Duomenų centro serverio stovo matmenys ir struktūrinis dizainas: įžvalgos apie U-erdvę, šilumos valdymą, apkrovos-laikomąją galią ir energijos paskirstymo pasirinkimą

Tobulėjant technologijoms, tokioms kaip debesų kompiuterija, dideli duomenys, dirbtinis intelektas ir kraštinė kompiuterija, duomenų centrų infrastruktūra -įskaitant serverius, jungiklius, saugojimo įrenginius ir maitinimo įrangą- vis labiau linksta į didelio tankio, moduliškumo ir stelažų{2}}konfigūraciją. Kadangi svarbi infrastruktūra, kurioje yra IT įranga, organizuojami kabeliai, valdomas elektros paskirstymas ir palengvinamas šilumos išsklaidymas, serverių spintelių projektavimas nebėra tik „įrangos saugojimo“ reikalas. Vietoj to, tai tiesiogiai veikia erdvės panaudojimą, šiluminį efektyvumą, energijos patikimumą ir ilgalaikį -operacijų bei priežiūros (O&M) efektyvumą.

 

Statant duomenų centrą, renkantis spintą, reikia visapusiškai įvertinti tokius veiksnius kaip įrangos matmenys, stovo vienetų (U) skaičius, spintelės plotis ir gylis, įrangos svoris, galios tankis ir kabelių maršrutas. Inžinieriams ir pirkimų specialistams norint efektyviai planuoti serverių patalpas ir konfigūruoti įrangą, labai svarbu suprasti standartinius spintos matmenis ir konstrukcinius parametrus.

 

 

 

„U“ dažniausiai randamas serverių spintelėse reiškia „vienetą“ ir naudojamas kaip standartinis stovo aukščio matas. Stalas-montuojama įranga paprastai kuriama atsižvelgiant į U-aukščio padidėjimą, užtikrinant, kad įvairių gamintojų serveriai, jungikliai, saugojimo įrenginiai ir kita stovo-montavimo įranga gali būti įdiegta vienoje spintelių sistemoje.

 

Standartinis 1U aukštis yra 44,45 mm (4,445 cm). Vadinasi, 2U įrenginys yra maždaug 88,9 mm aukščio, o 4U įrenginys – maždaug 177,8 mm aukščio. Svarbu pažymėti, kad U įvertinimas konkrečiai nurodo stovo-montavimo aukštį ir neprilygsta tikriems fiziniams įrenginio matmenims; komponentai, tokie kaip važiuoklė, bėgiai, tvirtinimo ausys ir kiti konstrukciniai elementai, gali užimti daugiau vietos.

 

Standartinėje 19 colių stelažo sistemoje montavimo plotis yra 19 colių (482,6 mm). Tikrasis paties serverio korpuso plotis paprastai yra mažesnis nei šis skaičius, nes įrenginys tvirtinamas prie spintelės vertikalių tvirtinimo bėgelių per montavimo ausis, stumdomas bėgelius ar kitus tvirtinimo mechanizmus.

 

1U, 2U ir 4U serveriai yra labiausiai paplitę formos veiksniai. 1U įrenginiai leidžia naudoti didesnį skaičiavimo mazgų skaičių ribotoje stovo erdvėje, todėl jie idealiai tinka didelio-tankio aplinkoje. Priešingai, 2U ir 4U įrenginiai turi didesnį vidinį tūrį, talpina daugiau standžiųjų diskų, išplėtimo kortelių, aušinimo komponentų ir kitų funkcinių modulių.

 

Pasirinkimo sprendimai turėtų būti pagrįsti išsamiu skaičiavimo našumo, atminties talpos, išplečiamumo ir energijos suvartojimo įvertinimu. Pavyzdžiui, kai kuriuose nedidelio masto-projektuose gali būti naudojama 6U serverio stelažas pažangiems skaičiavimo blokams, tinklo įrangai ar laboratorinei įrangai laikyti. Nors šie stelažai siūlo ribotą vertikalią erdvę (U-erdvę), jie efektyviai atitinka centralizuoto mažų IT sistemų, ryšio terminalų ir valdymo įrangos įrengimo reikalavimus.

