Szafa RACK 19″ – historia, rozwój i zastosowanie

infrastruktura IT
Krzysztof Surgut
19.12.2017 Krzysztof Surgut

Szafy ubraniowe, zabudowy wnęk czy systemy stosowane w garderobach to powszechnie znane sposoby na organizację ubrań. Jednak nie tylko ubrania w szafie wymagają pewnego porządku i systemu ułożenia – również sprzęt informatyczny potrzebuje systemu montażowego, który powstał wcześniej niż sieci komputerowe.

W branży IT każdy wie, co to jest szafa rack, jednak praktycznie nikt nie wie, skąd wzięła się szafa 19 cali. A szafy rack, podobnie jak wiele innych rzeczy i urządzeń na świecie, mają swoją historię powstania. Potrzeba usystematyzowania rozkładu urządzeń pojawiła się wraz z rozwojem nowych technologii.



Szafa Rack 19″ – odrobina historii


Źródeł standardu szafy rakowej można szukać w początkach XIX-wieku. To czas intensywnego rozwoju dwóch gałęzi – kolejnictwa oraz telekomunikacji. W obu tych dziedzinach bardzo szybko pojawiła się potrzeba stworzenia podstaw organizacji urządzeń, aby najefektywniej wykorzystać powierzchnię – zwłaszcza, że era miniaturyzacji miała dopiero nastąpić.

W przypadku kolejnictwa dotyczyło to urządzeń sygnalizacyjnych (np. semafory), natomiast telekomunikacja musiała zmierzyć się z wyzwaniem w postaci setek, a potem tysięcy kabli zbiegających się do centrali telefonicznej. W dodatku każdy z tych przewodów musiał być podłączony do jakiegoś urządzenia.

Ręczna centrala telefoniczna Bell Telephone Company 1897 rok
Rysunek 1. Ręczna centrala telefoniczna Bell Telephone Company – 1897 r.

W 1911 r. w dokumentacji technicznej systemów telekomunikacyjnych pojawia się pojęcie „szafki przekaźnikowej”. W tamtym czasie przekaźnik stanowił bardzo ważne urządzenie, chociaż jeszcze w latach 90. XX-wieku w Polsce działały w pełni automatyczne centrale telefoniczne typu Pentaconta, których logika działania „zaszyta” była w przekaźnikach (bez wykorzystania komputerów czy nawet tranzystorów).

W 1922 r. departament techniki firmy AT&T wprowadza pojęcie 19-calowej szafy (a dokładnie szafy o szerokości 19 ½), z podstawową jednostkową zajętością powierzchni równą 1 ¾ cala (czyli 44,45mm). W ten sposób postanowiono poradzić sobie z jak najlepszym wykorzystaniem przestrzeni dla wzmacniaków i zakończeń kabli w centralach telefonicznych tamtego okresu.

Ilustracja z Bell System Technical Journal
Rysunek 2. Ilustracja z Bell

System Technical Journal (Kwiecień 1923 r.)

Rozwój sieci komputerowych od samego początku ściśle związany był z sieciami telekomunikacyjnymi, więc standard naturalnie przemigrował ze świata telekomunikacji do świata sieci komputerowych. Tak narodził się standard szaf rack.


Szafa rack – jednostka U


W dokumentacji współczesnych urządzeń sieci komputerowych oraz serwerów pojawia się często w specyfikacji wartość wyrażona w jednostkach „U”, niekiedy oznaczana także jako „HU” (High Unit) lub „RU” (Rack Unit).

Cóż to takiego?

W ten sposób oznaczana jest przyjęta podstawowa jednostka zajętości szafy 19-calowej, która w praktyce wynosi wymienione wcześniej 1 ¾ cala.

Przykładowy podział zajętości szafy rack 19'
Rysunek 3. Przykładowy podział zajętości szafy rack 19′. (źródo: Wikipedia)

Zestandaryzowano także otwory, służące do mocowania obudów urządzeń w szafie rack (norma EIA-310). Otwory znajdują się w odpowiednio w odległościach 0,625-cala + 0,625-cala + 0,5-cala.

Rysunek 4. Rozstaw standardowych otworów w szafie rack 19′ (źródlo: Wikipedia)

Wytworzenie standardu w dziedzinie szaf bardzo mocno ożywiło rynek i uporządkowało wiele wątków technicznych. Dzięki standardowi projektowanie pomieszczeń serwerowni czy central telekomunikacyjnych można było rozpocząć przed wyborem konkretnego rozwiązania, ponieważ sposób montażu w szafach 19-calowych gwarantował poprawność rozplanowania rozkładu urządzeń w pomieszczeniach. Od tego momentu rozpoczął się rozkwit wszelkiego rodzaju szaf 19″, do praktycznie każdego zastosowania.


