One Dell Way Round Rock, Texas 78682 www.dell.com NOTAS TÉCNICAS PARA EMPRESAS DE DELL

CONSIDERACIONES MECÁNICAS Y

TÉRMICAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN EN

RACK DEL DELL™ POWEREDGE™ SERIE M Dominick Lovicott Ingeniería térmica para empresas ESTAS NOTAS DEL PRODUCTO SÓLO TIENEN FINES INFORMATIVOS Y PUEDEN CONTENER ERRORES TIPOGRÁFICOS E IMPRECISIONES TÉCNICAS. EL CONTENIDO SE PROPORCIONA "TAL CUAL", SIN GARANTÍAS EXPRESAS NI IMPLÍCITAS DE NINGÚN TIPO. Para obtener más información, comuníquese con Dell. La información presentada en este documento queda sujeta a cambios sin previo aviso.

1 INTRODUCCIÓN El uso eficiente de la refrigeración en hardware de TI implementado en centros de datos puede ser un factor clave para los gastos operativos del centro de datos. El hardware y la administración de sistemas integrados en el gabinete blade modular PowerEdge M1000e, así como los blades serie M, fueron diseñados para obtener una refrigeración altamente eficiente. Sin embargo, aún existen oportunidades para que los clientes implementen prácticas óptimas en el momento de montar los servidores en rack y organizar la administración de cables en los centros de datos, para garantizar que el M1000e funcione con la máxima eficiencia. Estas notas analizan la administración de cables, la administración del flujo de aire en el rack y las prácticas óptimas para la colocación de etiquetas del PowerEdge serie M. Para obtener más información sobre el diseño térmico del PowerEdge serie M y los blades serie M asociados, consulte las notas técnicas sobre el diseño térmico del Dell PowerEdge serie M. <http://www.dell.com/downloads/global/products/pedge/en/pedge_mseries_thermal_design.pdf>

2 ADMINISTRACIÓN DE CABLES El PowerEdge M1000e cuenta con una amplia variedad de opciones para la conexión y el cableado de los diversos componentes modulares. La distribución de los componentes del gabinete modular Dell PowerEdge M1000e se muestra en la figura 1. La instalación del chasis M1000e incluye la conexión y la administración de los siguientes cables: Cables de alimentación de entrada de las unidades de distribución de alimentación (PDU): conectan la fuente de alimentación a las PDU. Cables de alimentación puente de las PDU: conectan las PDU a las unidades de fuente de alimentación (PSU). Cables de E/S: conectan los módulos de E/S a la red del cliente. Cables de la controladora de administración de chasis (CMC) y de la infraestructura de teclado, video y mouse (KVM)

Este análisis no incluye los numerosos escenarios de cableado para la amplia variedad de opciones de PDU, PSU y E/S del M1000e. Sin embargo, las secciones que siguen a continuación definen las prácticas óptimas que pueden aplicarse a la mayoría de las configuraciones de cableado. El análisis incluye temas relativos a zonas de enrutamiento de cables, sujetacables, acceso a módulos, ajuste y montaje en rack. Para obtener una guía completa sobre configuraciones de cables, consulte el asesor de racks y cables para el M1000e. <http://support.dell.com/support/topics/global.aspx/support/enterprise_support/en/cabling?c=us&l=en&s=gen>

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IO Modules

IO Modules

CMC KVM CMC

Power Supply Units

Figura 1: Ubicación de los componentes modulares en la parte posterior del gabinete modular M1000e

2.1 Cables de montaje y de alimentación de las PDU Los cables de alimentación de entrada conectan las PDU a la fuente de alimentación principal. Los cables de alimentación puente conectan las PDU a las PSU. Al configurar un rack para el M1000e, Dell recomienda que el primer paso sea la instalación de la PDU y el enrutamiento de los cables de alimentación. Consulte la guía de instalación de PDU y las notas técnicas sobre la selección e instalación de PDU en un M1000e para obtener información sobre las opciones, la selección y la instalación de la PDU. <http://www.dell.com/downloads/global/products/pedge/en/pe_m1000e_selection_whitepaper.pdf>

