边缘计算面临冷却挑战

日期: 2016-05-04 作者:Robert McFarlane翻译:陈德文 来源:TechTarget中国 英文

远程办公室拥有自己的服务器和网络连接,但主要业务处理与存储还是安置在主数据中心,使用专属冷却与电源。直到现在。 边缘计算的时代已经来临。超越数据中心的分散处理和存储正在成为新的规范。

随着提高计算能力与降低延迟的需求增加,单机柜微型数据中心或数据中心正在快速崛起。与我们曾经处理的小型服务器和交换机不同,前者只需要办公室质量的冷却环境,而大部分边界服务器使用高密度刀片服务器技术,会产生显著的热密度,并需要不断冷却。 这个级别的边缘计算会遇到如下障碍: 中央数据中心之外的建筑冷却能力有限; 夜间、周末与节假日冷却系统关闭或温度变化; 冗余与可靠性不足; 物理建筑限制特定冷却系统安装; 用于安装边缘计……

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远程办公室拥有自己的服务器和网络连接,但主要业务处理与存储还是安置在主数据中心,使用专属冷却与电源。直到现在。

边缘计算的时代已经来临。超越数据中心的分散处理和存储正在成为新的规范。随着提高计算能力与降低延迟的需求增加,单机柜微型数据中心或数据中心正在快速崛起。与我们曾经处理的小型服务器和交换机不同,前者只需要办公室质量的冷却环境,而大部分边界服务器使用高密度刀片服务器技术,会产生显著的热密度,并需要不断冷却。

这个级别的边缘计算会遇到如下障碍:

  • 中央数据中心之外的建筑冷却能力有限;
  • 夜间、周末与节假日冷却系统关闭或温度变化;
  • 冗余与可靠性不足;
  • 物理建筑限制特定冷却系统安装;
  • 用于安装边缘计算机柜的密闭空间;
  • ASHRAE Standard 90.1能效限制。

制冷与供电

有限和间歇制冷以及低可靠性设施,对商业建筑来说十分常见,尤其是那些倾向于作为远程办公室使用的建筑。一种方法是在机柜后门安装冷却盘管,在热量逃出机柜前将其消除中和。另一种方式是内部冷却水盘管与风扇,甚至还可以使用直接处理器液冷散热。这些服务器冷却方法需要连接水。如果建筑没有足够能力与可靠性,则需要更多的传统冷却方式。内置压缩机的冷柜可能又大又昂贵,所以设施设计者通常会在房间里安装空调。这些机械冷却设施的设置通常需要安装管道来连接建筑物外的热交换器——通常在屋顶。假设户外有空间能够防止热交换器,并且周围有所需的服务区以用来连接管道。如果是低层建筑,难度可能不会太大,但如果是高层建筑,这是极具挑战性的,常常令人望而却步。

边缘计算空间最需要重视空间的问题是空调单元选型。企业往往会选择壁挂式、家庭式设备,因为它们价廉也小型。不幸的是,它们往往不适用。计算设备的发热量十分明显。值得庆幸的是计算机并不出汗,所以比较住宅和商业建筑空调的潜在冷却能力没有必要。这些设备对显热比敏感不足,意味着只有50%至75%的冷却能力是可靠的,我们需要以此来设计冷却数据中心IT设备的方案。需要根据IT设备的设计与定额来选择边缘计算空间所需的空调设备。

与远程空间配合遇到的问题

IT冷却所需的空调也占用空间。存在合适的壁挂式设备,但理想的位置常常是在天花板上。落地式空调需要占用空间,远程办公往往空间吃紧,而且设备可能比理论所需空间还大。管理壁挂式空调的空气流也比较容易。这点至关重要;任何类型的冷却设备只有在气流控制得当的情况下才能实现有效制冷。除了引导冷空气到机柜前方,冷却设计还需要考虑热空气从计算机排出后的流向。如果没有将冷热空气隔离,两者会混合。这样会导致两种我们不希望的事情发生。热空气再循环会提升进入计算机硬件的冷空气温度,不仅浪费冷却能源,还降低冷却效果。冷空气旁路同样还降低了返回空调的空气温度。回风温度对空调性能的影响非常明显。看起来似乎违反直觉,但返回空调的空气温度越高,空调设备的冷却能力越真实。相同的空调,返回空气越热的话,制冷效果会越好。分离空气流,能节省能耗还可以节约购置超大冷却设施所需花费的资金。采用空气管道严格分离冷暖空气,或采用空气抑制栅栏,从物理上将机柜的前后隔离。这些标准的数据中心技术在只拥有一两个机柜的小空间内,是个挑战,甚至还可能因为空调设施错误放置而无法实施。考虑到成本与高性能计算系统的重要性,它们所处的环境需要重视,并应该有熟悉IT复杂环境控制的专家来解决。

经济形式不佳

另一个制约因素是最近才发生作用的。美国采暖制冷与空调工程师协会(ASHRAE)推出了知名的Standard 90.1标准,“非低层住宅建筑能效标准(Efficiency Standard for Buildings Except Low Rise Residential)”。该标准被几乎美国的每个州和市政当局作为法律采用,因此也被当地检验员和公务员强制检验。2010年版删除了数据中心豁免,所以现在计算机冷却系统有着严格的节能要求。在大多数情况下,要求安装节热器,一个大型的冷却塔,通常安装在建筑物的屋顶。节热器意味着降低对机械制冷的需求,节约了当外界温度较低时所需的冷却能源。即使是沙漠气候,节能器在夜间也是非常有效的。不幸的是,ASHRAE 90.1的具体要求经常不切实际或不经济,因此实际执行时可能会将边缘计算排除在安装外。新版的标通常需要花数年时间才可以准付诸实践,但事实上2010版甚至2013版几乎无处不在。新标准 ASHRAE 90.4,将为未来数据中心提高能源效率方面提供更实用的方法。较小的安装规模,例如边缘计算最终也会纳入90.1标准要求。

边缘计算是未来的潮流。但硬件所处的环境需要由具备资质的专业人员进行检查,在确认购买这项最新的计算技术之前,需要保证遵守适用的规则并接受适当的支持。

翻译

陈德文
陈德文

TechTarget中国特约编辑

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