Introdução
No atual mundo digital de ritmo acelerado, as empresas dependem fortemente da sua infraestrutura de TI para manter as operações a funcionar sem problemas. No centro desta infraestrutura estão os servidores alojados em armários de servidores ou racks de servidores, que armazenam e processam dados e aplicações críticos. Para garantir o elevado desempenho e a longevidade do seu equipamento de rede e servidores, é crucial implementar soluções eficazes de arrefecimento de bastidores de servidores. Um arrefecimento deficiente pode levar ao sobreaquecimento, o que afecta diretamente o desempenho dos seus sistemas, especialmente em ambientes de elevada procura, como os centros de dados.
Neste artigo, vamos explorar a importância do arrefecimento de bastidores de servidores, métodos de arrefecimento populares, melhores práticas e como tirar partido das ventoinhas de arrefecimento para uma dissipação de calor eficiente.
O que é o arrefecimento de bastidores para servidores e porque é que é essencial?
O arrefecimento de bastidores de servidores consiste nas actividades visíveis e invisíveis associadas e responsáveis pela remoção ou controlo do calor gerado no bastidor ou armário de servidores que aloja o equipamento informático. Um servidor gera muita energia térmica quando está a funcionar e, se esta não for bem gerida, pode levar ao sobreaquecimento, à degradação do desempenho ou ao encerramento do hardware. É absolutamente necessário implementar instalações de arrefecimento constante em torno das bastidores dos servidores para eliminar os tempos de inatividade relacionados com a temperatura e melhorar a eficiência do desempenho através de soluções de arrefecimento eficazes, apesar de as imagens mostrarem o equipamento num intervalo seguro de temperatura no interior da bastidor.
Como o arrefecimento do rack do servidor afeta o desempenho e a longevidade do sistema
Estar demasiado quente pode danificar os elementos do servidor ao ponto de estes serem forçados a reduzir o desempenho ou a desligar-se completamente para escapar à destruição. O relatório do Uptime Institute mostra que, por cada aumento de 10°C (18°F) na temperatura acima da gama operacional normal dos dispositivos de rede, é de esperar que a taxa de falhas do equipamento eletrónico duplique. Tomar medidas para uma boa ventilação de modo a atingir estas temperaturas baixas ajudará a evitar a redundância de hardware no seu sistema para substituições muito dispendiosas e o hardware servir-lhe-á durante muito tempo.
Soluções populares de arrefecimento de bastidores para servidores
Existem várias soluções de arrefecimento para bastidores de servidores disponíveis, cada uma com as suas próprias vantagens e considerações. Duas categorias principais de sistemas de arrefecimento são o arrefecimento a ar e o arrefecimento a líquido. Vamos analisar cada uma delas mais detalhadamente:
Sistemas de arrefecimento do ar
O calor é removido dos bastidores dos servidores da forma mais acessível, utilizando ar. O método consiste em utilizar ventoinhas e aberturas de ventilação para fazer entrar ar frio na estante e sair ar quente, na esperança de reduzir a carga térmica dos componentes activos do equipamento. Os sistemas de arrefecimento a ar também são fornecidos em dois tipos principais, que incluem:
Arrefecimento ao nível da sala: Utiliza aparelhos de ar condicionado ou refrigeradores de precisão para arrefecer toda a sala do servidor sob caixas de ventilação ou condutas de ar. O ar frio flui para a sala e o ar quente é removido através de aberturas ou condutas. Os painéis de ventoinhas instalados nas prateleiras dos servidores, como os que rodeiam o corredor quente, asseguram que o ar quente é descarregado enquanto o ar frio circula para o núcleo para um funcionamento ótimo das prateleiras em todo o centro de dados e criam uma disposição adequada do fluxo de ar.
Sistemas de arrefecimento em fila: Este método envolve a colocação de aparelhos de arrefecimento nos espaços livres entre as racks de servidores ou na parte superior das mesmas, para otimizar o arrefecimento em determinadas áreas. Por exemplo, podem ser utilizados sistemas de arrefecimento em fila ou ventoinhas de arrefecimento para montagem em bastidor para trazer ar frio para a parte da frente do bastidor e expelir ar quente pela parte de trás. Isto proporciona a limpeza do sistema de arrefecimento, ao mesmo tempo que proporciona uma elevada eficiência no processo de arrefecimento e uma boa gestão da temperatura, minimizando a carga térmica em todo o sistema.