2.2 Cables de E/S Dell recomienda el enrutamiento vertical de los cables de datos de E/S desde los módulos de E/S del M1000e para la mayoría de las aplicaciones. El enrutamiento vertical de los cables que salen de los módulos de E/S evita que los cables obstaculicen el extractor del ventilador y, de ese modo, reduce el impacto en el flujo de aire y en la refrigeración. La figura 2 muestra el enrutamiento de cables de datos que provienen de dos chasis M1000e, se desvían en dirección descendente y salen de la parte inferior del rack. Cuando un M1000e cuenta con un número reducido de cables de datos, es posible fijar los cables a las partes laterales del rack y direccionarlos en forma vertical en el espacio vacío del rack. Además, el espacio vacío puede utilizarse para el enrutamiento de los cables de alimentación de entrada.

Figura 2: Enrutamiento vertical de cables de datos desde los compartimientos de E/S en dirección descendente

2.3 Organizador de cables El kit de rieles M1000e viene con un conjunto de organizadores de cables, que pueden utilizarse para ordenar y etiquetar los mazos de cables de E/S. Cada organizador de cables cuenta con 8 ranuras donde se sujetan los cables. Cada ranura presenta tres formas de sujeción diferentes, lo que permite utilizar cables de diferentes formas y diámetros. En uno de los lados del organizador se muestran los números 1 y 8, y en el otro lado, los números 9 y 16. La figura 3 muestra los dos lados del organizador de cables.

Figura 3: Vista del organizador de cables donde se muestra la forma de las ranuras que sujetan los cables Los organizadores de cables están diseñados para facilitar el mantenimiento, ya que conservan la posición relativa de los cables en el mazo cuando éstos se desconectan. Los cables de los primeros ocho puertos E/S de un módulo de E/S deben sujetarse en las ranuras ubicadas sobre el lado del organizador con los números 1 y 8. Los cables restantes del módulo de E/S deben

sujetarse en las ranuras ubicadas sobre el lado del organizador con los números 9 y 16. La figura 4 muestra un conjunto de organizadores colocados en los mazos de cables.

Figura 4: Organizadores de cables colocados en los mazos de cables.

2.4 Acceso a componentes Los módulos ubicados en la parte posterior del M1000e (fuentes de alimentación, módulos de E/S, módulos de ventiladores, etc.) son intercambiables en caliente. Al organizar el enrutamiento de los cables de manera vertical desde los compartimientos de E/S, es posible acceder a los módulos de los ventiladores y a la mayoría de las fuentes de alimentación. Sin embargo, el cableado en esta zona puede obstaculizar el acceso a algunas de las fuentes de alimentación y módulos de E/S (si se implementan varios chasis M1000e en el rack). Al fijar los cables de E/S en la barra sujetacables mediante la utilización de correas sujetadoras de velcro, los mazos de cables pueden desplazarse hacia ambos lados de la barra sujetacables. De este modo, es posible obtener acceso a los componentes ubicados detrás de los mazos de cables, tal como se muestra en la figura 5.

Figura 5: Fuente de alimentación cubierta por cables de E/S (izquierda), fuente de alimentación a la vista al desplazar los cables a ambos lados de la barra sujetacables (centro), acceso disponible a la fuente de energía (derecha)

2.5 Área de salida por puertas trasera y kit de puertas alternativas Los cables de E/S pueden salir por la parte superior o inferior del rack. Los gabinetes para rack estándar Dell PowerEdge™ 4210 (42U) y PowerEdge™ 2410 (24U) cuentan con un área de salida ubicada en la parte inferior de la puerta trasera derecha para los cables en dirección descendente, y dos cortes circulares en el techo del rack para los cables en dirección ascendente. Si las aberturas del rack Dell de 42U son insuficientes para el enrutamiento de cables en la

implementación de un M1000e, se recomienda la utilización de un kit de puertas traseras alternativas.

2.5.1 Kit de puertas estándar Los conjuntos de puertas traseras estándar de los racks Dell PowerEdge 4210 y 2410 cuentan con dos opciones de ubicación de la salida de cables: Una salida de 60 mm x 250 mm ubicada en la parte inferior de la puerta trasera derecha para los cables que salen en dirección descendente. Dos orificios de salida de 110 mm de diámetro ubicados en el techo de los racks para los cables que salen en dirección ascendente. Las áreas de salida se muestran en la figura 6. Si la cantidad de cables de E/S que sale del rack es moderada, es posible que estas aberturas sean suficientes.