Standardowe szafy rack i rozwiązania specjalne


Ustalenie wzorca dla montażu urządzeń uprościło prace nie tylko projektantów pomieszczeń, ale także projektantów urządzeń informatycznych. Dzięki standardowi montażu w szafie rack 19″ znana była kubatura obudowy, w której musiała zmieścić się cała elektronika urządzenia. Również producenci szaf 19-calowych nie poprzestali na zwykłym, prostym rozwiązaniu. Pojawił się cały szereg modyfikacji, które z czasem stały się standardem. W ten sposób powstały szafy rack: otwarte, zamykane, z szybą do podglądu kontrolek urządzeń, z drzwiami otwieranymi z każdej strony, ze specjalnymi systemami prowadzenia okablowania, systemami dystrybucji mocy, szynami ułatwiającymi wymianę urządzeń w wypełnionej urządzeniami szafie itd. Pojawiło się wyposażenie szaf rack, którego zadaniem było zabezpieczenie przed otwarciem (zamki, zamki szyfrowe, zamki kodowe, czujniki otwarcia), a także czujniki temperatury, czujniki wilgotności wewnątrz szafy rack.

Standard szafy rack 19″ wkroczył w rozwiązania dedykowane do montażu w różnych warunkach – począwszy od szafek wiszący, stojących przy ścianie (z ograniczonym dostępem), szaf zewnątrzbudynkowych, samolotów czy pojazdów mechanicznych, na kontenerach, statkach czy stacjach kosmicznych skończywszy. Do standardu weszły wszelkiego rodzaju rozwiązania wiatraków czy wentylatorów, których zadaniem jest wymuszenie obiegu powietrza chłodzącego układy elektroniczne. Powstały specjalne systemy kiosków w data center, gdzie wymusza się obieg powietrza w taki sposób, aby powstały „zimne i ciepłe korytarze” – zwiększające wydajność systemów chłodu.

Również materiał, z którego wykonane mogą być szafy rack 19″, potrafi być wyjątkowy. Począwszy od konstrukcji stalowych, przez aluminiowe, aż po materiały specjalne, np. polimery zbrojone włóknami, czy włókna węglowe, skończywszy na kevlarowych konstrukcjach.

Powstają coraz bardziej zaawansowane rozwiązania szaf serwerowych, w których znajdują zastosowania coraz to nowe materiały czy systemy wspomagające pracę serwerów. W ostatnim czasie obserwuje się duże zainteresowanie microserwerowniami, gdzie w specjalnie zaprojektowanym module znajduje się komplet wyposażenia, niezbędnego do poprawnej pracy serwerów. Począwszy od standardowych szaf serwerowych (oczywiście w standardzie 19″), przez chłodzenie, okablowanie strukturalne, na monitorowaniu parametrów środowiskowych czy dystrybucji mocy do serwerów skończywszy. Całość zamknięta w kompaktowej obudowie lub kontenerze.

Standard 19″ w szafach rack stał się tak powszechny, że obecnie żaden producent systemów informatycznych nie może sobie pozwolić na wypuszczenie na rynek rozwiązania, którego nie da się zamontować w szafie rack 19-cali. W specyfikacji każdego systemu informatycznego, wykorzystywanego w sieciach komputerowych znaleźć można informację o zajmowanej powierzchni w jednostkach U.

Nawet firma IKEA w swojej ofercie posiada produkty, które są zgodne ze standardem 19-cali. Przypadek?

Stolik Lack z oferty IKEA w nowym zastosowaniu datacenter-in-the-living-room
Rysunek 5. Stolik Lack z oferty IKEA w nowym zastosowaniu datacenter-in-the-living-room
Krzysztof Surgut
Krzysztof Surgut krzysztof.surgut@dataspace.pl Przez ostatnie 15 lat współrealizował zaawansowane, ogólnopolskie projekty telekomunikacyjne i informatyczne (m.in. w Dialog, HAWE). Ekspert z zakresu systemów transmisji danych, VoIP, IPTV, systemów bezpieczeństwa oraz systemów radiowych. Współtwórca pierwszego w Polsce Scrubbing Center.
Infrastruktura IT
Monitoring jako nieodzowny element infrastruktury IT
General
Jak podejść do wyboru serwera: serwer dedykowany, VPS czy chmura?