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新一代数据中心高密度部署策略

来源:机房360 作者:APC白皮书 更新时间:2010-4-22 10:53:54

摘要:本文概述了密度规范的要求,并介绍了制定密度规范的一种新方法。该方法提供了可实施的规范,可让IT员工和设备设计者之间明确交流各种要求,并加速了可预见成本效益和电气效益的数据中心的创建。

  传统的说明数据中心密度的方法可归结为一种粗放、不完整和不明确的方法。这些传统的方法无法提供规划指导来确保能够预见数据中心将来在最新一代的高功率密度IT设备下的电源和制冷性能。
  
  本文概述了密度规范的要求,并介绍了制定密度规范的一种新方法。该方法提供了可实施的规范,可让IT员工和设备设计者之间明确交流各种要求,并加速了可预见成本效益和电气效益的数据中心的创建。
  
  部署策略
  
  在定义密度规范要求时,必须充分考虑到随时间变化的IT负载以及分阶段部署。必须就供电和制冷基础设施随时间的变化作出一些假设。
  
  那种认为现有配电和空气分配系统将随着IT负载的变化而改变的想法是不切实际的。修改这些系统(例如修改使用中的电路或水管)可能需要一组机架甚至整个数据中心的停机,或产生这样的风险。很多资料表明人为错误是造成数据中心停机的主要原因,而对运行中的设备进行修改是造成停机的主要因素。因此,最好的方法是按照行或区域安装供电和制冷分配设备,在该行或区域的工作生命周期内不再对其进行变更或重新配置。
  
  在具体实施此最佳方法时,应采用如下所述的部署策略:
  
  (1)采用标准过道间隔在平面图上安排机架/机柜行列
  
  (2)确定行的设计密度规范,然后构建可支持该密度规范的完整行。
  
  (3)如果要部署的设备符合现有行的设计规范技术参数要求,而且该行有空余位置,则可将设备部署到该行。
  
  (4)如果要部署的设备与有空余位置的行的密度有显著不同,不要为了将设备部署到该行而修改供电或制冷系统,而是应该建立新的一行以满足更高密度的要求。
  
  (5)随着时间的推移,应该将很少使用的机架行彻底拆除并按照符合当前需求的不同密度规范来重新建立。
  
  由于此策略可将与修改数据中心使用中的机架行有关的人为错误降到最低,因此我们强烈推荐您采用此策略。此行之有效的策略的确为密度规范设立了一条限制,即机架行系统的供电和制冷分配在安装后就不能改变。
  
  注意,市场上有一些供电和制冷分配产品允许重新配置供电和制冷架构而不会造成停机的风险。其主要特点有:
  
  (1)通过添加可热插拔的模块来改变UPS功率输出。
  
  (2)通过添加可热插拔的机架配电单元来改变机架中的插座类型和容量。
  
  (3)通过插入式架装设备来增加补充冷却气流的容量。
  
  此类设备提供了一些附加的灵活性,允许在安装之后进行修改,因此特别适用于不适合进行分阶段、分行部署的小型设施。
  
  行或区域内的峰值密度和均值密度
  
  尽管,每个机架具有绝对相同的负载功率可以简化密度规范,但是先前的讨论显示,这是一个不可能实现的目标,因为在实际安装中几乎不可能做到这一点。事实上,机架密度的范围可能在零(配线架)到30kW(高密度刀片式服务器)之间变化。这种变化对有效的密度规范的特性产生了巨大影响。
  
  由不同功率的机架组成的特定机架行或区域中,平均机架功率将低于最高机架功率值。因此,行内的机架功率峰值/均值比实际上往往比一大或等于一。非常有益的做法是考虑多种替换方法来指定机架行的功率密度设计,以便在行内支持具有不同机架功耗的一组机架。
  
  将行内所有机架的功率都设计为峰值。指定行密度的一个方法为,指定行中的任何机架或所有机架的功率和制冷密度容量为机架功率的最大预期峰值。在这种情况下,总制冷容量和功率容量必须按照所有机架都可以达到最大功耗的假设情况来确定其规范。这必然会导致实际功率和制冷容量规模过大,因而导致资金和操作成本的增加,同时降低了电气效率。如果每机架功耗的峰值/均值比等于一,则上述这些不利之处都可以避免;但是,如果行内的每机架功耗峰值/均值比为1.5或更高,则上述问题都会出现,另外,这个规范最糟糕的情况就是没有考虑到可降低每机架功耗的峰值/均值比的情况,即最大值功率机架产生的负载可能呈分散分布。一般来说,在机架峰值功率最差的情况下指定整体行密度并不是最优选择,除非每个机架的功率峰值/均值比非常接近1,但是在一般安装中,出现这种情况的几率非常低。
  
  将行内所有机架的功率设计为平均值。指定行密度的另一个方法为,指定所有机架的功率为平均功率密度。和前一个方法一样,这个简单的方法并不令人满意,但导致不满的原因却不尽相同。这个方法要求在任何机架负载可能超过均值时,减少设备直到机架的负载等于或小于均值。此外,这个方法还存在实施上的限制,实际密度低于指定设计密度的机架所产生的未使用的功率和制冷容量并不能给其他机架产生额外的功率和制冷容量。这是因为行的设计仅仅是为了让每个机架的功率和制冷最大能达到平均值。考虑下列情况:某个IT操作人员想要在设计容量为每机架2kW的行中部署一个4kW的刀片式机箱。有人可能会认为从未使用的机架中引接一个2kW的电源插座(如果可行)至刀片式机箱是一个可行的办法。但是,为这4kW的负载制冷却成为一个问题,因为制冷系统的设计容量在2kW以下。另外,由于其中一个机架的电源被其他机架占用,因此这个机架也不再可用。

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