 

 

42U yra vienas iš standartinių stovo aukščių, dažnai sutinkamų duomenų centruose. Remiantis standartiniu 44,45 mm vienam U skaičiavimu, teorinė 42U stovo vertikalaus montavimo vieta yra maždaug 1,866.9 mm. Tačiau faktinis išorinis aukštis apima papildomą erdvę viršutinei plokštei, pagrindui, ratukams ar kitiems konstrukcijos elementams; todėl negalima nustatyti faktinių stovo išorinių matmenų remiantis vien U-erdvės įvertinimu.

 

Įprasti stelažų pločiai yra 600 mm ir 800 mm. 600 mm pločio stelažai tinka standartiniams serverių ir tinklo įrangos įrengimams, o 800 mm pločio stelažai paprastai suteikia daugiau vietos kabeliams nutiesti, todėl jie idealiai tinka didelio -tankio serveriams, sudėtingoms kabelių sistemoms ir duomenų centrams, kuriems taikomi griežti kabelių valdymo reikalavimai.

 

Stelažų gylis labai skiriasi – įprasti dydžiai svyruoja nuo 600 mm iki 1200 mm (įskaitant 600, 800, 900, 960, 1000, 1100 ir 1200 mm). Tobulėjant serverių platformoms, tam tikrų didelio našumo skaičiavimo (HPC) įrenginių ir GPU serverių gylio, svorio ir šiluminio valdymo reikalavimai labai išaugo, todėl reikia suderinti stovo gylį ir faktinius įrangos matmenis.

 

Aplinkose, kuriose erdvė yra ribota,{0}}pvz., biuruose, laboratorijose ar serverių patalpose{1}}gali būti naudojamos nedidelės duomenų spintos. Šios spintos paprastai siūlo ribotą montavimo pajėgumą, tačiau yra tinkamos centralizuotai montuoti tinklo jungiklius, ryšio įrangą, UPS įrenginius ir kitus mažus IT įrenginius.

 

Jei įrangos skaičius yra mažas, o tinklo įrenginius reikia montuoti prie sienos, tinkamas pasirinkimas yra{0}}siena tvirtinama tinklo spintelė. Nors sieniniai-įrenginiai taupo grindų plotą, labai svarbu patikrinti sienos apkrovą-, įrangos svorį ir būtinas šilumos išsklaidymo sąlygas.

 

 

42U stovas nebūtinai talpina 42 1U serverius. Teorinė U-erdvė reiškia tik vertikalią montavimo sritį; faktiniam diegimui reikia atsižvelgti į atstumą tarp įrenginių, taip pat į vietą, kurią užima jungikliai, PDU, kabelių valdymo komponentai ir oro srauto kanalai vėsinimui.

 

Nors stelaže teoriškai gali tilpti daug įrenginių, jei joje būtų vien 1U blokai, faktinį diegimą reikia koreguoti atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip įrenginio energijos suvartojimas, aušinimo metodai, maitinimo talpa ir priežiūros atstumas. 2U ir 4U serveriuose įdiegiamų įrenginių skaičius atitinkamai sumažėja dėl didesnės vertikalios vietos, kurią kiekvienas įrenginys užima.

 

Norint nustatyti įrenginių skaičių, paprastai reikia subalansuoti tris matmenis: erdvę, galią ir aušinimą. Atsižvelgiant į erdvę, reikia apskaičiuoti stovo vienetus (U-erdvę), reikalingą įrenginiams ir kabelių valdymui. Atsižvelgiant į galią, reikia įvertinti stovo įvesties galią ir PDU apkrovą. Dėl vėsinimo reikia konfigūruoti pagal IT įrangos faktinę šiluminę galią ir duomenų centro aušinimo pajėgumą.

 

Taikant didelio-tankio skaičiavimo scenarijus, galios talpa dažnai tampa ribojančiu stovo tankio veiksniu prieš fizinę U-erdvę. Todėl planuojant stelažus nereikėtų sutelkti dėmesio tik į įrenginių skaičiaus padidinimą, o į integruotą dizainą, atsižvelgiant į IT apkrovą, maitinimo šaltinį ir aušinimo galimybes.