Figura 6: Áreas de salida ubicadas en la parte inferior de la puerta derecha (izquierda) y en el techo del rack (derecha) para los kits de puertas estándar de los racks Dell PowerEdge 4210 y 2410

2.5.2 Kit de puertas alternativas Dell ofrece un kit de puertas traseras alternativas para el rack 4210, con una salida de cables de 60 mm x 500 mm que abarca la parte inferior de ambas puertas traseras, y un panel extraíble ubicado en la parte superior de cada puerta que proporciona un área de salida de 150 mm x 500 mm. Las áreas de salida del kit de puertas alternativas se muestran en las figuras 7 y 8.

Figura 7: Áreas de salida ubicadas en la parte inferior del kit de puertas alternativas para el gabinete en rack PowerEdge 4210

Figura 8: Parte superior del kit de puertas alternativas para el gabinete en rack PowerEdge 4210, donde se muestran los paneles extraíbles colocados (izquierda) y retirados (derecha). En general, el kit de puertas alternativas se recomienda para aquellos clientes que utilicen el rack Dell PowerEdge 4210 y que: Instalen tres o más chasis M1000e con una considerable cantidad de cables de E/S Ethernet o Infiniband que deban desviarse fuera del rack, ya sea en dirección ascendente o descendente. Utilicen corriente monofásica de 60 amperios y desvíen los cables de alimentación de entrada en dirección ascendente; los cortes circulares del techo del rack no son lo suficientemente grandes como para permitir que pase un cable de 60 amperios. El kit de puertas alternativas no es necesario ni se ofrece para el rack PowerEdge 2410. Los requisitos para el enrutamiento de cables del rack 2410 no son tan exigentes, ya que se trata de un rack de sólo 24U de alto que puede admitir un máximo de dos chasis M1000e.

2.6 Barras sujetacables La barra sujetacables incluida en el kit de rieles M1000e puede utilizarse para sostener el peso de los cables de E/S y como ayuda para el enrutamiento de cables de E/S y cables de alimentación puente. La barra admite dos formas de montaje. En la posición predeterminada, la barra sujetacables se atornilla a la tuerca con rosca en la parte posterior de los rieles. De esta manera, la barra sujetacables queda situada en el espacio vertical debajo del compartimiento del módulo de E/S y sobre las fuentes de alimentación. Esta es la mejor posición para sujetar los cables de datos que se desvían en dirección descendente hacia la parte inferior del rack, tal como se muestra en la figura 9. Alternativamente, la barra sujetacables puede montarse en cualquier orificio disponible en el rack mediante la utilización de tuercas prisioneras, suministradas con los kits de rieles M1000e. Cuando los cables se desvían en dirección ascendente, el sujetacables debe utilizarse sobre el compartimiento de E/S. Para ello, Dell recomienda dos opciones de ubicación para la barra sujetacables. En primer lugar, la barra sujetacables puede ubicarse en un orificio disponible sobre el chasis, tal como se muestra en la figura 10. Si se implementan varios M1000e en el rack, la barra sujetacables en su posición predeterminada entre la PSU y el compartimiento de E/S puede sostener los cables que salen del chasis inferior. Es posible que se requiera un sujetacables en la parte superior del chasis. Para ello, la barra sujetacables del chasis inferior puede montarse en un espacio abierto por sobre el chasis superior mediante la utilización de las tuercas prisioneras suministradas. Cables de E/S fijados a la barra sujetacables (señalados en el cuadro)

Figura 9: Cables de E/S desviados en dirección descendente desde el chasis y fijados a la barra sujetacables. Cables de E/S fijados a la barra sujetacables (señalados en el cuadro)

Figura 10: Cables de E/S desviados en dirección ascendente desde el chasis y fijados a la barra sujetacables. Los cables de datos y los cables de alimentación puente pueden fijarse a la barra sujetacables mediante la utilización de correas sujetadoras de velcro, incluidas en el kit de rieles M1000e. Consulte la guía de instalación de racks para obtener información acerca de cómo utilizar estas correas.

