应对数据中心设备受大气污染腐蚀的危机

ZDNet至顶网服务器频道 01月15日 新闻消息：“APEC蓝”这个词语是APEC会议在北京召开之后火了起来。中国环境监测总站数据显示：APEC在北京召开期间，北京空气质量均为优良级别，网络热议，将这样的蓝天称为“APEC蓝”，引申意义说明这样好天气的到来对于北京这样一个重度空气污染的城市来说是多么难能可贵。大气污染对人的危害可想而知，会引发多种呼吸道的疾病，给人们的工作和生活都带来巨大影响。同理，大气污染对于数据中心同样也有严重影响，尤其是对数据中心里运行的电子设备，数据中心不仅是大气污染的一个产生来源，而且数据中心本身也会受到大气污染的影响。

我们通常用API来衡量空气质量状况，API（空气污染指数，即AirpollutionIndex）是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，主要监测的污染物有：烟尘、总悬浮颗粒物、浮尘、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等等，这些污染物多多少少都对电子设备有一定影响，尤其是二氧化硫。美国采暖、制冷与空调工程师协会技术委员会针对数据中心污染进行了标准制定，在2009年发布了数据中心气态和颗粒污染物的控制指南，并在2011年发布了数据中心颗粒和气态污染物控制的补充规定。这些规定在ANSI/ISA-71.04-1985里进行了详细的说明，制定了数据中心空气质量的标准，并划分了严格的等级。表1说明了数据中心里空气质量的等级分类。

从表1中可以看到，最良好的标准是G1，在这个标准里空气质量优良，对运行的设备无任何影响，从G2级别开始空气质量就对数据中心电子设备有腐蚀作用，虽然G2级别的污染对电子设备影响微乎其微，几乎可以忽略，但还是有损伤。而当数据中心的腐蚀程度达到G3或者GX时，就必然开始对数据中心里运行的服务器、硬盘和其它电子产品与设备造成损坏，降低其可靠性，增加维修成本。对数据中心电子设备具有腐蚀影响的主要有三种气体：酸性气体，比如：硫化氢、硫、氯气、氮氧化物等；碱性气体，比如：氯气、氨气等；活性氯化和气体，比如：氯化氢、二氧化氢等。这些腐蚀性气体主要来自于人类的活动，比如工业排放和机动车排放。不管是哪种气体，对数据中心的电子设备元器件是有巨大损伤的，在这些电子设备的表面看不到任何影响，但是随着日积月累就会暴露出问题。当我们通过显微镜将元器件周围进行放大时就会发现，长时间运行的设备里电路板多多少少都有一些受腐蚀的现象，当这些微观上的细微变化逐渐累计，最终就会导致设备运行故障。根据数据中心设备故障的类型，可以将受大气污染的设备故障分为三大类：第一类是短路故障。数据中心绝大部分的电路板都是采用侵银的处理方式，当设备长时间处于含硫和一定湿度的空气环境中就容易产生腐蚀，形成蠕变腐蚀，这种腐蚀容易造成电子线路的短路，引发设备运行故障；第二类是断路故障。这种腐蚀主要产生在含银的小型表面安装组件中，生成腐蚀产物硫化银，硫化银大量聚集后会产生机械压力，从而破坏封装的完整性，封装被破坏后底层的银被进一步腐蚀，直到部件中的所有银被耗尽，最终导致断路。第三类是腐蚀故障。这种故障主要来自无机盐粉尘的污染，如果数据中心靠近海边或者数据中心加湿的水分中含有过量的盐分，经过长期的累积，也可以造成设备器件的故障。我们知道Google公司曾考虑将数据中心建在海上，利用海水进行数据中心的降温，达到节省能耗的目的。然而，数据中心的电子设备首先就要受到无机盐腐蚀的考验，海水中海盐的浓度很高，如果不对电子设备进行防腐蚀保护，那么电子设备的故障率必然会增加，甚至根本无法正常使用，这样更换设备的成本将节省省下的又都花费掉了，所以将数据中心建在海上，或者是离海边较近的地方，那么就要考虑盐份对设备腐蚀的影响了。
　　
既然大气污染对数据中心的影响这么严重，就需要保持数据中心里的API指数较好才行。比如我们可以将数据中心不要建设在海边（距离海边不超过10公里），不要建设在化工厂附近、喧闹的大城市、污染严重的地区等等，这样可以改善数据中心空气质量；数据中心内的地面、墙面、顶棚采用不起灰材料，减少数据中心内的可污染颗粒物；数据中心机房入风口应背对污染源；定期对数据中心的空气质量进行检查和测量；定期检查空调系统的运行情况，清洗防尘网，定期打扫数据中心，保持内部的空气清洁。
　　
大气污染对数据中心的影响是巨大的，其将直接决定了数据中心电子设备的使用寿命，良好的运行环境可以延长电子设备的生命运行周期，为数据中心节省大量的设备运营成本和维修成本。在人们普遍关注大气污染问题的同时，也应该将视角聚焦到数据中心上，作为承载多种重要应用的信息处理系统，一旦出现故障必将影响到人们的工作与生活。人们的工作和生活早已经离不开数据中心，处理好数据中心面临的空气污染危机，将极大地降低数据中心的运维成本，让数据中心更加稳定地运转。