 

 

Pirma, serverių stelažai suteikia mechaninę įrangos montavimo struktūrą. Naudojant standartizuotus tvirtinimo bėgelius, kreipiamuosius bėgelius ir tvirtinimo įrangą, serverius, jungiklius, saugojimo įrenginius, UPS įrenginius ir kitą stovo{1}}montavimo įrangą galima sujungti į vieningą, organizuotą agregatą.

 

Antra, stelažai palengvina organizuotą įrangos išdėstymą ir kabelių valdymą. Jei duomenų centre būtų palikta daug tinklo kabelių, maitinimo laidų ir šviesolaidinių -optinių kabelių, būtų sudėtinga jų priežiūra ir sutriktų oro srautas. Gerai-suprojektuotose stelažais paprastai yra viršutiniai arba apatiniai kabelių įvesties taškai, vertikalūs kabelių valdymo kanalai ir horizontalūs kabelių valdymo priedai, todėl įranga yra aiškesnė.

 

Didelio{0}}tankio serverių diegimo atveju stelažai taip pat atlieka lemiamą vaidmenį valdant oro srautą ir šilumos išsklaidymą. Šiuolaikiniuose duomenų centruose paprastai naudojamas priekinis -į-galinis oro srauto dizainas, kai šaltas oras patenka į įrangos įsiurbimo pusę ir vidiniais ventiliatoriais išleidžiamas į karštą koridorių. Stovo konstrukcijos turi būti suprojektuotos taip, kad kabeliai, uždarymo plokštės ir kiti priedai netrukdytų pirminiams oro srautams.

 

Be to, stelažai užtikrina fizinę įrangos apsaugą. Tokios funkcijos kaip durys, šoninės plokštės, spynos, įžeminimo sistemos ir kiti priedai padeda sumažinti neteisėtos prieigos riziką ir apsaugoti įrangą nuo aplinkos veiksnių, pvz., dulkių ir mechaninio poveikio.

 

 

Atsižvelgiant į įrengimo vietą, stelažus galima suskirstyti į -statomas stelažus ant grindų ir{1}}pakabinamas ant sienos. Ant grindų-statomos spintos pasižymi didesniu montavimo pajėgumu ir yra tinkamos centralizuotai diegti serverius, tinklo įrangą, saugojimo įrenginius ir maitinimo sistemas. Sieninės-spintelės yra kompaktiškesnės ir pirmiausia naudojamos telekomunikacijų, tinklų ir kraštinių skaičiavimų įrangai.

 

Spintelės gali būti toliau skirstomos į vidaus ir lauko modelius pagal taikymo aplinką. Lauko tinklo spintelių konstrukcijoje turi būti atsižvelgiama ne tik į įrangos įrengimą ir šilumos išsklaidymą, bet ir į aplinkos veiksnius, tokius kaip dulkių ir vandens patekimas, atsparumas korozijai, temperatūros svyravimai ir saulės spinduliuotė.

 

Pagal įrangos tipą spintos skirstomos į serverių spintas, tinklo spintas, telekomunikacijų spintas ir pramonines valdymo spintas. Serverio spintoms paprastai reikia didesnės apkrovos{1}}galios ir didesnio gylio. Tinklo spintose pirmenybė teikiama kabelių erdvei, kabelių valdymo struktūroms ir jungiklių įrengimui. Pramoninėms spintoms reikalinga sustiprinta apsauga ir šiluminės kontrolės funkcijos, pritaikytos konkrečiai darbo aplinkai.

 

Namų serverių, medijos saugyklų ir asmeninės laboratorijos aplinkoje namų serverių stelažai paprastai nereikalauja didelės apkrovos{0}}apkrovos, kuri yra didelėse duomenų centrų spintelėse; tačiau tokie veiksniai kaip įrangos gylis, triukšmo lygis, vėdinimas ir galios valdymas išlieka svarbūs aspektai.

 

Kompaktiškuose tinklo mazguose galima naudoti mažus tinklo stovus, kad būtų galima centralizuoti jungiklius, maršruto parinktuvus, šviesolaidinio paskirstymo įrangą ir nedidelius{0}}galios įrenginius.

