避免服务器机架设置问题的指南

2021-05-13 14:50:08
Stephen J. Bigelow
文章摘要: 数据中心的大多数设备都安装在机架中,机架的空间以标准尺寸递增排列,除了安装IT硬件以外,还要考虑气流处理、电缆管理以及无障碍功能,例如移动门或滑轨。

机架通常采用的是标准的尺寸和规格,但是各种IT设备的尺寸并不相同,并且为服务器、交换机、存储设备等IT设备供电和联网进行的布线工作可能会影响机架的设置和部署。

数据中心的大多数设备都安装在机架中,机架的空间以标准尺寸递增排列,除了安装IT硬件以外,还要考虑气流处理、电缆管理以及无障碍功能,例如移动门或滑轨。

在安装机架服务器时,需要检查要部署的机架、导轨组件、服务器和IT设备之间的尺寸和物理互操作性。在开始设置服务器机架之前,需要进行尽职调查以预先检查安装情况。

服务器机架中的隐藏问题

机架通常容纳19英寸宽的服务器,其高度通常是1U(1.752英寸)的倍数,这是标准的机架单位。42U机架提供19英寸宽、73.6英寸高的开口。

19英寸机架可安装任何一个19英寸宽的服务器、交换机、配电单元(PDU)或不间断电源(UPS)。加上垂直高度,可以确保机架开口足够高以容纳各种IT设备。

如果必须部署14个新的2U服务器、4U PDU和8U的UPS,则需要一个至少40U高的19英寸机架。如果有机会重新配置的话,当然也可以配置更高的机架。

服务器机架的最大问题是机架深度。服务器供应商生产的服务器的深度可能从28.5英寸到29.125英寸不等。一些服务器可能无法完全安装到原有的机架中。必须采用更深的服务器机架来替换它们,以安全地容纳较新的IT设备。

虽然有些服务器可以安装进去,但没有空间配置电源或进行布线。当考虑到42U机架可容纳42个1U组件(带有电源线和网络电缆)时,问题会成倍增加。如果没有足够的间隙,大量的线缆可能会阻挡冷却气流或妨碍机架的后门开启。

大多数服务器供应商都为其机架服务器提供了多种电源线缆选件,或者用户可以从第三方供应商那里购买定制的电源线以释放空间。

柱式机架

两柱式机架是一对垂直导轨。每个导轨都连接到每个服务器或IT设备的中间。两柱式机架适合小型部署,便于安装而不会出现气流遏制问题。

在四柱式机架中,每个服务器或设备均沿水平导轨安装,并通过面板的孔洞用螺钉或闩锁固定。采用四柱式机架可以提高IT设备安全性、保护电源和网络布线,以及用于热/冷气流遏制的气流流通。

电缆管理臂将电源和网络电缆放在每个机架式服务器后面的机械托盘中。虽然采用电缆管理臂整理机架,但它们会使电缆定位、故障排除或更换更加困难。用户可以从机架供应商那里寻求更小或更轻巧的电缆管理臂,减少机架中的服务器数量以释放空间,或者更换新的机架以获得足够的间隙。

电缆的管理对技术人员造成了严重的问题,通常很难在电缆线束中准确地跟踪电缆走向,这会导致布线错误、电缆意外断开,并将浪费IT人员的大量时间。规划良好的电缆标记以及谨慎使用交叉连接面板可以简化电缆的排除故障和更换过程,而无需在机架内实施任何不必要的工作。

还应该仔细规划和执行电缆线槽,以避免阻碍通过机架的通风和冷却气流,当电缆干线沿着服务器排气扇后面的支架上部署时,可能会造成严重的问题。

机架的宽度、高度和深度因供应商而异,因此需要确认这些尺寸如何适合现有的平面图。尺寸超大的机架可能会破坏过道的安全壳或影响其他机架和气流管道系统的布置。细微的尺寸差异似乎并不明显,但是在紧密配置的数据中心布局中的服务器机架安装过程中,机架尺寸的任何增加都可能造成严重影响。

