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帶你讀《企業數字化基石-阿裡巴巴雲計算基礎設施實踐》第三章資料中心能效3.2資料中心伺服器電能使用率(二)

3.1.1 伺服器風扇的能效

(1)伺服器或 IT裝置的風扇優先選擇高效率風扇 ;不同等級的産品,效率有差異。

在伺服器或交換機等IT裝置的整機架構中,熱設計和結構設計在一定程度上決定了其硬體組合和架構形态。将晶片配置、整機熱耗、整機設計高度和深度、熱設計進行耦合,最終設計出滿足業務需求的各類 IT裝置。其中,熱設計的風機(風扇)選型最為關鍵。IT裝置不但要滿足 25℃的正常工作需要,并且要滿足 35℃、海拔800m的長期運作,以及偶爾機房故障時的 40℃高溫的短期沖擊,是以,對風機的風量有着非常寬泛的彈性需求。

設計 1U、1.5U、2U或更高的 IT裝置,分别考慮采用 40mm、60mm、80mm和120mm尺寸的風機。整機結構密度高,風阻高,則意味着風機的能耗高,要根據業務需求,整體平衡取舍。當确定了整體架構後,就能夠根據 IT配置和風量需求計算出阻力曲線。阻力曲線和風機曲線的交點,即風機的工作點。

IT裝置的風冷所需的能耗就是風機能耗。PUE時風機能耗在整個 IDC機房的能耗中占比較大。而風機内部的設計,包括扇葉的扇形和角度、電機、繞線、矽鋼片的選型設計,都可以根據 IT  裝置的需求進行比對設計。外觀相似的風機,用在同一個IT裝置架構上,可能表現出來的能耗差别有 30%之多。雖然定制風機需要投入研發時間,而且定制研發的風機成本偏高,但是由于 IT  裝置的産量較高,均攤了開發成本,并且長期省電,從 TCO角度看,風機是值得深入研究和深度定制的。如圖 3-12所示,應該選取效率高的風機,其工作點盡量落到高效率的區域,進而減少不必要的耗能。

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(2)伺服器風道優化設計,減少風阻,根據氣流和溫度分布可布局溫度敏感度不同的器件。

雲計算的通用伺服器多數仍然為整體前進風、後出風的風道形式。要在有限的空間中得到最大的計算能力,則需要伺服器各個器件都得到最好的布局。幾乎所有的電子器件都發熱,如 CPU晶片、光子產品、記憶體條、硬碟和子卡等。而考慮到光子產品和硬碟是不耐受溫度的,需要靠冷空氣入風口處布置,CPU和記憶體條是較為耐受溫度的,但是需要大面積的散熱空間,則居中布置。此外,需根據熱設計的 CFD的 1∶ 1的仿真布局整個 PCB闆,不允許有漏風的位置,因而需要同時調整各個小器件,如電源晶片、電阻電容和晶振等。散熱器和翅片的間距和厚度需要在合适的結構空間内進行細緻的調整,具體如圖 3-13 所示。

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