 

 

 

Didėjant serverio galiai ir įrangos tankiui, spintelių{0}}apkrova tampa vis svarbesnė. Didelio-tankio serveriai, saugojimo masyvai, UPS įrenginiai ir akumuliatorių sistemos gali būti labai sunkūs; jei korpuso rėmas, tvirtinimo bėgiai, pagrindas ar ratukai neturi pakankamai apkrovos-atlaikomosios galios, gali kilti pavojus ilgalaikei įrangos eksploatavimo saugai.

 

Spintos apkrovų{0}}specifikacijose paprastai išskiriamos statinės ir dinaminės apkrovos. Statinė apkrova reiškia svorį, kurį spinta gali išlaikyti sumontavus įrangą, o dinaminė apkrova atspindi mechaninius įtempius, atsirandančius spintelės judėjimo, transportavimo ir įrengimo proceso metu.

 

Renkantis kompiuterio serverio stovą,{0}}atlaikomoji galia turi būti patikrinta atsižvelgiant į įrangos svorį, tvirtinimo būdus ir korpuso konstrukcines specifikacijas. Sunkiems serveriams turėtų būti naudojami specialūs bėgeliai arba lentynos, o ne pasikliauti tik tvirtinimo varžtais, kad išlaikytų visą svorį.

 

Tokie veiksniai kaip rėmo medžiaga, bėgio storis, skersinės-sijos struktūra, pagrindo konstrukcija ir tvirtinimo konfigūracija turi įtakos bendram konstrukcijos tvirtumui. Didelio-tankio duomenų centrų diegimas reikalauja sisteminės šių parametrų analizės, o ne sutelkiant dėmesį tik į išorinius matmenis.

 

 

Šilumos valdymas yra esminis stovo dizaino aspektas. Tokie komponentai kaip CPU, GPU, atminties moduliai, standieji diskai ir maitinimo blokai generuoja šilumą serverio veikimo metu. Jei ši šiluma greitai neišsisklaidoma, vidinė temperatūra pakyla, o tai gali sukelti terminį droselį, įrangos gedimą arba sutrumpinti komponentų tarnavimo laiką.

 

Nors tradicinėse lentynose gali būti naudojami viršuje{0}}montuojami ventiliatoriai, padedantys šalinti šilumą, šiuolaikiniuose duomenų centruose didesnis dėmesys skiriamas oro srauto valdymui tarp stovo ir visos patalpos oro kondicionavimo sistemos. Įprastos projektavimo strategijos apima karšto / šalto koridoriaus konfigūraciją, šalto koridoriaus izoliavimą, karšto koridoriaus izoliavimą ir stelažų -lygio vėsinimą.

 

Didelės{0}}galios serveriams tiesiog pridėti daugiau stovo ventiliatorių nepakanka. Reikalingas holistinis dizainas, derinant tokius veiksnius kaip priekinių ir galinių durų perforacijos santykis, serverio oro srauto kryptis, uždarymo skydelio konfigūracija, kabelių išdėstymas ir bendras duomenų centro oro srautas.

 

Didelio-tankio diegimams gali būti naudojamas aušinimas skysčiu arba kiti didelio{1}}efektyvumo šiluminio valdymo metodai. Šie metodai pakeičia vidinės erdvės reikalavimus, vamzdynų išdėstymą ir laikančiąsias konstrukcijas; todėl serverio platformos aušinimo būdas turi būti patvirtintas stovo pirkimo etape.

 

Garsui nepralaidūs serverių stelažai pirmiausia naudojami aplinkoje, kuriai taikomi griežti triukšmo kontrolės reikalavimai, pavyzdžiui, biuruose, laboratorijose ar tam tikrose kraštinėse skaičiavimo vietose. Šie stelažai reikalauja kruopštaus garso izoliacinių medžiagų, oro srauto valdymo ir šiluminių savybių pusiausvyros.

 

 

Augant serverių ir tinklo jungčių skaičiui, efektyvus kabelių valdymas stove tampa vis svarbesnis. Be tinkamo planavimo maitinimo laidai, variniai kabeliai, šviesolaidiniai ir valdymo kabeliai gali trukdyti prižiūrėti įrangą ir trukdyti oro srautui.

