Decodifica delle dimensioni dei rack per server: U, larghezza, profondità e aria

La costruzione, la modernizzazione o la manutenzione di qualsiasi infrastruttura IT inizia con una decisione fondamentale che si ripercuote sull'intero ciclo di vita delle apparecchiature: la scelta del rack per server appropriato. Un rack per server non è un mobile; è il corpo della vostra rete, il contenitore delle vostre proprietà più preziose, comprese le apparecchiature informatiche ed elettroniche, e un elemento molto importante per garantirne l'efficienza e il benessere. Se le dimensioni sono corrette, si ottiene un ambiente affidabile, scalabile ed efficiente. Se le sbagliate, vi avviate verso un futuro di problemi di interoperabilità, di calore e di spreco di spazio.

Tuttavia, può essere difficile imparare il linguaggio delle dimensioni dei rack per server, un linguaggio che ha i suoi acronimi e i suoi standard di settore. Parliamo di altezza U, larghezza 19 pollici e profondità variabile. Queste dimensioni sono importanti sia che si tratti di apparecchiature industriali che di rack per server più standard. In questa guida definitiva analizzeremo le misure principali. Non ci limiteremo a calcolare l'altezza, la larghezza e la profondità, ma approfondiremo un'altra dimensione, alla quale la maggior parte delle persone non si preoccupa di pensare, la quarta dimensione, Aria. È la combinazione di questi quattro ingredienti che consente di creare una base IT non solo funzionale, ma anche resiliente e a prova di futuro.

Che cos'è un'unità rack (U)? Lo standard di altezza

Prima di conoscere l'altezza dell'armadio è necessario conoscere l'unità di misura delle apparecchiature che vi saranno contenute. L'altezza di un rack per server si misura in unità di rack, universalmente indicata come U (o RU).

L'Electronic Industries Alliance (EIA) ha stabilito che una U corrisponde a 1,75 pollici (44,45 mm). Il denominatore comune di tutte le apparecchiature montabili su rack, sia server che switch di rete, patch panel e gruppi di continuità (UPS), è questa altezza standardizzata. L'altezza di un dispositivo viene misurata in un numero di unità pari a quello necessario. Ad esempio, un server 2U è alto 2 x 1,75 pollici, ovvero 3,5 pollici.

Il settore dei data center si basa su questa standardizzazione. In questo modo si assicura che un server 1U di un fornitore si adatti perfettamente allo slot 1U di qualsiasi rack standard di un altro fornitore. Un armadio rack pubblicizzato come 42U contiene 42 unità rack di spazio di montaggio verticale. Questo è un modo semplice e globale per determinare lo spazio necessario. È sufficiente sommare l'altezza totale dei dispositivi che si intende installare (come altezza U) per stabilire l'altezza minima del rack necessaria.

Confronto tra le dimensioni dei rack più diffusi: 1U, 2U, 3U e 4U

Le apparecchiature possono essere di qualsiasi dimensione, ma la stragrande maggioranza dei server e delle apparecchiature di rete viene prodotta in una delle quattro altezze standard a U: 1U, 2U, 3U e 4U. Questi compromessi sono importanti per capire come progettare un sistema efficiente.

Differenze fisiche e dimensioni

Le apparecchiature possono essere di qualsiasi dimensione, ma la stragrande maggioranza dei server e delle apparecchiature di rete viene prodotta in una delle quattro altezze standard a U: 1U, 2U, 3U e 4U. Questi compromessi sono importanti per capire come progettare un sistema efficiente.