2.7 Salida de flujo de aire Es importante considerar el efecto del cableado en el flujo de aire y en la refrigeración de un sistema. Los cables pueden obstruir el recorrido del flujo de aire y, por lo tanto, reducir la eficiencia de la refrigeración. La figura 11 ilustra el caso extremo de un rack completo de chasis blade, configurado con módulos de E/S Ethernet redundantes. En este caso, el enrutamiento de los mazos de cables está alineado con los módulos de E/S para reducir la obstrucción de los ventiladores del sistema. La distribución vertical de los ventiladores de Dell fue diseñada para minimizar el impacto del cableado en el flujo de aire. Por el contrario, los ventiladores distribuidos en forma horizontal pueden comprometer el flujo de aire a causa del enrutamiento de los cables. Como se muestra en la figura 12, las áreas ubicadas detrás de los extractores de los ventiladores (en rojo) no deben tener cables ni grupos de cables que obstruyan el flujo de aire. Las áreas (en verde) ubicadas detrás de los módulos de E/S, CMC y KVM son recomendables para colocar grupos de cables y no deben obstruir el recorrido del flujo de aire. Posiblemente no se puedan evitar los cables que pasan por las salidas de las fuentes de alimentación. En este caso, es importante utilizar barras sujetacables para mantener una distancia mínima de la salida y así permitir que el flujo de aire sea expulsado de la PSU.

Cables de E/S fijados a la barra sujetacables

(señalados en el cuadro)

Cables de E/S fijados a la barra sujetacables

(señalados en el cuadro)

Figura 11: Administración de cables recomendada por Dell para un rack completo de gabinetes blade M1000e

Figura 12: Áreas en las que se debe evitar la ubicación de cables (rojo) y áreas sugeridas para colocar grupos de cables (verde) que minimizarán la obstrucción del flujo de aire en la parte posterior de un chasis blade modular Dell PowerEdge M1000e

3 RECIRCULACIÓN DE AIRE CALIENTE Los servidores en rack en un entorno de centros de datos pueden verse afectados por la recirculación de aire caliente dentro del rack. La recirculación de aire caliente ocurre cuando el aire de salida se toma de un corredor de aire a alta temperatura, realiza recorridos de recirculación dentro del rack y se deposita en la entrada del servidor. Este incremento en la temperatura de entrada puede provocar un aumento en las velocidades de los ventiladores y en la energía consumida por éstos. La capacidad general para refrigerar el sistema también puede verse reducida por la elevada temperatura de entrada. La recirculación de aire caliente puede causar un efecto único en los servidores blade modulares. El aire caliente de recirculación puede ser atraído por un módulo del servidor ubicado en el lado externo del gabinete. Debido al aislamiento del flujo de aire de un blade a otro, estos blades externos sólo pueden tomar aire caliente de recirculación, mientras que los blades más cercanos al centro del gabinete tomarán aire fresco de los corredores refrigerados. Los blades externos

con mayor temperatura ambiente pueden provocar que los ventiladores funcionen a velocidades más elevadas, lo que reduce la eficiencia de la refrigeración del sistema implementado. Clausurar la recirculación en el rack mediante la implementación de bloqueos puede eliminar esta recirculación y aumentar la eficiencia de la refrigeración en el servidor blade modular.

3.1 Paneles de bloqueo de espacios vacíos En el caso de los gabinetes en rack PowerEdge 4210 y 2410 actuales, la recirculación de aire caliente se soluciona mediante los paneles de bloqueo de espacios vacíos estándar. Dell ofrece un panel de bloqueo de espacios vacíos como mejora para los racks heredados que no venían equipados con esta función. Esta función del rack está específicamente diseñada para eliminar la recirculación de aire caliente a través de espacios vacíos. La figura 13 muestra un chasis blade Dell M1000e implementado con y sin paneles de bloqueo de espacios vacíos. La figura 14 muestra una imagen del panel de bloqueo de espacios vacíos. A continuación, se detallan los números de pieza de los paneles de bloqueo de espacios vacíos de Dell: Rack Dell de 42U: GN414 Rack Dell de 24U: MT813 Recirculación de aire caliente en el espacio vacío Panel de bloqueo de espacios vacíos

Figura 13: Rack Dell M1000e implementado con (izquierda) y sin (derecha) recirculación de aire caliente en espacios vacíos

