关于机柜选型及机房散热解决方案研究

关于机柜选型及机房散热的解决方案研究

机柜的由来

机柜原本是美国军方电子控制仪器的一种规格，其设定的目的在于统一仪器的外形尺寸和方便快速组装抽换和维护，最后随着军方技术转移民间，此规格亦广泛的被企业界所采用。

机柜的优点在于提供机箱安全保护和扩充的便利性，早期常用于工业控制机台，近几年由于网络的发展，网络通讯设备也开始大量使用；因此其产品的种类大致可区分成办公室用和工业用产品两大类。

计算机行业最大的特点就是飞速发展，下图是在美国的某个计算机博物馆里拍的。这家公司最初的时候有30个这样的柜子。如果按照每台都是这个样子的话，那就是2400台最普通的台式机在一起运作。而这家公司现在估计有45万台这样的服务器。由此可见维护工作之艰辛与不为人知。这一个机柜，总共是20层。每一层的架子上面垫着一层松木板的隔层，隔层上面放四个一摸一样的主版，四块硬盘放在中间一条。散热与理线都是大问题。随着科学技术的发展与生产能力的提高，现如今的机柜产品生产已经走上专业化规模化的道路。市场上绝大部分正规生产的机柜产品，已经能从基本上解决设备放置与安全保护的需求，在散热与走线问题上有不断的突破，并相继有了机房整体解决方案的问世。

如何选择机柜

看机柜的类型：

如果有来放交换机、路由器等的，就买网络型机柜，这种机柜的走线槽做得比较好；

如果是买来放置服务器的，就买服务器型机柜，这种机柜的散热效果相比之下会更好。

看材质：看钢板，钢板一定要厚，货比三家，你用手指敲一下，就能感觉到哪些厚哪些薄了。还有机柜内部的支架要粗大，现在一般来说能做到九折型材的稳固性和承重性都很好，铁三通焊接支架的在稳固性方面做得不错。

看喷漆：一个合格的机柜，所有的钢材都需要喷漆，而且喷漆一定要均匀，这样才能良好地防锈、防尘等。

看玻璃:玻璃一定要厚一点的，还要注意玻璃的周边是否有裂痕，

如果有裂痕，就意味着有隐患了，还有要注意是否棘手。

看配件:由于安装中包括网络电缆、电信电缆和电源电缆，需要购买钩环带或带齿的带子来有效地把电缆有序的固定在机柜里面。如果机柜带有电缆管理模块使电缆可以直接固定在垂直安装轨内，则再好不过。无论哪种情况，机柜内部的上壁和侧壁应当有足够多的固定环（来保护电缆），也可以通过把机柜底板上抬，以便下面走线。还有一些用来固定机架的螺丝、螺母等，也要足量。不要因日后扩展而带来配件不足的麻烦。

看功能:最先考虑的应是安全性。将执行关键任务的IT设备装进能上锁的机柜里会让网络管理员倍感轻松，这样也限制了能够打开机柜的人数。

看散热:估计一下设备发热量有多大，一般来说，网络机柜，装2-4个风扇就可基本解决散热问题，但是如果是高密度装置的服务器机柜，则最好使用散热单元，有一体的散热解决方案最好。

看架构布局:一般来说，挡板要多，而且具有散热孔，一些用来固定线缆的铁皮要包边，预防损坏线缆。

看万向脚:虽然机柜，一般来说放好后，都不会再移动，但偶尔总会动一下吧，这个时候，它就有用处了，现在好多机柜是有脚轮的，要选择万向脚的。

看价格：价格总是要重点考虑的，但是不能因为它而牺牲重要特性。需选择性价比最好的机柜。服务器及外设更换很快，但好的机柜要用很长时间。比较机柜的优劣，关键是比较几个公认的性能指标。

根据机械要求选择机柜：网络机柜承重较轻，而服务器机柜承重较大，因此在承重设计上是不同的，这一点需要注意。

机柜内空气流通及有效散热问题：

目前大部分的机房散热策略是通过降低机房总体温度的控制同时机柜内安装风扇来降低每个机柜以及机柜里安装设备的温度。随着机柜的扩容以及高密度装置要求的出现，对于这些本身热量就很大的计算机设备，传统的散热策略无法满足其散热的需求，造成了机房温度虽然很低，但是机柜内温度居高不下，引起设备故障频繁，统计数字表明，温度每提高11℃，计算机设备的故障率提高50%，因此如何有效解决高密度装置机柜的散热问题势在必行。

光翼WLC系列机柜可提供的“机架式散热单元”是一个2U高度的气流分配单元，直接安装在机柜的底部，将冷风从机柜底部经加压，送到机柜前门与机架设备进风口之间的空间中，形成加压的冷空气室，强化了机柜散热能力，同时消除了机柜上下温度不均的“温度梯度”问题，保证了位于机柜最顶层的服务器也能获得充足的冷空气，非常适合高密度装置的机柜使用。通过机架式散热单元目前可以解决单个机柜内安装高达8kW的服务器设备的散热问题。同时在机柜内部设备之间空隙处安装盲板，有效防止设备后部热空气回流。

机柜布线问题：

机柜内的布线也是形成空气短路循环通道的因素，不合理的布线

阻挡了服务器后部的热空气的有效排出，造成热空气滞留在机柜内，并回流至前部的进风口，形成空气短路循环通道。目前机房内大部分都是通过机房上部构造桥架的方式进行综合布线，较耗资耗时，而且不易于维护。针对此问题，光翼WLC系列机柜提出整体的综合布线方案：M型理线器与V型理线器安装在机柜顶部，分别用于强弱电线缆分配，抗磁性干扰，“走线梯”可方便相邻列机柜之间线缆连接。具体架构如下图所示：

冷热通道的提出及机柜放置的问题：

从机房布置角度，国内外许多专业公司提出了“冷热通道”的概念，打破常规，将机柜采用“背靠背、面对面”摆放，这样在两排机柜的正面面对通道中间布置冷风出口，形成一个被称为“冷通道”的冷空气区，冷空气流经设备后形成的热空气，排放到两排机柜背面中的“热通道”中，通过热通道上方布置的回风口回到空调系统，使整个机房气流、能量流流动通畅，提高了机房精密空调的利用率，进一步提高制冷效果，如下图：

热通道冷通道热通道冷通道

机房整体建设策略是综合机柜内布局优化、冷热通道设计和整体布线方案的系统工程，通过各个相关部门在机房建设、系统建设过程中全面考虑、协同建设才能达到最佳的效果。如何通过机房散热策略的优化，实现机房冷热空气的良性循环，实现服务器运行温度的降低，提高设备的可用性，降低设备故障率，使单个机柜可以容纳更多的计算机设备，节省对机房空间的占用，方便对机房设备的管理和维护，进一步降低总体的投资，对公司的长远发展具有重大的意义。