Sistemas de arrefecimento líquido
O arrefecimento por líquido também ganhou popularidade no passado recente como uma solução de arrefecimento de bastidor de servidor utilizada para utilizações de servidor de alta densidade. O arrefecimento por líquido implica a utilização de líquidos, como a água e outros fluidos especiais, para retirar calor dos processadores de servidores e dos refrigeradores na estante. A água e os tubos de arrefecimento são mais adequados para sistemas de arrefecimento do que o arrefecimento a ar, uma vez que os líquidos são mais eficientes na dissipação de calor devido à sua elevada capacidade.
Uma unidade de arrefecimento para montagem em bastidor que funcione com tecnologia de arrefecimento a líquido pode consistir em permutadores de calor e bombas, para além de ser uma unidade de arrefecimento propriamente dita, para mover o fluido aquecido através da unidade de arrefecimento. Estes sistemas estão muitas vezes equipados com temperaturas e termómetros para garantir que o sistema de arrefecimento funciona corretamente. Em alguns ambientes de centros de dados, outras soluções horizontais de arrefecimento por líquido incluem tanques de arrefecimento por imersão, em que são utilizados líquidos não condutores para envolver totalmente servidores de elevado desempenho, a fim de melhorar a transferência de calor e manter os servidores em condições de trabalho óptimas.
| Método de arrefecimento | Vantagens | Equipamento comum utilizado | Melhor para |
| Sistemas de arrefecimento do ar | - Amplamente disponível - Custo inicial mais baixo | - Painéis de ventiladores - Ventoinhas de arrefecimento para montagem em bastidor | - Racks de servidor padrão - Cargas térmicas baixas a médias |
| Sistemas de arrefecimento líquido | - Maior eficiência de dissipação de calor - Ideal para configurações de alta densidade | - Permutadores de calor - Unidades de refrigeração montadas em bastidor - Bombas | - Centros de dados de alto desempenho - Implementações de servidores de alta densidade |
Utilização de ventoinhas de arrefecimento de racks de servidores para otimizar a dissipação de calor
Para evitar o sobreaquecimento na estante do servidor, é essencial utilizar ventoinhas de arrefecimento da estante do servidor. Funcionam da seguinte forma: o ar frio é concentrado no interior da estante fechada; os corpos do servidor são envolvidos pelo ar frio e instalados; o ar quente é expelido para o exterior da estante. Nesta parte, apresentaremos algumas das ventoinhas de arrefecimento e o seu funcionamento:
Diferentes tipos de ventoinhas de arrefecimento para bastidores de servidores
A escolha do tipo certo de ventoinha para sistemas de arrefecimento de bastidores de servidores é importante, uma vez que garante a eficiência do arrefecimento e a utilização óptima da altura. Existem vários tipos de ventiladores que são utilizados num sistema de arrefecimento de bastidores para servidores. Cada tipo é único na sua eficácia e eficiência de espaço. Vamos examinar alguns destes tipos de ventoinhas:
Ventiladores axiais: Este é o tipo de ventoinha mais comum que se encontra no bastidor do servidor. Com estas ventoinhas, a direção do movimento do ar é ao longo da inclinação da pá da ventoinha. O ar ambiente frio é aspirado pela parte da frente do bastidor e o ar quente é libertado pela parte de trás. Os equipamentos que utilizam sistemas de ventoinhas de arrefecimento com estratégia axial são recomendados para a penetração normal do ar, onde as alturas verticais livres são abundantes.
Ventiladores centrífugos: Uma ventoinha centrífuga é uma ventoinha que recebe o ar lateralmente e o descarrega em ângulos rectos em relação à entrada através de um impulsor que gira rapidamente. Estas ventoinhas são apropriadas para bastidores de servidores, que não têm espaço vertical, na medida em que podem fornecer uma pressão estática elevada para contrariar os edifícios de servidores com aberturas ou passagens de fluxo de ar bloqueadas.
Ventiladores radiais: No exaustor centrífugo radiativo (também pode ser referido como ventilador), o ar é aspirado pelos lados, flui para fora horizontalmente ou é exaurido radialmente. São mais pequenos e podem ser instalados na parte de trás das portas das estantes dos servidores, o que os torna boas opções para estantes com espaço vertical limitado. Os ventiladores radiais são particularmente eficazes na extração de ar quente do componente dos servidores e na sua descarga no interior da estante.
