如何應對?為什么數據中心現在的設備比過去的重很多?十年前,標準機架或機柜

    如果一只800磅重的大猩猩在屋里上竄下跳,我們自然不能坐視不管。但當情況變成一頭重達2500-3000磅的大象時,我們又該如何呢?實際上,我們是在討論目前的數據中心設備網絡服務器機柜,其重量遠超過多數地板的承重能力。首先,看看增加的機架和機柜重量意味著什么,然后探討一下如何讓數據中心輕松管理這些龐然大物。

    數據中心設備重量改變,如何應對?

    為什么數據中心現在的設備比過去的重很多?十年前,標準機架或機柜里還能堆上六到八左右的臺式電腦。因為那些機器內部幾乎是空的?,F在電腦機廂里多出許多硬件。零部件的微型化工藝使得我們能把更多的裝置塞進體積更小的機架里,所以就有了我們現在能看到的“更薄”的硬件,如think 1U、2U、刀片機。這意味著我們可以往機柜里放置更多硬件,更有效利用地板空間。但麻煩也隨之而來。

    制冷問題受到了最普遍的關注。因為發熱電子設備的空間密度越高,所要求的制冷手段就先進。但是人們在關心棘手的制冷問題同時,往往忽略了IT設備的重量增加以及這種變化對整個架構的影響。當每臺服務器都變重,而且堆得更多,相應要求機架和機柜也得變得更寬敞牢固。結果導致現今多數優質機柜的載重都達到了2500-3000磅。這個重量相當于不間斷電源(UPS)和電池機柜的重量,而過去在數據中心,也只有UPS和電池機柜的重量會讓大家感到頭疼。

    機柜重量不同情況下,典型的機柜類型和通道寬度相對應的地板覆蓋面承重數據如下:

    對于數據中心設計和架構搭建來說,這就意味著:要么增強地板堅固性,要么平面分散設備密度,以免下沉或掉落。添加鋼梁或下層支柱可以增強地板支撐性,但這個做法不太現實?;蚴窃诘匕迳显黾右粚咏Y構,讓機柜的負載橫向分散。設計合理的架高型地板可以起到這個作用,或者用鋼梁鋪設一層低平臺,整個結構平鋪覆蓋在原有的地板上。(這種方法稱為架設“支撐板”,多年來,在安置UPS重型設備和在屋頂放置設備時一直使用。)當然,我們也可以使用更多機柜,但不放滿設備,或是加大走道寬度從而增加機柜間距,把負載量向平面攤開減少單位面積重量。這兩種辦法犧牲了寶貴的空間資源,但與結構性改造相比,它更容易實施,而且費用較低。地板承重這個問題不容忽視,我們不能假定地板是可靠的,因為它潛藏著隱患??赡軙霈F崩塌危險,次優由于設備要盡快轉移,應急場面必定是相當混亂。

    現代數據中心的樓面載重要求讓建筑設計師大吃一驚,因為它的標準相當于圖書館書架或是聚集型文件柜的標準。一棟新數據中心建筑的設計過程艱難又耗資金,但在現有建筑中進行結構改造是難上加難。從地板下方加固不太可行。因為低層建筑結構可能支撐不了更多重量,或者樓下的租戶不能忍受添加鋼梁這種雜亂的工程。鑒于該問題的重要性,美國供暖、制冷與空調工程師學會(ASHRAE)發行了一本名為《數據通訊設備中心的結構振動指南》,以便更詳細地說明這個問題。

    地板負重案例

    機柜通常是24英寸寬,36英寸深,我們習慣的重量估算為1000磅左右,對地面的壓力約為每平方英尺(PSF)167磅,仍然超過了多數辦公室建筑的承重限制。但實際上,該重量遍布至機柜前后一半面積的走道上,就是通常所說的“機柜覆蓋面”。因此機柜對地面造成的壓力的最大平均值應該在70-80PSF,這要根據走道寬度而定。這個壓力的話,多數辦公室地面可以承受。

    如果機柜的重量增加到1500磅,單位壓力相應變為100-125PSF.這個數值超過了普通辦公室建筑的結構承重界限。但也有一些采用了特殊結構的地板或者特別設計的樓面能夠承受這樣的重量。另一方面,重達3000磅的機柜若安排的是36英寸的通道,地面的壓力值則高達250PSF.這種程度的地面承重力在倉庫里能見到,它通常要經過特別設計和施工。

    “扁平的”1U服務器外形上也相對比較長,36英寸深的機柜都裝不下,因此它產生的單位壓力較小?,F在,我們傾向使用深度達到42英寸以上的機柜。由于安置這些縱長型設備用的都是縱深型機柜,所以48英寸寬的走道越來越普遍。加深的機柜和加寬的走道使得機柜覆蓋面擴大,能更好的分散壓力。即使這樣,遇到超級重的設備還是行不通。如果機柜寬度維持在24英寸,我們仍然有地面承壓問題。

    如今,好的數據中心設計,除了結構性因素,還要考慮將機柜寬度增加至30英寸。這個空間恰好能科學容納所有的電源線和連線,不至因為線纜堆積而影響設備通風。同時,這也增加了機柜的覆蓋面,有助于分散壓力。更寬、更深的機柜可以使標準辦公室地面的承重能力達到1500磅,如果地面夠結實的話,甚至可以達到2000磅。但超過這個數字,就要從建筑結構上做調整了。

    一些地方為了節約空間,選用了高度異常(48U-52U,標準機柜是42U)的機柜。這些超高機柜可以容納更多設備,但它們引發的承重問題也更大。目前,我們對新數據中心的要求是地面承重壓力不低于150PSF.如果預先考慮到機柜滿載,機柜型號偏窄或超高的情況,我們可能傾向要選擇250PSF的標準。但是,不管怎樣,地面結構都要作特別設計。

    在爭論選擇“架高型”還是“非架高型”地板時,地面的承重壓力指標是一項決定性因素。如前所述,縱橫交錯、關聯性良好的地板系統能把機柜重量分散到地面,利用到更多的地板面積。當然,架高型地面要足夠堅固才行,能支撐起機柜,還有架高結構和板塊自身的重量。 一些人推崇鑄鋁架高型地板,達到承重最大化,自身重量最小化的目的,但是費用也是驚人的。

    如果你想知道設計一個有著不同承重能力地面的鋼結構建筑,每平方英尺的花費要多少,這里有一個紐約市的參考標準:增加100-125lbs/s.f.,要增加2美金/s.f.以上;增加150-175lbs/s.f.,要增加10美金/s.f.以上;增加到250lbs/s.f.,要增加25美金/s.f.以上。當然,具體數字根據使用的混凝土類型差異而不同。而且他們也沒有說明,要改造一個現行地面結構可能的費用。

    總而言之,數據中心是一個“系統”,要作全盤考慮。電源和高溫估算固然很重要,但是也不能低估了重量這一指標。只有合格的架構工程師才會對實際的結構問題提出建議。

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