数据中心机架系统:保持企业业务连续性的关键

在过去几年中,数据中心已经发展得越来越成熟,并与此同时也越来越成为企业关键任务成功的关键。尽管其在确保系统的正常运行时间和数据中心的可用性和可靠性方面扮演着极其重要角色,但当前的企业组织似乎都在不经意之间忽视了机架系统的重要性。

由于现代数据中心需要更加灵活地适应不断变化的市场趋势,故而使得其机架系统在适应快速的市场需求变化方面发挥着极其关键的作用。

在本文中,我们将为您企业在如何应对机架系统当前的发展趋势方面提供相应的指导和建议,毕竟,其也是数据中心架构系统战略成功的关键。

曾经一度,数据中心的机架和相关设备被认为是商品——人们认为其只是一款用于堆放安置相关设备的平台,而且只是伴随着数据中心所购置的服务器和所安装的机架附件设备的不断增加,使得更多的机架系统被添加到IT库存中。

而到了今天,尽管数据中心的复杂性和重要性已然大大飙升,但可能仍然会有些人认为:由于机架不是通电的,所以只是将其视为一款普通的家具。但实际上,机柜是高度工程化的设备,可以有助于提高其所支持的设备的效率,并且还有助于提高数据中心人员的生产力。

现如今,机架系统可以说是在确保数据中心系统的正常运行时间和数据中心可用性和可靠性方面发挥关键作用的战略性资产。他们可以依靠其自身的灵活性和适应性来适应快速的业务需求变化。他们可以提供有助于加强数据中心系统管理的监控系统。总之,毫无疑问,它们是任何数据中心的重要组成部分。

当前的数据中心操作运营现状一览

当今数据中心环境变化的性质已经大大增加了企业对于物理基础设施的需求。今天,数据中心当之无愧的是确保企业组织机构的关键型任务系统24/7/365全天候运行的保障。同时,日益增长的业务需求也给数据中心带来了更大的处理能力和数据存储方面的压力。

新一代高密度服务器和网络设备大大提升了数据中心机架密度和整体设备功耗方面的要求。例如,相较之下:在2006年,平均每台机架的功率密度为6千瓦,而到了2012年,平均每台机架的功率密度已然攀升至近8千瓦。而根据由Vertiv公司赞助Data Center Users Group所收集的数据显示,到2014年,平均每台机架的功率则为12 kW。

现如今,企业数据中心需要更高、更宽和更深的机架来适应IT设备和密度的变化。随着数据中心管理人员对于数据中心宝贵的可以利用空间的越来越重视,使得现在的机架比以往任何时候都填充得更加充满。而有鉴于高密度的配置不仅可以提高能源效率,同时也带来了有效的电力传输和热量管理方面的需求。

高密度的配置同样也增加了布线密度。随着更多的电力被传输到机架内的更多电路,故而增加了额外所需的布线会在机架内产生障碍的可能性,这可能会使得数据中心机架系统的散热更加困难。同时也妨碍了数据中心操作运营人员对于机架内的相关设备的访问。因此,数据中心的机架系统必须经由恰当的定位和布线,并为对相关设备的随时访问监控提供便捷的通道。

由机架中的高温或高湿度所造成的故障显然是不可接受,且必须尽可能避免的。企业关键业务操作运营中高昂的停机成本迫使数据中心必须提高其可用性。根据Ponemon Institute的报告数据分析,数据中心哪怕仅仅一分钟的停机成本就高达约为5600美元。而该报告称,平均而言,数据中心的停机事件约持续90分钟,停机事故的平均成本损失约为504,000美元。故而机架系统中优化的气流,有组织规划的布线和受监控的传感器网络为发热的设备提供了一个更为安全的操作运行环境。

安全性无疑是数据中心运营管理人员们的另一大关切问题。根据美国萨班斯·奥克斯利法案(Sarbanes-Oxley Act)等法规的规定细则,许多企业组织都必须确保其数据的安全性,这些安全威胁不仅包括来自网络在线的,还有物理设备方面的安全威胁。

