Szafy serwerowe, czyli szafy rack 19” znane są każdemu, kto choć pobieżnie miał do czynienia z branżą IT. Długie rzędy identycznych obudów w olbrzymich serwerowniach pozwalają przypuszczać, że prognozowana na najbliższy rok ilość danych zgromadzonych przez ludzkość w sieci mająca osiągnąć 1 trylion GB wcale nie jest nierealna. Czym jednak są tak powszechne szafy serwerowe i co trzeba wziąć pod uwagę dobierając je do potrzeb użytkownika?
Spis treści
Jak powstał pomysł na szafy serwerowe?
Mimo że ogromne serwerownie pojawiły się na świecie zaledwie kilkanaście lat temu, początki organizacji urządzeń w zestandaryzowane obudowy, czy raczej pierwotnie stojaki, sięgają lat 20 ubiegłego stulecia. Prapradziadkiem obecnych szaf sterowniczych były stojaki o szerokości 19,5” z jednostką U odpowiadającą dzisiejszej, produkowane przez American Telephone and Telegraph Company (później AT& T). Stosowany pierwotnie w telekomunikacji, pomysł okazał się tak dobry, że używany jest do dziś. Uległ oczywiście na przestrzeni lat zmianom i modyfikacjom, jednak trzon – standaryzowana szerokość oraz wysokość pojedynczego urządzenia została zachowana. Więcej na temat historii szaf serwerowych przeczytać można w artykule o szafach wiszących i stojących.
Jak zbudowane są szafy serwerowe?
Różnorodność szaf serwerowych jest znaczna, ze względu na rozmaitość stosowanych w nich urządzeń oraz wymogów zewnętrznych takich jak wymiary oraz układ wnętrz, w których są montowane. Producenci podchodzą do realizacji obudów serwerowych bardzo elastycznie, dlatego poszczególne szafy serwerowe różnią się między sobą nie tylko rozmiarem, ale również funkcjonalnością.
Kilka słów o wymiarach. Zewnętrzne wymiary szaf serwerowych nie są standaryzowane, standardowa jest natomiast szerokość rozstawienia profili montażowych 19 cali oraz wysokość montażowa podawana w U (1U = 1 ¾ cala). Zwykle w serwerowniach spotyka się szafy o wysokości montażowej 42 U. Wymiary zewnętrzne dobiera się w zależności od konkretnych potrzeb i niewskazane jest zarówno niedowymiarowanie, jak i przewymiarowanie. Zbyt szeroka szafa, zakłóca obieg powietrza wewnątrz i może powodować przegrzanie znajdujących się w niej urządzeń lub konieczność stosowania wentylatorów o większej mocy (co negatywnie przekłada się zarówno na obciążenie sieci, jak i koszty eksploatacyjne). W przypadku stosowania systemu zabudowy chłodnych lub ciepłych korytarzy (klimatyzacja wewnątrz serwerowni jest tak zaprojektowana, żeby wykorzystać do chłodzenia lub grzania korytarze między ciągami szaf serwerowych) używa się nawet zaślepek, które wypełniają otwory boczne. Podobnie istotna jest głębokość szafy. Zbyt płytka nie pozwoli na poprowadzenie oprzewodowania za urządzeniami, z kolei zbyt głęboka niepotrzebnie zabiera miejsce, tak cenne w serwerowni.
Obudowa stalowa dominuje na rynku. Szafy serwerowe produkowane są jako metalowe, z blachy stalowej albo wykonane z tworzywa. Naukowcy nieustannie eksperymentują z innymi surowcami po to, żeby polepszyć parametry wytrzymałościowe obudów, ich odporność mechaniczną, odprowadzenie ciepła a także zmniejszyć ciężar, co ma niebagatelne znaczenie zwłaszcza w przypadku dużych serwerowni, gdzie obciążenie na 1 m2 jest zwykle na tyle duże, że wymaga wzmocnionych stropów. Można dziś nabyć lekkie szafy aluminiowe, polimerowe zbrojone włóknami, z włókna węglowego czy kevlaru, jednak ze względu na koszt oraz specyfikę zalecanych zastosowań, są one mało popularne w użyciu. Najbardziej rozpowszechnione są szafy metalowe.
Z czego składa się standardowa szafa serwerowa? Typowa zamknięta obudowa 19” wyposażona jest w cokół (lub nóżki), ramę konstrukcji, do której mocuje się profile montażowe oraz panele boczne, panel tylny, drzwiczki i pokrywę górną. Szafy serwerowe występują w bardzo wielu wersjach, choć, co ciekawe, zwykle w dwóch kolorach – jasnym oraz ciemnym. Na zamówienie można co prawda u większości producentów zmienić kolorystykę, jednak robi się to niezwykle rzadko.
Szafy otwarte i zamknięte
Zasadnicza decyzja przy zakupie szafy serwerowej polega na wyborze między konstrukcją zamkniętą oraz otwartą. Obydwa rozwiązania mają swoje wady i zalety. Stelaże otwarte są przede wszystkim tańsze i pozwalają na łatwiejszy dostęp do zainstalowanego sprzętu. Szafy zamknięte z kolei pozwalają na większą kontrolę nad przepływem powietrza, a także zwiększają bezpieczeństwo przed przypadkowymi lub celowymi uszkodzeniami, kradzieżą itp.