 

Gerai{0}}suprojektuotose lentynose paprastai yra kabelių įvesties taškai viršuje ir apačioje, o specialios horizontalios ir vertikalios kabelių valdymo vietos yra suderintos su serverio sąsajos vietomis. Didelio-tankio stelažai taip pat turėtų turėti pakopinį kabelių valdymą, kad maitinimo laidai, tinklo kabeliai ir šviesolaidžiai nesusipainiotų.

 

Kabelio lenkimo spindulys yra dar vienas svarbus dizaino parametras. Nepakankami lenkimo spinduliai-ypač šviesolaidiniams ir didelės spartos ryšio kabeliams-gali pakenkti signalo perdavimo kokybei. Perkant stelažus, kabelių valdymo priedų specifikacijos turėtų būti parenkamos atsižvelgiant į faktinį kabelių tūrį ir sąsajų orientaciją. Ant stovo{6}}montuojami korpusai paprastai naudojami tam tikrai elektroninei įrangai standartinėse stovo sistemose laikyti. Jų konstrukcijoje dėmesys sutelkiamas ne tik į korpusą, bet ir į konstrukcinius reikalavimus, tokius kaip montavimo matmenys, vėdinimas, EMS ekranavimas, įžeminimas ir paprasta priežiūra.

 

 

Didelio{0}}tankio duomenų centruose spintos energijos paskirstymo sistema tiesiogiai veikia serverio veikimo patikimumą. PDU paprastai įrengiami korpuso gale arba šone, kad būtų galima prijungti serverius, jungiklius ir kitą IT įrangą.

 

Didėjant dviejų{0}}maitinimo serverių daliai, vienas įrenginys vienu metu gali prisijungti prie dviejų nepriklausomų maitinimo grandinių; todėl spintelės galios paskirstymas turi visiškai atsižvelgti į A ir B maitinimo šaltinių nepriklausomybę. Norint naudoti svarbią{2}}įrangą, taip pat reikalingas integruotas planavimas, apimantis UPS įrenginius, elektros paskirstymo spintas ir atsargines maitinimo sistemas.

 

Energijos paskirstymo sistemos pajėgumai neturėtų būti vertinami vien tik pagal serverių skaičių; Vietoj to, apskaičiuojant turi būti atsižvelgiama į atskirų įrenginių vardinę galią, faktinius apkrovos rodiklius, įsijungimo sroves ir būsimus išplėtimo poreikius.

 

Didelio{0}}tankio spintose maitinimo prijungimo taškai, PDU išdėstymas ir kabelių maršrutas turi būti suderinti su šilumos išsklaidymo reikalavimais ir priežiūros prieigos erdve. Racionalus išdėstymas gali sutrumpinti energijos tiekimo kelius ir sumažinti oro srauto trukdžius, kuriuos sukelia maitinimo kabeliai.

 

 

Šiuolaikinės duomenų centrų spintos iš paprastų mechaninių tvirtinimo konstrukcijų virsta išmaniaisiais infrastruktūros komponentais. Jutikliai, stebintys temperatūrą, drėgmę, dūmus, srovę, įtampą ir prieigą prie spintos, leidžia realiuoju laiku-stebėti spintos veikimo būseną.

 

Temperatūros ir drėgmės stebėjimas padeda operacijų ir priežiūros (O&M) personalui nustatyti, ar sąlygos spintoje ir aplink ją išlieka optimaliuose diapazonuose. Didelio-tankio serveriuose stebėjimo sistema gali greitai aptikti galimas aušinimo problemas, jei įsiurbiamo oro temperatūra neįprastai pakils.

 

Dūmų aptikimas nustato dūmus, atsirandančius dėl įrangos gedimų ar kitų anomalijų. Integracija su įrenginio{1}}plačia gaisro gesinimo sistema dar labiau pagreitina neįprastų įvykių aptikimą.

 

Išmanieji PDU gali stebėti vienos ar kelių maitinimo grandinių parametrus, suteikdami duomenų pagrindą įrangos energijos suvartojimo analizei, pajėgumų planavimui ir gedimų diagnostikai. Kabineto duomenų prijungimas prie duomenų centro infrastruktūros valdymo (DCIM) sistemos per ryšio sąsajas taip pat leidžia labiau centralizuoti O&M valdymą.