带有可锁定侧面板或门的机架可以防止机架内部设备受到不必要的访问或被盗窃。目前,这已经成为许多数据中心的常态。

图1、门上有锁的机架系统

机架外壳的趋势

提高IT系统的性能和确保可靠性的需求推动了机架技术的发展。今天的机架提供了可以提高设备安装速度的功能,而更高的机架高度,宽度和深度则有助于企业数据中心购置引入更好的数据中心大型设备。

现如今,数据中心内部需要安装新组件或移除某些组件的相关人员可能已经不再是严格的技术人员或维护人员。免工具的安装有助于节省设备的部署时间。而随着时间的推移,具备添加新设备或更改相关配置的能力使得数据中心组件的安装成为了当今数据中心的一个快速的过程。

当前,超出普通的47U机架(2200毫米)的更高的机架也正在变得越来越受企业的欢迎,因为其有助于企业数据中心能够更好的利用垂直扩展空间,提升了数据中心空间的利用率。

机架式设备的深度也在不断增加。例如,过去最大的服务器深度要求机架的深度为1200毫米。

侧面散热设备的引入也使得机架的宽度成为了一大因素。机架宽度最高可达1000毫米,可以满足设备制造商们的从150-280毫米间隙的规格的要求。

需要有这些间隙才能使设备获得适当的气流,并提供充足的电缆管理空间。通常,数据中心的气流管理需要与热通道/冷通道的配置相兼容。

被安置在热通道/冷通道的机架配置有助于提高设备的性能和使用寿命。这是数据中心业界所公认的一套最佳实践方案,其将数据中心安排布置为具备一个冷通道(两排机架正面相对)和一个热通道(两排机柜背面相对)之间。这种安排布置可以防止由一台设备机架排出的热空气直接通过过道被吸入设备中。这种方案优化了冷却效率,同时延长了设备的使用寿命,并减少了由于过热造成的潜在的设备受损。机架传统上被安置为放置数据中心内部设备的安装平台,但是它们其实对于配电设备的安装、架空电缆的管理和通道连接点的安装也很重要。

图2、a:尼龙搭扣带子b、蟹夹形钳子

图3、热通道/冷通道配置

企业数据中心当前所寻求的是:灵活性/适应性

数据中心机架规划的关键是要考虑灵活性和适应性。业务需求将会持续的演变,而机架解决方案必须要能够与之一起发展。数据中心必须能够适应每台单独机架的运行环境和机架区域。 同样,机架也必须适应数据中心的操作空间。

在数据中心的规划过程中,充分考虑到灵活性需求,可以使得数据中心快速而轻松地响应不断变化的业务需求。 而相关的考虑因素包括:

01

重量容量

企业数据中心所选择的机架应具备满足业务所需负载的能力。1U服务器重约15公斤。鉴于当今典型机架应用中的服务器、电缆、机架配电单元、架空电缆安装和安全壳支撑点的数量,故而我们建议企业数据中心应考虑购置1000公斤容量的机架。机架最大重量可达1500公斤。容量为重型应用程序。

02

19英寸的围栏

相对于其所支持的设备,每台机架的四个围栏都应该可以根据需要进行方便的调整。适当的对齐可以确保对围栏正确的定位,而无需测量。前面的围栏也应该是灵活的,以允许方便安装网络应用中的电缆。围栏利用锁紧螺帽而无需钻出螺孔。凿出一个孔很容易;但要修复该孔则是相当耗时的,因此其成本也是昂贵的。笼式螺母有各种尺寸可供选择,可根据需要安装在围栏上,并提供经济,快速和灵活的安装方式。

03

大多数制造商所提供的门大约都具备60%至80%以上的穿孔,以方便适当的气流通过(更高密度的穿孔水平有助于改善气流能力)。门也应该很容易翻转;门侧边的折叶不需要工具来改变门的配置以从右边或左边打开。可以很容易地从门侧边的折叶上拆下的门可以简化设备的装载。一些门还提供了160度以上打开的能力,这也减轻了设备的负荷。各种手柄选项包括钥匙锁、组合锁、电子或生物锁,所有这些都内置于手柄。