Considerazioni sulla compatibilità dei dispositivi

La dimensione U di un dispositivo è una scelta tattica che dipende dalle vostre esigenze:

• Dispositivi 1U: I campioni della densità sono questi. Quando si vuole inserire il maggior numero di sistemi discreti in un unico rack (ad esempio, in un ambiente di web hosting o per creare una render farm), i server 1U sono la scelta giusta. Tuttavia, a causa delle loro dimensioni ridotte, richiedono ventole più piccole e ad alto numero di giri, molto rumorose. Inoltre, non hanno spazio per le unità interne o per una scheda di espansione.
• Dispositivi 2U: Questo è solitamente il punto di forza. Lo chassis 2U è abbastanza grande da ospitare un alimentatore ridondante, un numero ragionevole di alloggiamenti per dischi rigidi (di solito 8 o più) e numerosi slot di espansione PCIe. Le ventole più grandi possono ruotare a velocità inferiori e spostare una maggiore quantità d'aria, e quindi operare in modo molto più silenzioso rispetto ai server 1U. Ciò li rende ideali per le applicazioni aziendali, la virtualizzazione e l'uso commerciale in generale.
• Dispositivi 3U e 4U: Gli chassis 3U e 4U sono la soluzione quando la capacità è fondamentale. I loro interni massicci possono essere utilizzati per costruire server di archiviazione di grandi dimensioni in grado di contenere decine di unità disco. C'è anche molto spazio per ospitare schede specializzate, a tutta altezza e a doppia larghezza, come le GPU di fascia alta utilizzate nelle applicazioni AI/ML. In questi fattori di forma, occorre prestare attenzione alla profondità e alla larghezza del rack per server, poiché le apparecchiature più grandi occupano più spazio sia per il flusso d'aria che per il cablaggio.

Informazioni sullo standard di larghezza del rack da 19 pollici

È importante tracciare la linea di demarcazione tra due misure di larghezza:

• Larghezza di montaggio (19 pollici): È la distanza tra le guide di montaggio all'interno. Le guide sono dotate di fori quadrati, rotondi o filettati che corrispondono ai fori delle orecchie di montaggio dell'apparecchiatura, consentendo di installare facilmente l'apparecchiatura. Si tratta di una misura universale di 19 pollici.
• Larghezza esterna del mobile: La larghezza dell'alloggiamento del rack è fisica ed esterna. Il più delle volte è standardizzata a 600 mm (circa 24 pollici). Sono comuni anche armadi allargati di 800 mm (circa 31,5 pollici).

Perché la larghezza extra? L'area tra le guide di montaggio da 19 pollici di un armadio da 600 o 800 mm non va sprecata. È essenziale per:

• Gestione dei cavi: I gestori di cavi possono essere collocati in questo spazio e sono importanti per garantire che i cavi di rete e di alimentazione passino bene dalla parte superiore a quella inferiore del rack. Un'adeguata gestione dei cavi consente di evitare spaghetti di cavi che possono limitare il flusso d'aria e rendere la manutenzione un incubo.
• Flusso d'aria: In corrente apparecchiature per data center Nei progetti basati su corridoi caldi e corridoi freddi, questo spazio è necessario per consentire la libera circolazione dell'aria intorno alle apparecchiature.
• Distribuzione dell'alimentazione: I rack più grandi consentono di utilizzare l'intero spazio per installare le unità di distribuzione dell'alimentazione (PDU) verticali senza interferire con le apparecchiature o le ventole di scarico.

Nella maggior parte dei casi, l'armadio può essere largo 600 mm. Tuttavia, in caso di installazione ad alta densità, con molti server e cavi di rete, l'armadio di 800 mm di larghezza può offrire un prezioso spazio aggiuntivo che renderà molto più semplice l'installazione e la successiva manutenzione.

Scelta della giusta profondità del rack per le vostre apparecchiature

La profondità dello spazio rack non è controllata da un unico standard inflessibile come nel caso dell'altezza e della larghezza. Ciò è necessario per poter ospitare una vasta gamma di apparecchiature industriali, ma rende la profondità la dimensione in cui si verificano più spesso errori di calcolo. Scegliere un rack non abbastanza profondo per ospitare il server più profondo è un errore costoso e del tutto inutile.

Dimensioni comuni delle profondità e loro applicazioni

La profondità dei rack può essere misurata in millimetri o in pollici e può trattarsi di armadi a muro poco profondi o di rack aziendali profondi. La dimensione interna utilizzabile non è mai uguale a quella esterna.

