核心交换机散热能更快更省更节能吗?

核心交换机散热能更快更省更节能吗?

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。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。

核心交换机是数据中心网络的关键节点，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，有效减少了风道阻力。

面板折弯设计

高密开孔设计

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。