04

侧面板

传统上,侧面板用螺丝固定,不易拆装。而新型的侧面板可以通过快速修复的方式提前安装或拆除。可以使用与机架前门相同的安全钥匙以锁定侧面板。

05

机架顶盖

机架顶部应为布线做好准备,并且至少接受1,500种 5类(Category 5) 网线的线缆;今天的许多机架都具备这种能力,而更高的能力则可以达到2500种。自定义电缆入口也可以通过机架的底座来实现(如果有必要的话)但因为许多数据中心可能没有底层进入所需的活动高架地板,或者在许多情况下,活动高架地板可能不会被利用,因为其阻碍了机架的气流。应该使用机架顶部的孔盖以防止杂质进入,并减少气流的损失。模块化的母线槽系统和电缆管理支持系统也应该能够很容易地安装在机架顶上。

06

接地

所有组件,包括机架顶、门、围栏、侧面板和框架都应安全地接地。为方便起见,它们也应该能够很容易的断开。例如,如果需要将门拆下来进行反转,则可以快速断开的接地线将有助于加速该过程。还应使用连接到数据中心建筑物中央地面的中央接地点。

07

保护机架

所有的机架应该连接在一起,用螺栓固定在地面上,或者为了安全起见而使用防倾斜装置。如果将19英寸的设备部分的从机架上取下来以进行维修,如果从机架下方的重量不平衡,很可能会使机架变得非常重且不稳定,并造成安全隐患。防倾斜装置是实现稳定性最便宜的方法;可以将数量众多的机架安置在一起。防倾斜装置安装在机架的前部,并提供一组支腿,在维修机架组件时可以拉出一组支腿,从而基本上扩大了机架底座的占地面积。在地震活动频繁的地区也可能需要考虑物理安全。故而机架必须稳定,才能承受地震。

08

相关附件

机架应具有全面的附件,这其中包括:

电缆管理:电缆管理外设将有助于减少信号串扰。同时还可以减少妨碍亟待安装的设备进入的可能性,并保护电缆免受损坏,以及在设备移除过程中保持电缆不受阻碍。它们也有助于保持适当的气流路径。免工具附件应使用19英寸机架外的Zero-U空间;确保在机架的围栏之间气流的流通不被限制或受到阻塞是非常重要的。电缆管理不需要相关的工具来安装和对齐围栏上的U型标记,进而实现Zero-U空间。

气流管理:气流管理外设将有助于优化效率。从能源效率的角度来看,免工具面板提供了一个有用的选择。可以在任何未使用的U空间中添加挡板,以确保热通道空气不会回流到冷通道中。对于宽度超过600毫米的机柜而言,应考虑使用垂直气流挡板,以防止空气短时间内的循环,并保持热通道/冷通道的优势。

09

IT设备支持

可以添加无需工具的搁架以允许服务器、交换机和路由器的规模尺寸(包括高度、深度或宽度)随需求而相应变化。许多不是为典型的四点安装而进行的配置而言;增加的架子可以减轻某些问题或通过支撑围栏提供深度方面的调整。

结论

设计良好、选择恰当的机架系统是确保数据中心正常运行时间的基石。同时也是确保数据中心可靠性这一关键要素的重要战略资产。

在评估机架系统时,数据中心的管理人员应该寻找提供最全面支持选项的机架,包括诸如电缆和气流管理以及IT设备支持。

同时还应该考虑一款应用程序的最大实际尺寸,并且要了解未来的设备会越来越大。今天的所进行的任何购买都应该是对明天的投资。

并非所有的机架都是一样的。企业数据中心对于机架的选择应该基于灵活性和适应性,以提供可靠性,并降低数据中心的总体拥有成本。这种最佳实践方法可以确保企业用户从机架选择中获得最大的价值,并有助于确保数据中心布局能够满足当今和未来的业务需求。

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