数据中心“热问题”正确处理方案探讨

时昊

（哈尔滨松江电机有限公司，黑龙江 哈尔滨 150046）

数据中心耗能严重一直困扰运营者，但通过调查发现，耗能严重产生的直接原因是：并未对机房热点采取正确降温手段所致，如何正确处理数据中心“热问题”成为运营者需要关注的焦点。

1 数据中心高热密度的现状

从2000年前后开始，由于数据中心电子设备发热量快速增加，不断有人提出数据中心高热密度问题，越来越多的解决方案也被提出来。同时随着互联网技术的发展，数据中心的规模越来越大，发热量也越来越大，因此，所谓的“热问题”也越来越严重。

然而，“热问题”真的这么严重？“热密度”真的有这么高吗？

通过实地走访，调查大量的机房后，我们发现：90%以上的机房存在“过热”问题 。同时，这些机房的确“很冷”就是说：大量机房确实存在所谓的“热问题”，而在一般情况下，这就是所谓的“高热密度”问题。然而，我们还必须透过现象看本质，要真正地认清这个“热问题”到底是什么问题？

热点与热区的概念

机房管理人员应该很容易联想到：机房的过热实际上是指：“局部过热”，并且这种局部过热的区域对于整个机房来讲，相当于一个“点”，也就是我们所述的“热点”。这种热点，实际区域很小，大多数情况下就是1个机柜或2个机柜而已。这就是所谓的“热点”概念。与热点概念相对应，我们可以引出一个“热区”概念。如果将多个热点集中在一起形成一个温度较高的区域，该区域就可以称之为“热区”。

热点：少数几个机柜发热量过大形成的小范围的局部过热区域。

热区：相对集中的较多发热量过大的机柜形成的较大范围的过热区域。

热点与热区需要区别对待。由于热点问题的存在，制冷设备供应商与数据中心用户想出了很多的解决方案，实际上，其中很多的方案是针对“热区”而言的。就是说：在数据中心出现了“热点”时，采用了“热区”解决方案，更有甚者，采用“机房”解决方案来解决“热点”问题。这造成了大量的浪费。

这里罗列部分实际之中解决热点的办法：

·降低数据中心机房的空调温度

·增加空调机的数量

·调整空调机的安装位置

·采用全新的数据中心热点解决方案

·安装风管定点送风

·新建机房

·……

·多种方案的综合

不管采用哪种方案，至少存在：投资较大，工作量较大、工期长、能耗增加的问题。

如上所述，采用“热区”或“机房”解决方案来解决“热点”问题，造成大量浪费，相当于“用牛刀杀鸡”。那么，为什么不采用“热点”解决方案呢？我们认为：实际上，采用“热区”解决方案来解决“热点”问题，也是不得已的措施，原因却相当简单：缺少合适的“热点”制冷解决方案(产品)。

2 现有热点解决方案及其缺点

用户与制冷设备供应商共同想出了很多解决办法，这里介绍其中的主要方法及其不足之处：

降低数据中心空调温度

数据中心的空调控制温度一般为：24℃，当某个机柜出现过热现象时，管理人员会简单认为：房间温度不够低，于是：就将机房的控制温度降低，从24℃降低到20℃，甚至18℃。

这种方法在许多情况下是有效的，并且是最简单的方法，因此这种方法被广泛使用。 然而，这种方法立即将机房的空调能量消耗提升10%以上，因为房间温度每降低1℃，空调机的制冷效率降低2%-3%以上，同时制冷量还降低3%-5%，还会引起过多的不必要除湿和加湿。此外，如果机房进一步过热，这种方法就不管用了，因为机房空调机的控制温度不能进一步降低。

增加空调机。一些用户简单认为出现过热现象是因为空调机的能力不够，需要增加空调机。某些情况下，这种方式有效。当补充空调机的安装位置恰当，其冷风可以直接送到过热区域时，这种方案解决了问题。应该说这种方案会引起较大的投资。

分散负荷。当某个机柜出现过热时，比较有经验的用户会采用“负荷分散”的方法，即：将发热量比较大的机柜内部的服务器分散安装到其他负荷比较小的机柜之中去。这种方法是有效的，不过也会引起一系列的服务器拆、装工作量和费用。此外，有时也不一定可行，因为有的用户必须将自己租用的服务器放在一个集中的地方。

调整空调机的位置。出现过热时，数据中心用户会同空调设备安装人员沟通，有经验的设计、安装人员考察用户现场后，会向用户提出这个解决方案。应该说，这种方案是可取的。通过调整空调机的位置，改善气流组织，使过热现象消除。这种方法所增加的费用主要就是：空调机位置改变时的安装、管路(风管、水管、铜管)连接等工作量和相关费用。应该说，这种费用有时相当高，有时可实施，有时不可实施。

安装风机、风管

这是一种比较直观的、直截了当的解决思路。通过将空调机送出的冷风利用风管送到需要冷风的热点，如果空调机的送风风压不足，再在风管上安装一个增压风机(多数情况下都需要增加风机，否则会降低相关空调机的送风能力及制冷性能)。这种方案也存在一些问题，例如：没有备份、投资高、机房有足够的空间安装风管才行。

“高热密度”到底有多高。当前数据中心大多数机柜的热密度为1500W-3000W/机柜(这里我们将其命名为普通机柜)。(折算到IT设备机房的平均热密度为：800W-2000W/m2)。不过，也有很多的机柜，其最大发热量超过这个数值，达到：3000-20000W/机柜，但绝大多数的机柜的最大发热量小于：7kW/机柜。这里我们将发热量在3000-7000W的机柜命名为“高热”机柜，同时将发热量大于7kW的机柜命名为“超高热机柜”，将这两种机柜统称为“过热”机柜。

3 结束语

根据实地走访大量机房，加上其他与相关人员的口头沟通，我们估算出：目前在过热机柜中，高热机柜数量占95%以上，超高热机柜不到5%。我们既需要解决不足5%的超高热机柜的散热问题，也需要很好地解决更大多数“高热”的机柜的散热问题。同时，我们不能用“超高热”散热方法来解决“高热”机柜的散热问题，更不能用常规机房空调的方法来解决“过热”问题。

[1]焦玮，刘芳.构建高性能的数据中心网络[J].中国计算机报，2009-02-09.