 

 

Spintelės pasirinkimas neturėtų būti pagrįstas tik aukščio specifikacijomis, pvz., „42U“ arba „48U“; Taip pat reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip įrangos matmenys, galios reikalavimai, šilumos išsklaidymas, apkrovos{2}}laikomoji galia ir techninės priežiūros atstumas.

 

Standartinių serverių grupių atveju pirmiausia reikia patikrinti serverių aukštį ir gylį, tada nustatyti reikiamą stovo vienetų skaičių (U) ir efektyvų montavimo gylį. Jei yra daug įrangos, taip pat reikia skirti vietos jungikliams, PDU, kabelių valdymo organizatoriams ir priežiūros prieigai.

 

Mažiems biurams ar laboratorijoms tinka vidutinio{0}}–-mažo-dydžio spintelės (pvz., 18U stelažai), nes jos atitinka įrangos montavimo poreikius ir sumažina fizinį pėdsaką.

 

Didelio{0}}masto duomenų centrams reikalingas išsamus įvertinimas, apimantis spintos aukštį, plotį ir gylį, taip pat apkrovos-galią, aušinimo būdus, energijos paskirstymo pajėgumus ir tinklo kabelių architektūrą. Nors aukštesnėse spintelėse (pvz., 48U stelažuose) yra daugiau vertikalios montavimo vietos, jas naudojant faktiškai reikia atsižvelgti į lubų aukštį, transportavimo kelius, techninės priežiūros atstumą ir priešgaisrinės saugos taisykles.

 

Lauko komunikacijos mazguose, be įrangos montavimo vietos, svarbūs veiksniai, kuriuos reikia patikrinti, yra apsaugos nuo patekimo (IP) įvertinimas, darbinės temperatūros diapazonas, sandarinimo struktūra, šilumos išsklaidymo metodas ir atsparumas korozijai.

 

 

 

Dėl pažangos dirbtinio intelekto serveriuose, didelio{0}}našumo skaičiavimo (HPC) ir pažangaus skaičiavimo dėka, duomenų centrų spintos tobulėja link didelio galios tankio, didelės apkrovos{1}}laikomosios galios, efektyvaus šilumos išsklaidymo ir išmanaus valdymo.

 

Viena vertus, didėjantis serverio galios lygis kelia didesnius šilumos valdymo reikalavimus tradicinėms oru{0}}aušinamoms spintelėms; aušinimo skysčiu, šaltų plokščių technologijos ir kitų didelio{1}}efektyvumo šiluminio valdymo sprendimų pritaikymas dar labiau paveiks spintos konstrukciją.

 

Kita vertus, didėjant įrangos tankiui spintelėse,elektros paskirstymo sistemosturi palaikyti didesnes galios apkrovas, kartu išlaikant A/B maitinimo tiekimo galimybes, UPS perteklinį perteklių ir nuotolinio stebėjimo funkcijas.

 

Be to, modulinis dizainas taps pagrindine spintelių sistemų tendencija. Naudojant standartizuotus matmenis, reguliuojamas tvirtinimo konstrukcijas, modulinius PDU ir išmaniuosius stebėjimo komponentus, galima padidinti pradinio duomenų centro kūrimo ir tolesnio išplėtimo lankstumą.

 

Žvelgiant iš inžinerinio projektavimo perspektyvos, būsimos spintos bus ne tik atskiros lakštinio{0}}metalo konstrukcijos; veikiau jos bus struktūrinės sąsajos, integruojančios serverius, energijos paskirstymą, aušinimą, tinklo ryšį ir išmaniąsias stebėjimo sistemas.

 

Todėl projektavimo metodai turi pereiti nuo atskirų įrangos dalių įrengimo prie suderinto visos duomenų centro infrastruktūros optimizavimo.

 

Kalbant apie inžinerinius pirkimus, spintelių parinkimui reikalingas techninis patvirtinimas, pagrįstas praktiniais parametrais,-pavyzdžiui, įrangos matmenimis, stovo vienetais (U-erdvė), apkrovos-galia, šilumos valdymu, energijos paskirstymu, kabelių valdymu ir įrengimo aplinka, -prieš galutinai nustatant konkrečią struktūrą ir specifikacijas.