Szafy zamknięte (ang. cabinet). Szafy zamknięte projektuje się przede wszystkim z myślą o przechowywaniu serwerów. Ich drzwi są często realizowane jako perforowane, co ułatwia wymianę powietrza w obudowie. Zarówno drzwi, jak i ścianki boczne można zdemontować, dzięki czemu montaż i wymiana urządzeń są znacznie mniej uciążliwe. Możliwość zamknięcia szafy na zamek natomiast, zwiększa bezpieczeństwo urządzeń. Istotne jest, że zamknięta obudowa może utrudniać wentylację generujących dużo ciepła urządzeń. Zapewnienie optymalnej temperatury realizuje się poprzez klimatyzowanie wnętrza, w którym mieści się szafa serwerowa, jak również jej wentylację mechaniczną (aktywną).
Szafy otwarte. Stojaki rack 19″, czyli obudowa pozbawiona drzwi oraz bocznych paneli i ścianki tylnej znacznie ułatwia dostęp do zainstalowanego w niej sprzętu. Dzięki temu proces montażu serwerów czy innych urządzeń odbywa się szybciej. Łatwiej prowadzi się również prace konserwacyjne, ponieważ dostęp do sprzętu jest możliwy od każdej strony. Swoboda dostępu sprawia, że niektóre prace można wykonać bez wyjmowania urządzeń z szafy.
Stojące i wiszące szafy serwerowe
W serwerowniach oraz Data Centers (centrach danych, które świadczą usługi polegające na wynajmowaniu przestrzeni serwerowej) stosuje się stojące szafy rack, w których zmieści się po prostu więcej urządzeń. Ponieważ pomieszczenia w tego rodzaju budynkach czy lokalach są przystosowane do dużych obciążeń, poborów mocy i odpowiedniego chłodzenia oraz ogrzewania, zastosowanie szaf stojących jest najbardziej optymalne. Z kolei szafy rack wiszące używa się wszędzie tam, gdzie miejsce na podłodze wykorzystane jest do innych celów – szczególnie przy niewielkich projektach, z małą ilością niedużych i lekkich urządzeń. Więcej informacji na temat różnic w zastosowaniach tych dwóch rodzajów obudów można znaleźć w artykule Szafy Rack wiszące vs. stojące.
Akcesoria do szaf rack i dodatki dopasowane do potrzeb
Zadaniem dodatków kompatybilnych z szafami serwerowymi jest poprawa ich funkcjonalności, estetyki oraz odpowiedniego przepływu powietrza, co ma istotne znaczenie dla optymalnej temperatury pracy urządzeń. Zamknięte szafy serwerowe sprzedawane w standardzie zwykle posadowione są na nóżkach i zawierają jeden komplet profili montażowych. Producenci oferują doposażenie szaf w przydatne akcesoria dopasowane do konkretnych potrzeb użytkownika. Największym zainteresowaniem nabywców cieszą się:
Cokoły
Obudowanie nóżek cokołem nie tylko wpływa na ogólną estetykę szafy, ale ma też sens praktyczny – ułatwia zasilanie energią elektryczną i pozwala na zachowanie zapasu oprzewodowania, ale także wpływa na podwyższenie standardów higienicznych, które są istotne w przypadku elektroniki.
Patch panele, panele światłowodowe i listwy zasilające
Zakończenie okablowania strukturalnego w postaci patch panela to niemal niezbędny element szafy serwerowej. Patch panele mogą być wyposażone w gniazda, albo puste, do których dobiera się odpowiednie moduły keystone. Urządzenia w szafach serwerowych wymagają zasilania sieciowego, dlatego często wyposaża się obudowy również w listwy zasilające rack 230 V. W przypadku instalacji światłowodowej szafy zaopatrzyć trzeba w panele światłowodowe.
Organizatory i haczyki kablowe
Prawidłowa organizacja oprzewodowania w szafie serwerowej to nie tylko kwestia estetyki, ale również ułatwienie przy konserwacji urządzeń czy modernizacji wnętrza obudowy. Do tego celu stosuje się organizery kabli do szaf rack z tworzywa, haczyki pojedyncze albo wielokrotne, rzepy i opaski zaciskowe.
Półki, szuflady i panele
Część urządzeń montuje się bezpośrednio do profili montażowych, inne umieszcza się na półkach rack 1 U czy 2 U albo panelach w standardzie 19”. Przydatne są dość często również wysuwane półki na klawiaturę, niekiedy zamykane na indywidualny zamek a także panele zaślepiające.
Wentylatory i panele wentylatorowe
Wentylatory do szaf ack to ważny dodatek, który zapewnia zachowanie optymalnej dla pracy urządzeń temperatury wewnątrz obudowy. Montuje się je jako pojedyncze albo w postaci paneli wentylacyjnych złożonych najczęściej z dwóch lub czterech wentylatorów. Panele instaluje się na tylnych lub bocznych ściankach szaf serwerowych, albo na dachu konstrukcji.
Szafa wspomagająca niewielkie biuro vs. duża serwerownia w Data Center
Jeśli nasze biuro mieści jeden czy dwa laptopy albo pecety, zwykle wystarcza nam rozdzielnica multimedialna. W przypadku większej ilości jednostek, zwłaszcza jeśli te pracują pod dużym obciążeniem, warto rozpatrzyć montaż niewielkiej wiszącej lub stojącej szafy serwerowej. Im więcej komputerów obsługuje naszą firmę, tym bardziej zasadne jest wydzielenie serwerowni lub outsourcingowanie usług do dużych centrów danych, które za odpowiednią opłatą użyczają miejsce na własnych serwerach, najczęściej z dodatkowymi usługami (np. backupu). Więcej na temat niewielkich serwerowni oraz Data Centers dowiedzieć się można z artykułu o zasadach organizacji serwerowni.
W mojej firmie tego typu szafy przydają się na odpowiednie zabezpieczenie serwerów. Przydają się w każdej firmie informatycznej, czy innych firm gdzie królują systemy automatyki.