Ventiladores de fluxo cruzado: Os ventiladores de fluxo cruzado ou tangenciais são diferentes dos outros ventiladores, uma vez que foram concebidos para fornecer um fluxo de ar amplo mas uniforme ao longo de todo o comprimento do ventilador. Estas ventoinhas serão utilizadas para garantir que o ar ambiente é fornecido uniformemente aos diferentes servidores que trabalham num bastidor e que necessitam de refrigeração. Dependendo da configuração da estante e das necessidades de arrefecimento, os ventiladores de fluxo cruzado podem ser orientados em várias direcções ou colocados apenas na posição vertical ou horizontal.
Ventiladores montados no teto: Estas ventoinhas estão instaladas na parte superior do bastidor do servidor e são responsáveis pela evacuação do ar quente do interior do bastidor. Estas ventoinhas criam uma pressão negativa no interior da estante, aspirando o ar mais frio da parte inferior e dos lados.
Ao planear a seleção da ventoinha do sistema de arrefecimento para bastidores de servidores, é necessário ter em conta os seguintes parâmetros - dimensões horizontais e verticais, volume de ar a movimentar, pressão estática e arrefecimento que cada dispositivo deve ter. Há ainda que ter em conta o ruído da ventoinha, o consumo de energia da ventoinha, bem como as preocupações com a montagem da ventoinha na unidade de rack.
Como funcionam as ventoinhas de arrefecimento: Admissão, circulação e exaustão de ar
As ventoinhas de arrefecimento para montagem em bastidor funcionam estabelecendo um padrão de fluxo de ar pré-determinado em todo o bastidor do servidor, através de regiões de arrefecimento centralizadas no bastidor, de modo a que o ar frio seja sempre fornecido onde é mais necessário. Normalmente, o ar frio entra na caixa da estante fixada através da parte frontal ou da parte inferior, onde o ar passa pelas peças do servidor, absorvendo o calor das mesmas. O próprio ar que circula pelas ventoinhas de arrefecimento é aspirado ou bombeado à distância pelos servidores e por cada peça de equipamento de rede, o que, devido à dispersão do calor, alivia a carga térmica no interior da estante.
As ventoinhas de exaustão ou aberturas de ventilação são normalmente utilizadas para eliminar o calor de um sistema, soprando para fora o ar aquecido libertado pela parte traseira ou superior da estante. Isto promove a remoção do ar aquecido do sistema. Este movimento contínuo de ar evita a formação de bolsas de ar quente na estante fechada e ajuda a preservar um ambiente mais constante, necessário para a elevada eficiência operacional e durabilidade do servidor e de outros equipamentos de TI.
Melhores práticas para um arrefecimento eficaz do bastidor do servidor
Quando se trata de arrefecer racks de servidores, há boas práticas que devem ser observadas para melhorar a eficiência do arrefecimento e limitar riscos desconhecidos. Eis algumas sugestões a ter em conta:
Gestão adequada do fluxo de ar
A gestão correta do fluxo de ar é crucial para o arrefecimento dos compartimentos dos bastidores dos servidores. Isto inclui certificar-se de que o ar frio é fornecido aos componentes do servidor enquanto o ar quente é removido do servidor. Algumas das melhores práticas incluem:
Vedação de espaços não utilizados nas estantes: Utilize painéis de obturação nos espaços não utilizados da estante para que o ar quente seja confinado, tornando o fluxo de ar eficiente.
Gestão de cabos: Deve ser evitada a utilização excessiva de cabos e devem ser utilizados cabos bem encaminhados para que haja passagens abertas no bastidor para a circulação do ar. .
Disposição do corredor quente/corredor frio: Nesta técnica, as prateleiras dos servidores são dispostas de forma a que haja corredores quentes e frios entre as diferentes prateleiras. Os corredores frios são aqueles em que as frentes das estantes estão viradas para o ar frio e as costas dessas estantes estão viradas para o ar quente quando se encontram no corredor quente, pelo que existe uma boa forma de separar as correntes quentes e frias no espaço moderado, aumentando assim a eficácia do arrefecimento.
Manutenção regular
O desempenho adequado dos sistemas de arrefecimento nos bastidores dos servidores é possível quando os sistemas são objeto de uma manutenção constante. Algumas das medidas de manutenção incluem:
Limpeza dos filtros de ar: Os filtros de ar encontrados nas ventoinhas de arrefecimento montadas nas unidades de arrefecimento e nos bastidores dos servidores devem ser limpos ou substituídos a intervalos regulares, uma vez que os depósitos de pó impedem o fluxo de ar.
