Como resolver o problema de dissipação de calor em racks de servidores densos?

Certos racks de servidores em data centers consomem até 800 quilowatts por rack por ano e continuarão a aumentar. Como isso se desenvolverá no futuro?

A densidade do data center era um tópico geral no final do século no passado, o que pode explicar por que muitas organizações de TI ainda pairam na densidade de energia de 4 a 6 quilowatts / rack. No entanto, o gerenciamento de energia e calor já está se preparando para projetar racks de servidores com mais de 10 quilowatts.

O número vertiginoso de núcleos de processador e design de servidor blade em nível de rack tornam inevitável o aumento de CRAC e custos de energia. Mas a alta densidade não mata o servidor como o designer teme. Virtualização, hardware de alta eficiência e economia de energia, supressão de resfriamento ativa e temperatura operacional mais alta aceitável em coordenação entre si irão atrasar e reduzir o consumo de energia térmica.

Qual é o tamanho do problema térmico para servidores?

Ao contrário da configuração de um servidor para cada carga de trabalho, um servidor de configuração média pode suportar 10, 20 ou até mais cargas de trabalho com um hipervisor. O espaço em rack da instalação pode ser liberado depois que várias cargas forem virtualizadas.

Ao mesmo tempo, o chip é feito de um processo de fabricação de nível de transistor de alta densidade e uma velocidade de clock menor, portanto, quando o dispositivo é atualizado, o aumento em espiral no número de núcleos de processador dificilmente afetará o consumo de energia do rack .

Com o downsizing, há mais servidores totalmente utilizados no data center, portanto, os racks necessários também são reduzidos, o que mudou a forma como aplicamos o resfriamento. Diferente de resfriar todo o data center, usando estratégias macroscópicas de tratamento de ar, como canais de ar quente / frio para conseguir a convecção de ar no espaço, os operadores implementam estratégias de supressão para reduzir a área operacional a alguns espaços menores, ou mesmo alguns racks. Use o sistema de resfriamento interno do rack ou em linha para lidar com esse calor e até desligue o ar condicionado da sala do computador (CRAC).

Além disso, a Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE) também recomenda aumentar a temperatura efetiva de entrada de ar do servidor para 80 ou até 90 graus Fahrenheit.

Com o desenvolvimento desse gerenciamento de energia, é improvável que ocorram pontos quentes e resfriamento insuficiente, geralmente devido a um projeto inadequado ou reforma insuficiente das instalações.

Pontos quentes e outros problemas de refrigeração

Mesmo que a melhor estratégia de supressão e o sistema de resfriamento de alta eficiência sejam usados, os pontos de acesso do servidor no rack ainda serão gerados devido à seleção ou posicionamento subótimo do equipamento de computação.

Obstáculos inesperados ou mudanças acidentais no caminho do fluxo de ar podem gerar calor. Por exemplo, remover as proteções de um rack de servidor e permitir que o ar flua para um local não planejado no rack enfraquecerá o fluxo de ar para outros servidores e aumentará a temperatura de saída.

O aumento significativo do consumo de energia do servidor também causará problemas de dissipação de calor. Por exemplo, a substituição de vários servidores 1U por sistemas avançados de servidor blade aumentará muito o consumo de energia do rack e o fluxo de ar insuficiente afetará diretamente todos os componentes do módulo da máquina blade. Se o sistema de resfriamento não for projetado para esse tipo de servidor, é provável que ocorram pontos quentes com frequência.

Ao aumentar a densidade do rack na área de serviço, as organizações operacionais precisam considerar o investimento em gerenciamento de infraestrutura de data center e outras ferramentas de gerenciamento de sistema, coletando dados de sensores térmicos nos racks e gerando relatórios. Eles podem detectar condições que excedem o limite de aquecimento e tomar as medidas necessárias, como notificar técnicos, chamar automaticamente a migração da carga de trabalho ou desligar o sistema para evitar falha prematura da instalação.

Quando o planejamento do rack do servidor gera pontos de acesso, a equipe de TI pode realocar o hardware. Ao contrário de encher um único rack, se o espaço permitir, mova metade ou um ou dois racks do equipamento para outros racks ou desligue os sistemas superaquecidos.

Se o espaço não for suficiente para o redesenho, adicione algum equipamento de refrigeração móvel que tenha seu próprio ar condicionado e possa ser usado no data center. Se o rack usar uma unidade compacta de resfriamento em linha ou rack, definir o ponto de temperatura pode obter o efeito de resfriamento de forma mais eficaz do que abrir uma unidade fechada e adicionar equipamento de resfriamento.

Estratégia de mitigação de longo prazo

No longo prazo, a tecnologia inovadora pode ajudar no gerenciamento do calor.

Os racks resfriados a água podem transmitir água de resfriamento através das portas do gabinete ou outros caminhos. Racks resfriados a água podem resolver a maioria dos problemas de aquecimento - especialmente quando a dissipação de calor por convecção de ar em baixa temperatura e alta temperatura não funciona.

A tecnologia de resfriamento por imersão média pode imergir o servidor em uma banheira cheia com uma substância de resfriamento não condutiva e não corrosiva, como óleo mineral. Espera-se que essa tecnologia alcance alta eficiência, quase nenhum ruído e perda próxima de zero na transferência de calor.

No entanto, essas opções de tecnologia populares são mais adequadas para novas arquiteturas de data center, em vez de atualizações técnicas regulares.

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