• Poco profondo (ad esempio, 600 mm): Le apparecchiature di rete, come switch, pannelli patch e router, tendono a essere poco profonde.
• Standard (ad esempio, 800 mm): Questa profondità è adatta ad alcuni server entry level più piccoli, ma la maggior parte dei server mainstream può essere inserita una volta collegati i cavi.
• Profondità (ad esempio, 1000 mm): Si tratta della profondità più comune per i moderni data center, che offre ampio spazio alla maggior parte dei server mainstream di produttori come Dell, HP e Supermicro.
• Extra Deep (ad esempio, 1200 mm): Sono necessari quando i server sono molto profondi, ad esempio per gli array di storage ad alta densità o per gli chassis che contengono un blade di rete di grandi dimensioni. Lo spazio aggiuntivo è estremamente utile anche per gestire un cablaggio denso e la distribuzione dell'alimentazione.

Un consiglio da professionisti: Lasciare sempre spazio per i cavi e il flusso d'aria

L'errore più grande nella profondità dello spazio del rack del server è quello di misurare solo lo chassis del server. È necessario considerare ciò che si trova dietro il server.

I cavi di alimentazione (in particolare quelli con spine ad angolo retto) richiedono diversi centimetri di spazio. I cavi di rete (rame e fibra) richiedono raggi di curvatura minimi e richiedono anch'essi spazio. La cosa più importante è che l'aria calda viene scaricata nella parte posteriore del server. Se si chiude questa via di scarico, lasciando che la parte posteriore del server sia troppo vicina allo sportello posteriore, il calore si accumulerà e le ventole del server cercheranno di lavorare più intensamente, causando così un throttling termico o addirittura un guasto.

Una guida generale e abbastanza sicura è quella di assicurarsi che il rack abbia una profondità interna utilizzabile di almeno 150 mm (6 pollici) rispetto alla profondità del pezzo più profondo dell'apparecchiatura. In questo modo, si otterrà uno spazio adeguato per i cavi di sistema, i connettori e, soprattutto, una via d'uscita libera per l'aria calda.

Come calcolare le dimensioni del rack perfetto per le vostre esigenze

Ora che avete le dimensioni di base, è il momento di analizzare il tutto con più metodo. Questo processo prevede quattro fasi che vi aiuteranno a scegliere un rack adatto alle vostre esigenze di oggi e di domani.

Fase 1: contare l'altezza a U di tutte le apparecchiature montate a rack

Iniziate a stilare un elenco di base di tutte le apparecchiature che intendete aggiungere al rack. Annotate tutti gli articoli con la rispettiva altezza U.

• Firewall: 1U
• Interruttore primario: 1U
• Server di virtualizzazione 1: 2U
• Server di virtualizzazione 2: 2U
• NAS (archiviazione): 2U
• UPS: 2U

Sommare le altezze delle U per ottenere il requisito di base. In questo esempio: 1+1+2+2+2+2 = 10U.

Fase 2: contabilizzazione delle apparecchiature e degli accessori non U

Vi sono poi gli elementi che richiedono spazio ma che non hanno un'altezza standard a U. Si tratta di elementi come i gestori di cavi orizzontali (in genere 1U o 2U) e i pannelli patch (1U o 2U). È inoltre prudente prevedere uno spazio vuoto di 1U tra alcuni dispositivi, come ad esempio un server che funziona a caldo e uno switch di rete vitale, per consentire il passaggio di più aria ed eliminare il trasferimento di calore. Aggiungete questi dati al vostro conteggio.

• Requisiti di base: 10U
• Gestione cavi orizzontale: 1U
• Pannello patch: 1U
• Vuoti di ventilazione: 2U (uno sopra ogni server)
• Nuovo totale: 10 + 1 + 1 + 2 = 14U.

Fase 3: pianificare in anticipo con un "cuscinetto di crescita".

Il rack è un investimento a lungo termine. L'ultima cosa che si desidera è esaurire lo spazio a un anno dall'implementazione. Una best practice professionale consiste nell'accumulare una quantità aggiuntiva di spazio. Ciò consente di aggiungere server, aggiornare la rete o integrare nuove tecnologie senza dover acquistare e installare un secondo rack.