Inspeção dos ventiladores: Verifique se as ventoinhas de arrefecimento apresentam desgaste, danos ou degradação do desempenho. Repare-os ou substitua-os conforme necessário para evitar restrições ao fluxo de ar.
Controlo eletrónico da temperatura/humidade do equipamento: Medições contínuas da temperatura e da humidade nos locais de armazenamento dos aparelhos e no centro de dados. Manter-se dentro dos limites permitidos de modo a maximizar o desempenho do equipamento no seu interior.
Monitorização e alertas
A implementação de sistemas de monitorização e comunicação é crucial para a gestão ativa da refrigeração em sistemas de bastidores para servidores. Estes sistemas ajudam.
Medição da temperatura e da humidade: Os sensores podem ser utilizados para monitorizar a temperatura e a humidade na sala do computador e dentro da caixa do bastidor.
Definição de alarmes e limiares: Estas definições de alarme e limiares permitem-lhe receber alertas de temperatura ou humidade fora do intervalo, que o ajudarão a tomar as medidas adequadas em tempo útil.
Reconhecimento de padrões: Os padrões e tendências nos dados recolhidos sobre temperatura e humidade podem ser úteis nas estratégias de gestão do arrefecimento para evitar problemas que, de outra forma, ocorreriam.
Conclusão
O arrefecimento eficaz de bastidores de servidores é crucial para manter a fiabilidade, o desempenho e a longevidade dos seus sistemas de TI. Compreendendo a importância do arrefecimento, explorando várias soluções de arrefecimento de bastidores e implementando as melhores práticas, pode garantir que o seu equipamento de rede e servidores funcionam a temperaturas óptimas, reduzindo o risco de tempo de inatividade e falha de hardware. A manutenção regular, a gestão adequada do fluxo de ar e a monitorização da temperatura devem ser partes integrantes da sua estratégia de arrefecimento, especialmente para ambientes de elevado desempenho como os centros de dados. Ao fazê-lo, estará bem equipado para manter os seus sistemas de TI a funcionar sem problemas e de forma fiável.
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Perguntas frequentes:
Como é que uma refrigeração ineficaz pode afetar o desempenho e a vida útil do equipamento do servidor?
Quais são as consequências de um sistema de arrefecimento ineficiente no desempenho e no serviço do equipamento do servidor?
Um arrefecimento ineficaz pode levar a uma série de problemas com o equipamento do servidor, incluindo
Sobreaquecimento: Os servidores sem refrigeração adequada podem aquecer perigosamente e os seus componentes serão forçados a reduzir o seu desempenho ou simplesmente a desligar-se para evitar danos. Isto pode levar, desnecessariamente, a uma redução do desempenho dos sistemas e a um possível mau funcionamento do hardware.
Redução do tempo de vida: A exposição contínua a temperaturas elevadas pode acelerar o desgaste dos componentes do servidor, reduzindo a sua vida útil e aumentando as hipóteses de quebra.
Aumento do consumo de energia: Os sistemas de refrigeração ineficientes exigem mais energia para atingir as temperaturas necessárias. Isto aumenta os custos operacionais e conduz a um aumento das emissões.
Com que frequência deve ser efectuada a manutenção dos sistemas de arrefecimento de bastidores para servidores?
Os intervalos de reparação dos sistemas de arrefecimento de bastidores para servidores variam de solução para solução, de ambiente para ambiente e de fabricante para fabricante. Mas como regra geral:
Os filtros de ar devem ser limpos ou substituídos num intervalo de 1 a 3 meses, sendo que a sujidade da área de trabalho desempenha um papel importante.
As ventoinhas de arrefecimento devem ser verificadas em intervalos de 3 a 6 meses para detetar quaisquer sinais de desgaste, danos físicos ou deterioração do desempenho.
Os níveis de temperatura e humidade devem ser constantemente calculados, especialmente a intervalos regulares, para garantir que não ultrapassam os limites exigidos.
Por conseguinte, devem ser seguidas as recomendações do fabricante, incluindo o plano de manutenção adequado ao seu sistema de arrefecimento de bastidor para servidores e às condições ambientais específicas. A manutenção de rotina elimina o risco de ocorrência de alguns problemas e confirma que os sistemas estão a funcionar de forma óptima, bem como quaisquer sistemas de arrefecimento.
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