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核心交换机散热能更快更省更节能吗?

2014年07月18日 16:55:58 | 作者:佚名 | 来源: | 查看本文手机版

摘要:随着云计算、虚拟化的井喷式发展,以及移动终端数据的爆炸性增长,核心网络设备功耗随着性能提升也急剧增长,数据中心建设面临着散热与节能的诸多挑战。

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散热
核心交换机

随着云计算[注]虚拟化的井喷式发展,以及移动终端数据的爆炸性增长,核心网络设备功耗随着性能提升也急剧增长,数据中心建设面临着散热与节能的诸多挑战。根据美国劳伦斯伯克利国家实验LBNL对数据中心能耗分布调查时发现,设备占用46%的能耗,制冷系统占用31%的能耗,在能源成本与社会责任的压力下,绿色节能与降低运营成本成为数据中心建设的必选考虑项。

核心交换机数据中心网络[注]的关键节点,从某种程度地上讲,核心交换机的散热设计决定了数据中心散热和节能的效率。

节能基础:数据中心机房要实现冷热气流隔离

数据中心设备所消耗的电能绝大部分转化为热能。每台设备都从机房环境中吸入冷空气冷却,再将热空气排放到房间中;众多设备产生多条相应的热气流,形成数据中心的总热气流输出。传统数据中心的气流往往没有固定形式,采用平均制冷能力的办法,不可避免地提高了数据中心的总能耗。

为此,新型数据中心通常采用冷热风道隔离的方式,提高散热效率,这种方式在数据中心建设标准上也得到了确认。美国国家标准学会(ANSI)颁布的TIA-942《数据中心电信基础设施标准》,对冷热通道隔离和机柜排列做了详细的规定。机柜采用“面对面、背对背”式隔离交错排列,形成隔离的冷通道和热通道。冷空气通过机柜前侧进入机柜,流经设备后转化成热空气,向后排放到热通道中。冷热空气隔离形成更强的对流循环,增强了冷却效果。

节能核心:核心交换机与机房匹配的风道设计

数据中心提供了冷热通道分开的基础设施,这仅仅是具备了节能的初步条件,还需要运行设备的风道与散热设计匹配,因此,前后风道设计成为一种趋势。

虽然新一代数据中心交换机普遍采用前后风道设计,在实现的形式也存在些许差别。

华为CloudEngine12800系列数据中心交换机采用了前后风道设计,对业务单板与交换网板的风道进行了有效的隔离,在风道设计上拥有专利技术。业务单板前面板进风,插框后侧直接出风,交换网板的散热是机箱前下进风,机箱后上出风,两个散热区域严格隔离,互不影响。风扇模块支持1+1备份设计,在单风扇故障的条件下,散热不会受到任何影响;在风扇插拔更换过程中,风道短路造成的散热影响进行了有效的规避,减少了对更换时间的约束。华为CloudEngine12800系列数据中心交换机在设备层面上构建了与机房匹配的节能要求,同时也确保了数据中心运行的高可靠性要求。

华为CloudEngine12800系列数据中心交换机前后风道隔离设计

节能加速:核心交换机的最佳风阻匹配

数据中心交换机的前后风道设计,大家已经明白了它的重要性,但是对于风道的风阻对节能的影响,大家往往就忽视了。流阻是决定散热能力的关键要素。优秀的散热系统,系统的流阻设计十分重要。流阻增加,就需要风扇提高风压来增加风量,同样散热功耗也随之增加了。

为了更加有效的散热,首先是要加大面板的进风量,减少进风风阻。华为CloudEngine12800系列数据中心交换机在业务面板的顶部,增加一个内折弯设计,将原来的垂直进风面板延伸为一个斜面板,可开孔的面积增加了10%;通过对面板材料优化工艺改进,进风孔间隙达到了业界最高水准;仅仅通过这些微创新,散热进风量就增加了30%以上(+微信关注网络世界),有效减少了风道阻力。

在风道中部设计上,引入了风洞测试,通过测试确定系统的流阻与系统风量。优化布局与散热器翅片形状,选择合适厚度和外形的吸声材料,实现更好的通风效果和更高的散热效率,使常温风扇转速降低10%以上,从而实现节能的目的。

节能必需:业务分区调速控制

CloudEngine12800业务单板采用独立风扇分区控制,可以根据每块业务单板的能耗情况进行风扇转速调节,高功率单板提高风扇转速,低功耗单板保持低速,风扇半速运转与全速运转相比,至少节能80%以上;优化风扇调速算法,通过监测全系统关键器件温度,采用目标调速控制技术,减少温度与转速波动,最终保证单板器件及风扇保持在稳定的状态中,能效改善达到5%以上,既增强了可靠性,又达到了节能降噪的目的。

华为CloudEngine12800系列数据中心交换机作为新一代核心交换机产品,汲取了业界的宝贵经验,提出了创造性的系统方案,把宏观的机房风道匹配,微观的风阻与局部散热结合起来,通过风道隔离、面板增强进风、分区控制等一系列创新设计,能最大程度地节约设备和机房能耗,改善节能与运营成本。

参考资料

1.数据中心网络:(Data Center Network)是应用于数据中心内的网络,因为数据中心内的流量呈现出典型的交换数据集中、东西流量增多等特征,对数据中心网络提出了进一步的要求:大规模、高扩...详情>>

2.云计算:(Cloud Computing)描述了一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源。云计算是继1980年代大型计算机到...详情>>

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