La regola del buffer 25%: Il metodo sicuro e conservativo consiste nel prendere il 25% del vostro attuale fabbisogno totale di U e sottrarlo come riserva.

• Requisito attuale: 14U
• Tampone di crescita (14U * 0,25): ~3,5U (arrotondare a 4U)
• Fabbisogno finale calcolato: 14U + 4U = 18U.

In base a questo calcolo, un piccolo rack da 18U o un più tipico rack da 24U sarebbe un'ottima opzione e consentirebbe di espandere la capacità in futuro.

Fase 4: Verifica dei limiti fisici di spazio e peso

Infine, una volta effettuato l'ordine, è necessario effettuare una verifica dell'ambiente fisico.

• Altezza del soffitto: Si noti che l'altezza esterna del rack deve essere adatta alla sala server o all'armadio, con uno spazio sufficiente tra il rack e il soffitto per consentire la ventilazione e le passerelle per i cavi.
• Percorsi: Misurare l'altezza e la larghezza di tutte le porte, i corridoi e gli ascensori lungo il percorso verso il luogo di destinazione. Un rack 42U è molto alto e non entra in una porta normale quando è inclinato.
• Capacità di peso: Verificate quale sia il limite di peso della scaffalatura (statico e dinamico quando è su rotelle). Aggiungete il peso di tutto ciò che avete e assicuratevi che sia ben al di sotto del limite. È importante assicurarsi che il pavimento sia in grado di sostenere il peso di tutti e due gli elementi insieme e in casi di alta densità.

La quarta dimensione: Perché l'"aria" è fondamentale per la vostra configurazione

È possibile calcolare con esattezza l'altezza, la larghezza e la profondità della U e avere comunque un ambiente IT non funzionante. Perché?

Visto che avete dimenticato la quarta dimensione: L'aria. Un rack pieno di apparecchiature calde che generano energia è un ambiente termico ad alta densità. Senza un piano attivo su come controllare il flusso d'aria, si sviluppa una ricetta disastrosa per il flusso d'aria. Il primo nemico dei componenti elettronici è il calore, che provoca un rallentamento delle prestazioni, riavvii imprevedibili e una riduzione significativa della durata dell'hardware. La sperimentazione industriale ha ripetutamente indicato che, quando la temperatura di esercizio dei componenti elettronici supera quella ottimale, l'affidabilità a lungo termine dei componenti diminuisce fino al 50%.

In questo caso, la ventilazione passiva è inadeguata. È necessario un metodo di raffreddamento intelligente e funzionante.

La soluzione ACDCFAN: Raffreddamento attivo mirato per la massima operatività

È necessario disporre di una soluzione di raffreddamento a grana fine per risolvere i complicati problemi termici di un moderno rack. È qui che ACDCFAN eccelle. Siamo esperti nella progettazione e nella produzione di ventole di raffreddamento ad alte prestazioni per soddisfare i requisiti dei difficili ambienti delle infrastrutture IT.

Una soluzione generica non funziona quando si ha a che fare con punti caldi intorno a un processore ad alto TDP o a una fitta serie di unità disco. Il raffreddamento attivo può essere mirato con la nostra ampia selezione di ventole, a partire da un diametro di 25 mm, fino a grandi aeromobili da 254 mm.. Il flusso d'aria può essere distribuito dove è più necessario.

Sviluppiamo le nostre soluzioni per l'affidabilità mission-critical. Le nostre ventole hanno un valore nominale MTBF (tempo medio tra i guasti) di oltre 70.000 ore utilizzando una tecnologia di cuscinetti a sfera all'avanguardia, e potete essere certi che i nostri ventilatori supporteranno le vostre apparecchiature per tutto il loro ciclo di vita, mantenendole fresche. Tutto ciò è supportato dal pacchetto completo di certificazioni (UL, CE, TUV, EMC, RoHS)e vi assicuriamo una pace assoluta. La nostra tecnologia di incapsulamento IP68 è la protezione definitiva contro la polvere e l'acqua in condizioni ambientali estreme.