Panel de bloqueo de espacios vacíos

Recirculación de aire caliente en el espacio vacío

Figura 14: Panel de bloqueo de espacios vacíos de Dell

3.2 Paneles de bloqueo de unidades de rack Los servidores pueden implementarse en racks que no están totalmente ocupados. Al igual que la recirculación opcional a través de espacios vacíos, las ranuras de las unidades de rack desocupadas son un espacio claramente disponible para la recirculación del aire caliente. Dell ofrece paneles de bloqueo de unidades de rack para reducir la cantidad de recirculación de aire caliente (consulte la figura 14 a continuación). Los chasis blade no son inmunes a este tipo de recirculación. Para obtener el máximo nivel de eficiencia en los servidores blade Dell M1000e, se recomienda instalar paneles de bloqueo en las ranuras de las unidades de rack desocupadas. A continuación, se detallan los números de pieza de los paneles de bloqueo de unidades de rack de Dell: 1U: JJ599 2U: MJ347 3U: KJ451 6U: HJ569 Recirculación a través del espacio desocupado correspondiente a las unidades de rack Panel de bloqueo que cierra el espacio desocupado correspondiente a las unidades de rack

Figura 15: Espacio vacío correspondiente a las unidades de rack (arriba) y panel de bloqueo (abajo) sobre un chasis blade Dell implementado en rack

4 UBICACIÓN DE ETIQUETAS/RÓTULOS Las etiquetas y los rótulos suelen utilizarse para identificar o realizar un seguimiento del hardware en un rack. Deben colocarse en aquellas áreas del chasis que no contengan perforaciones o entradas de aire. Las etiquetas que cubren entradas de aire pueden reducir drásticamente el flujo de aire que los ventiladores pueden expulsar del sistema. La reducción del flujo de aire disminuye la capacidad de refrigeración del sistema y puede provocar que los ventiladores consuman más energía para compensar la pérdida de flujo de aire.

Recirculación a través del espacio

desocupado correspondiente a

las unidades de rack

Panel de bloqueo que cierra el espacio

desocupado correspondiente a

las unidades de rack

La colocación de etiquetas es particularmente importante para los servidores blade Dell PowerEdge serie M. El chasis fue específicamente diseñado para minimizar la resistencia del flujo de aire del servidor. La colocación de una etiqueta en cualquiera de las perforaciones limitará la capacidad de refrigeración, además de generar un aumento en la energía que consumen los ventiladores. La ubicación de las diversas perforaciones de entrada para el gabinete Dell M1000e y los servidores blade serie M se muestra en la figura 16. Las etiquetas no deben colocarse en estas áreas. Pueden colocarse en el asa del blade y en la cubierta del chasis sin afectar el flujo de aire, tal como se muestra en la figura 17. Toma de ventilación de la fuente de alimentación Toma de ventilación del blade Toma de ventilación del módulo de E/S

Figura 16: Chasis blade modular Dell PowerEdge M1000e donde se ilustran las tomas de ventilación del blade, de la fuente de alimentación y de los subsistemas de E/S Cubierta del chasis Asa del blade

Toma de ventilación del módulo de E/S

Toma de ventilación

del blade

Toma de ventilación

de la fuente de alimentación

Figura 17: Chasis blade modular Dell PowerEdge M1000e donde se ilustran las áreas de etiquetado recomendadas.

5 CONCLUSIÓN El sistema blade modular Dell PowerEdge M1000e fue diseñado para funcionar en una amplia variedad de condiciones operativas. Si bien el hardware y la administración de sistemas fueron diseñados para lograr un funcionamiento con uso eficiente de la energía, la implementación del M1000e modular en un entorno de rack o de centro de datos requiere tener en cuenta ciertas consideraciones para aprovechar al máximo las características de diseño del hardware en cuanto al uso eficiente de la energía. La implementación de las prácticas óptimas sugeridas respecto de la administración de cables permitirá lograr una mínima restricción de flujo de aire para los ventiladores y proporcionará una administración de cables simplificada. La función de clausura de espacios vacíos y los paneles de bloqueo de unidades de rack sin utilizar resuelven los efectos de la recirculación de aire caliente propia de los servidores en rack. La combinación de estos efectos maximizará el rendimiento de la inversión realizada en la implementación del Dell PowerEdge serie M en los centros de datos actuales y futuros.

Asa del blade

Cubierta del chasis