服务器机架的设置和安装

机架上有一系列用于安装服务器、交换机和其他设备的安装孔。但是,机架如果没有标准的具有螺纹、无螺纹或方形的安装孔可能会带来很多问题。

螺纹安装孔需要使用相对较厚的金属柱,其中的安装孔带有用于普通螺钉尺寸的螺纹,其中包括10-32、12-24或公制M6螺纹。没有导轨的更深、更长的IT设备很难安装在螺纹孔上,但是相对较小的IT设备容易安装。

由于螺纹可能会剥落并需要较厚的金属片才能进行螺纹连接,因此许多机架制造商都使用无螺纹孔的方法。这适用于主要依靠导轨或机械元件支撑的IT设备,IT设备可以在固定导轨中滑入,也可以轻松地再次滑出进行检查或维修。对于无螺纹孔的固定需要使用夹紧螺母。

此外,不要认为机架和IT设备的尺寸是自动兼容的。在购买机架之前,需要检查尺寸,检查数据中心的平面布局,并测试新设备。

将服务器紧固在机架上很麻烦,并且增加了安装时间。大多数现代机架使用带有锁定滑轨的方形孔阵列,因此技术人员可以快速添加或移动导轨。如果工作人员想用螺钉将服务器固定,则可以将方形锁紧螺母卡入方形孔中即可。

螺丝的替代品

在选择或安装服务器导轨套件时需要格外小心。有些在同一组件中可容纳多种孔类型,并需要旋转轨道。滑轨和机架不是通用可互换的,并且这种多用途滑轨组件有时会遇到一些问题。因此需要检查导轨长度;有些导轨组件对于机架而言可能太长了,特别是一些老旧的机架。

现在也有多种无需工具的机架选件,这些选件可用于在不使用螺钉的情况下将IT设备安装到机架上。采用无工具安装设计的机架和服务器提供了更快的安装和设置时间,并且可以比传统的永久性安装方案更快地在机架内部署。

服务器机架设置的一种选择是将IT设备安装在机架中垂直支架的侧面。但是这种方案更常用于安装PDU和垂直电缆管理槽等重要的较轻设备的免工具方法。

其他新兴机架选项包括通过Facebook公司的开放计算项目开发的开放机架。开放式机架是在传统的19英寸标准机架的基础上发展起来的,但它可以容纳较宽的设备和更集中的配电设备。

振动:无声杀手

一些机架问题与建筑物或服务器机房中机架的物理位置有关。经常被忽略的一些机架因素是地板荷载和振动。机架及其安装的IT设备会产生很大的负荷。而数据中心专门设计了加固地板,可以支持巨大的服务器重量。

振动会引起磁盘驱动器发生故障,从而导致误码甚至丢失数据。简单的疏忽(例如地板设计不充分以及将机架放置在过于靠近装卸站、机房和走廊等高振动的区域),这可能会导致服务器出现问题。

冷却系统的费用

最后,机架面临着新一代的电源和散热挑战。机架可以使用IT硬件均匀分布,其设计可以支持相对均匀的冷却空气流向其IT设备。

大多数硬件消耗的电力以及处理由此产生的热量所需的冷却方式各不相同。与超高密度计算系统相比,具有单个CPU部署的1U服务器所需的电源和散热量要少得多。

将具有各种电源和冷却需求的IT设备安装到同一机架中可能会导致热点无法充分冷却,这会导致系统过早故障和代价昂贵的故障。

当部署更多的服务器和存储子系统时,重要的是要考虑机架内部以及服务器机架设置过程中产生的功率密度和散热问题。虽然机架本身不会影响电源和散热,但数据中心运营人员需要调整机架内的设备布局,以减少电源和冷却热点,并安装辅助的冷却装置。

信息化软件服务网 - 助力数字中国建设 | 责编:夏丽
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