在几乎所有的IT部门都采取各种各样的措施向云计算开始靠拢的时候,数据中心的冷却技术将面临更多的挑战。在云计算的环境下,数据中心将向虚拟化,高密度化方向发展,面临更广泛和更频繁的负载。这与传统的静态数据中心相比,对冷却技术提出了一系列的挑战。

  制冷专家认为,在这样的环境下,数据中心的冷却系统需要有迅速调整的能力。一个高度自动化,可以快速调整制冷效率的冷却系统才能更好的使用这样的环境。

数据中心密度的提高

  在旧的数据中心,服务器的排列永远都是一成不变的,数据中心内的服务器密度也是这样,所以对冷却系统的要求也是如此,不过刀片式服务器的出现改变了这一局面。在计算量需求日益增大的数据中心内,随着刀片式服务器的应用,服务器密度的越来越大,因而创造的热量也越来越多,因而对冷却系统的要求也越来越高。而虚拟化的应用也是冷却系统面临的额外挑战,这一技术进一步提高了数据中心内服务器的负荷密度。

  在云环境下的数据中心,每个机架的功率已经达到了10千瓦左右。而密度的提高只是问题的一部分。冷却系统的面临的最大的挑战是数据中心内负载的变化引起的热量处理的变化。在云计算环境下的高密度数据中心内,几乎每个时间段内,每个区域内服务器的负载都不一样,他们产生的热量也都不一样。如果一直对服务器使用同一种冷却方案显然不能够保证数据中心的高效工作。

解决该问题的方案之一是采取冷通道/热通道遏制技术。这种技术将冷空气与热空气隔绝开来,在空气与冷空气混合之前将热空气排出,从而提高制冷的效率。

  但是,很明显,这种冷却技术虽然解决了数据中心内密度过高的问题,但仍然不能做到精确的制冷。在一个数据中心内部,服务器的负载并不是平均的,而且会随着时间的推移而发生变化,托管服务提供商和运营商很清楚这一点,他们已经学会了如何处理这一点。例如,在机架下方安装不同密度的穿孔瓷砖,并可以根据程序调节冷空气的送风量。根据不同的需求来提供不同的冷却能力,最大效率的利用冷却系统。一个智能化的冷却系统显然更加能够面对高密度数据中心的挑战。

新型的空调系统

  在云计算的环境下,需要一个能够作出快速反应的空调系统。

  在传统的空调系统中,改变制冷量需要手工的操作。而手工操作的速度并不能保证及时赶上环境的变化。工程师们选择不同的方法来增强空调系统的活力。与传统静态的空调系统相比,一个可以自动调节的空调系统会更加有效率。

  例如,在空调系统中加入一种可以调节空气量的装置。可以通过监测周围环境的变化而调整整个系统的空气流量,从而改变整个空调系统的制冷效果。这些监测环境的传感器分布在机架的周围以及顶部。可以提供实时的温度变化状况。

  此外,一种将蒸发式冷却和干燥剂结合在一起的空调系统虽然不具有自动调节的能力,却可以大幅提高冷却的效率,并至少降低一半以上的能源消耗。该空调系统是由NREL(美国国家资源再生资源实验室)压法的。这种名为DEvap的空调是干燥剂增强蒸发式空调的代表,这是一种使用膜技术,将蒸发式空调的冷却效率和液体除湿盐的干燥潜力合并在一起的新型冷却概念。据NREL称,该空调的在制冷过程中将比现在最顶级的空调少使用50%到90%的能量。

服务器的负载变化

  虽然对于机架等设备来说,通常会有快速自动冷却的解决方案。但是,在服务器负载较大的时候,还是会由于冷却系统提供不了足够的冷却能力而容易产生一些问题,甚至是一些严重的后果。

  传统的冷却系统会根据负载做出一些实时响应,但这仅局限于负载的变化不大的时候。而当服务器的负载出现较大的变化时,就会出现上面的情况了。

  在今天的自动化冷却系统中,虽然可以处理上述的问题,但也带来了一些新问题。在测试中,自动化冷却系统也不能频繁的处理服务器的负载变化。可以想象,如果突然将数据中心的冷却能力在一个小时由500吨下降到100吨,那么冷却机组只能关闭自己来防止过冷导致冻结它的阀门。

  至少,如果没有自动化的系统,倒不会出现上述的情况。冷却机组不会自动关闭,因为那样的话,如果遇到了一些突发的情况,所有的冷却机组都会自动关闭,将没有冷却机组会继续工作。一旦冷却机组关闭了,它至少需要20分钟才能恢复工作。

  显然,进一步的提高冷却效率才能彻底解决这一问题。通过遏制技术或者其他技术尽量减少服务器负载变化产生的影响才能给冷却机组减轻压力,给冷却系统充分的响应时间。

  在云计算环境下的数据中心内,冷却系统面临的挑战不只有适应高密度发展的需求,如何提高自身的能源使用效率,发展低碳,绿色的技术也成为了当前的目标之一。这就需要多方面的合作,为建设更加高效,更加绿色的数据中心共同做出努力。

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