简述数据中心设备的三种通风风向技术 [课程编码818]

    摘要：数据中心里的任何设备都离不开一个共同的重要部件，就是风扇。无论是服务器还是网络、存储等设备里都有风扇，通过风扇可以及时将设备运行时产生的热量通过冷风带走，从而达到降低设备运行温度的目的。如果没有风扇，就无法保证设备器件恒温运行……　　数据中心里的任何设备都离不开一个共同的重要部件，就是风扇。无论是服务器还是网络、存储等设备里都有风扇，通过风扇可以及时将设备运行时产生的热量通过冷风带走，从而达到降低设备运行温度的目的。如果没有风扇，就无法保证设备器件恒温运行，设备长时间持续高温运行还会加速器件的老化，缩短设备运行的生命周期，所以数据中心里几乎所有的电子设备都有风扇。有了风扇，就需要考虑通风通道的设计，合理的通风设计可以大大提升设备的通风效果。　　电子设备的通风按照风向，可以分为前后通风、左右通风以及上下通风。早期的数据中心设备采用哪种通风设计的都有，这主要和设备的部件布局有关，以前的设备完全是在设计完设备的硬件布局后，再去考虑哪种方式的通风效率最高。比如对于一款高端的网络交换机，本身有多块单板，如果单板是横插在机箱里的，那么通风只能采用左右通风的方式，这时如果采用上下通风，单板底板就会挡住通风，没有多余的地方设计风道。如果考虑用前后通风，则必须要在单板的面板上开通风孔，以便风可以从前面进来，风扇设计到机箱后面，通过风扇将热风带走。数据中心技术发展到今天，能耗问题出现突显出来，能耗已经成为困扰数据中心发展的主要障碍，而数据中心设备散热几乎占据了1/3的能耗，散热效率的高低直接影响着数据中心能源消耗的大小。数据中心领域也出现形成了一些技术规范，那么采用前后通风的方式几乎成为了既定标准，现在进入到数据中心的设备无一例外地要求采用前进风，后出风的通风方式，只有满足前后通风方式的设备才有机会进入数据中心。这种几乎强制性的规范使得数据中心设备商在设计产品之前就要考虑通风问题。首先，如果准备将设备投放到数据中心，最先要考虑的就是通风设计，而不是在设备设计完毕后才去考虑通风。这设备的部件布局设计之前就要考虑通风。比如设备的主要发热部件要处于通风最有利的位置，部件布局要尽量在设备内形成多条通风通道，不会对气流形成阻塞，器件排列要尽量有序，在整个产品的设计过程中使用将通风放在首要考虑的部分。　　数据中心的设备采用前后通风的方式，指的是设备的入风口在设备前面，出风口在设备后面，从设备前面进入冷风，从设备后面带出热风。数据中心的整体冷风通道部署在设备的前侧，部署有进风口，在设备后侧是热风通道，部署有出风口。显然这种方式更有利于数据中心风道的部署，只要在每一排机架前后设计入出风道即可，但前后风道的设计给设备商还是带来了麻烦。首先，受机架尺寸限制，设备都是前后长，左右短，因此本身前后通风通道就比较长，不利于散热。其次，数据中心几乎所有的设备前面都要有大量的状态指示灯、端口、标识等等，根本没有多余的空间设计通风风道，所以往往只能通过在前面板上大通风孔的方式，来保证进风。通风孔越大，进风越多，但也越容易进灰尘，长期运行的设备内部将会沉积大量的灰尘，是发生短路、腐蚀、静电的主要成因。在设备的前面安装防尘网影响美观，也不易实现。再次，前后通风只能将风扇设计安装到后面(因为正面有大量信息、接口要提供给用户使用)，那么只能采用抽风的方式。所以前后通风的方式也给产品设计带来了一定的难度。　　再来说一说左右通风的方式，早期的很多网络产品都是采用左右通风的方式，因为这样的方式最便于产品内部通风设计，也便于安装防尘网，有效地防止灰尘的进入，防尘网安装在一侧便于拆卸和清洗，尤其是具有多个插槽的设备，左右方向天然就存在大量的缝隙，通风效果最好，产品设计时几乎不需要考虑通风问题，只需要最后在一侧加装上风扇就可以了。但是这种方式对于单台设备通风效果很好，而在数据中心几乎都是一排放置的设备，如果采用左右通风的方式，一台设备的出去的热风几乎又进入了另一台设备中，从而数据中心整体散热效果很差，设备之间散热互相影响，整个数据中心散热处于无序的状态。现在这种左右通风的方式越来越不适应数据中心的发展，面临淘汰。　　最后说一下上下通风方式，在一些数据中心是采用的地板送风，吊平顶排风;也可以头部以上送风，地板下排风，即这种上下通风的方式，那么也有一些设备设计为上下通风的方式，这种方式多见于一些大型设备，一般讲风扇安装在设备顶部或者底部，这种通风方式使人不论站在设备的任何位置都感受不到强风，给用户提供一些良好的工作环境，而不像前后或者左右通风的数据中心，长时间站在通风口就会让人难以忍受。采用上下通风方式的设备在产品设计时，所有的部件都是采用左右的分布方式，便于通风，设计难度介于左右和前后之间。由于数据中心采用上下通风对数据中心机房的高度有一定要求，这种方式也在逐步减少。而且在数据中心里应用最广泛的服务器设备由于高度有限，根本无法采用上下通风的方式，所以数据中心设备采用上下通风方式的越来越少。　　数据中心设备无论是采用哪种通风方式，目的都是为了解决设备的散热问题，随着数据中心设计的规范化，在业界已逐渐形成了共识，即数据中心设备一律需要采用前后通风的设计方式，数据中心的通风系统也要统一采用前后的方式，即在数据中心的机架前后分别是冷热通风道。规范化的设计，有利于数据中心的快速发展，也将有效降低数据中心的使用能耗。