通道封闭 巧解刀片服务器制冷难题
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这是一家非常独特的数据中心。其独特之处，不仅在于它的运营单位兼具研究机构和技术支撑机构的双重身份，更在于其背后浓郁的科研色彩：为北京正负电子对撞机提供计算支持。该对撞机曾被誉为“我国继原子弹、氢弹爆炸成功，人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就。”
除了上述贡献，中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所)计算中心自身在过去25年间也缔造了辉煌的历史：因为高能所与CERN(欧洲核子研究中心。世界上最大的粒子物理研究实验室，也是互联网的诞生地)的合作需要，1986年国内第一条Internet从这里走向世界；在国内互联网普及之前，高能所计算中心还堪称国内最早的ISP，曾为国内科学界提供了为期数年的网络服务。
就是这样一家颇具传奇色彩的数据中心在过去数十年间却鲜为人知。带着满心的憧憬，记者在5月19日下午赶到了位于北京石景山区的高能所计算中心，试图揭开覆盖在其数据中心身上的神秘面纱。
应对高密度：巧解制冷难题
“与很多研究所的计算中心不同，高能所计算中心既是一个拥有自己博士点的科研单位，又是为高能所提供计算支持的服务机构。”高能所计算中心副主任孙功星说。除了从事网格应用、高性能计算、海量数据存储与管理、网络安全以及数据库应用等研究的机构，计算中心还同时承担着高能所计算机和网络环境建设、管理、维护运行任务。
作为科学计算应用的典型，高能物理研究对数据处理能力有很高的要求。目前高能所计算中心已经开始建设新一代高能物理计算和网络平台，服务器设备的处理器总核数已经达到1500个，并将在今年再扩充2500个核。存储容量也将在短时间内进一步拓展，目前磁带库容量已经达到5PB，未来5年将达到10PB，而磁盘存储容量也将在3年内达到1～2PB的容量。
欢迎多核 青睐刀片
“随着对撞机的新数据不断产生，今年计算中心又将增加规模达500TB的数据存储需求。”孙功星说。不断增加的IT设备，让计算中心面积达500平米的数据中心遭遇空间局促的难题，而业务特点又对数据中心的计算能力提出越来越高的要求。高能所计算中心不得不想尽办法化解这一矛盾，发展迅速的多核计算技术提供了不错的选择。
“一是给机房带来了空间节省，二是发挥了充分的绿色计算性能。”孙功星表示，计算中心将继续关注多核技术的发展。此外，刀片技术的发展也为计算中心的集群应用带来了便利。
“节省空间，绿色计算，管理方便，稳定可靠。”孙功星如数家珍般介绍着刀片服务器的应用体验，此时距离对刀片服务器的初次应用已经过去了3年时间。“以电源为例，传统的服务器要做双电源冗余，一个摆放16台服务器的机架就需要32个电源，而对电源采取统一管理的刀片服务器就不需要这么多。”他说。
虽然异构等问题一直是困扰刀片服务器推广的难题，但这并没有阻碍其在高能所数据中心的发展应用。孙功星表示，这与高能所的应用需求有关系。如果是并行计算的需求强，用户可能需要采购同构的产品。高能所更多的主要是科研作业的计算任务，作业数量虽多，但作业之间是独立的，即使异构环境也没有关系。
基于上述考虑，高能所选择了包括IBM、DELL在内的多品牌刀片服务器产品，再加上往往在供应商市场活动期间购买，这使得高能所最终以较高的性价比将一向以高价著称的刀片系统收入囊中。
从最初应用刀片至今，高能所的刀片系统没有发生过任何大的故障。“刀片系统是未来的趋势。”孙功星说，而刀片系统也将是高能所计算中心服务器的扩充首选。
给刀片服务器散热上保险
大规模的刀片系统应用，在提升了数据中心效率的同时，也带来了供电和制冷的难题。而在供电、制冷等基础设施环节为刀片系统打好根基，对于提高数据中心的可用性及可靠性同样重要。
自从高能所计算中心搬进新机房以来，高能所计算中心先后进行过两次大规模的机房改造。第一次是1997年，主要更换地板和柜式空调；第二次是2004年，改进了强电弱电等设施，更换了空调，并增加了UPS设备。但这两次改造都没有针对刀片系统的应用采取专门举措。
因为北京正负电子对撞机的电力需求特点，高能所的电力供应一直得到很好的保障。而高能所计算中心也可以直接从高能所专配的11万伏的变电站直接获益。为了满足刀片系统的电力需求，高能所计算中心特别设置了两路供电，例如一个可以放四笼刀片系统的服务器机柜，其中两笼接到一个配电柜上，而另外两笼则接到另外的一个配电柜。
此外，计算中心还通过专业的在线式UPS为关键设备提供了更进一步的电力保障。关键应用服务器都是一边接UPS，一边接市电。
在高能所计算中心的机柜旁边，数个温度测量仪器颇为引人注意。这些测量机房温度的仪器显示了温度控制在这个专业数据中心的重要性。
走进高能所的数据中心，记者可以直接感受到从地板出风口涌出的凉风正吹向两旁整齐摆放的服务器机柜。
在通风制冷方面，高能所计算中心采取的是地板下送风的方式，由分布在机房内的6台专业空调为摆放在机柜上的服务器等关键IT设备提供降温支持。
针对不同的服务器机柜，地板出风口也进行了不同的设计。对于传统的机架式服务器以及存储装置，有一排规格为600×600mm的透风地板直接送风，地板通孔率达到50％；对于高密度的刀片服务器，同样规格的透风地板则增加到了两排。
孙功星坦承，刀片系统大规模应用之前，因为机房面积较大，高能所计算中心没有散热困难的问题。一般服务器的散热要求远没有刀片系统严峻。部署的刀片服务器的风扇是智能化的，当温度太高时，散热扇的转速会加快。
担心风扇会因此坏掉，同时也伴随着刀片系统越来越多，如何提供更有效的制冷成为高能所不得不考虑的事情。高能所计算中心的解决办法是局部散热――将刀片系统集中到一个密封区域单独制冷。
这个密封区域就处在高能所数据中心的中间位置，由两面玻璃墙、两排刀片服务器机柜环绕而成，顶端也放置了玻璃板。这个密封空间内外的温差非常明显，这在很大程度上得益于冷热通道的隔离，避免了热空气与空调冷风的混合，并提升了冷风的制冷效率。
“这基本解决了机房的制冷问题。原因在于我们可以根据散热的大小，适当调节底部的出风口，由此缓解局部散热的问题。”孙功星说，虽然没有具体测量过，但是应用效果很明显。
“当放满刀片服务器时，还会有散热问题，”孙功星坦承，但他同时表示高能所已经早有准备：可以增加透风板的数量，并设置专门风道送风到刀片服务器局部区域。
优秀数据中心要兼备两个特点