Le prestazioni non devono necessariamente essere rumorose e inefficienti. Le nostre ventole sono compatibili con i vostri sistemi e possono offrire un raffreddamento on-demand grazie a un design aerodinamico avanzato delle pale e al controllo intelligente della velocità PWM. Quando funzionano con carichi normali, sono silenziose per risparmiare energia e ridurre il rumore, e poi aumentano la potenza al massimo per combattere i picchi termici. È il metodo più intelligente per controllare l'atmosfera termica.

A meno che non si tratti di un semplice problema di raffreddamento, non bisogna lasciarlo al caso. I nostri tecnici possono fornire una prima soluzione di raffreddamento su misura per voi in 12 ore.

Variazioni nel design dei rack: Tipi e configurazioni

Oltre alle dimensioni standard, rack per server sono spesso presentati in una varietà di design fisici, ognuno dei quali è adatto a un ambiente specifico e, di conseguenza, a un caso d'uso.

Telaio aperto vs. rack chiusi

Questa è la decisione più semplice nella progettazione dei rack. Un rack a telaio aperto non è altro che le guide di montaggio, con accesso libero e massimo flusso d'aria. Un armadio o un rack chiuso è costituito da pannelli laterali, porte anteriori e posteriori che possono essere chiuse a chiave.

Rack a parete e portatili

Esistono altri fattori di forma, altri impieghi o situazioni non comuni:

• Rack per il montaggio a parete: Si tratta di armadi chiusi di dimensioni ridotte che vengono montati a parete. In genere sono meno profondi (ad esempio, da 6U a 18U) e più piccoli, il che è utile negli scenari in cui si alloggia uno switch di rete o un patch panel e lo spazio a terra è limitato in un piccolo ufficio, in un negozio al dettaglio o in un'aula scolastica.
• Rack portatili: Questo tipo di rack è dotato di robuste rotelle che consentono di trasportare rapidamente un sistema completo. Sono utili quando è necessario trasportare le apparecchiature A/V da un luogo all'altro, ad esempio in occasione di fiere, centri di comando mobili, ecc.

Rack speciali e dimensioni personalizzate

In altri casi, un normale rack non sarebbe sufficiente. Sul mercato sono disponibili anche scaffalature specializzate, adatte a sfide specifiche, come ad esempio:

• Rack insonorizzati: Si tratta di armadi densamente isolati con sistemi di raffreddamento integrati, silenziosi e basati su ventole, che hanno lo scopo di ridurre in modo significativo la rumorosità dei server e dell'hardware di rete. Sono ideali per l'utilizzo in uffici aperti o studi di registrazione.
• Rack antisismici: Questi scaffali sono costruiti su un telaio pesantemente rinforzato per resistere alle vibrazioni e alle forze laterali di un terremoto, per garantire la sicurezza di apparecchiature importanti situate in aree geologicamente attive.
• Dimensioni personalizzate: Per servire applicazioni industriali o OEM molto specifiche, un produttore può spesso realizzare rack con altezze, larghezze e profondità specifiche.

Conclusione

La scelta del rack per server appropriato non è solo una questione di selezione di una scatola di metallo. Si tratta di una procedura tattica di pianificazione di quattro diverse dimensioni: l'altezza standard comune (U) delle apparecchiature, la larghezza standard (19 pollici) da installare, la profondità essenziale necessaria per le apparecchiature e i cavi e la quarta dimensione cruciale dell'aria, che ne determina la stabilità nel tempo.

È possibile fare un passo avanti rispetto alla semplice collocazione delle apparecchiature IT, calcolando le esigenze di spazio, pianificando la crescita e utilizzando una strategia di flusso d'aria intelligente. In questo modo si crea un ecosistema ottimizzato su cui i dispositivi elettronici vitali possono funzionare al massimo del loro potenziale, con affidabilità e sicurezza, per anni. Un piano di rack è la spina dorsale di una rete sana, la spina dorsale su cui potete fare affidamento per costruire il vostro futuro digitale.