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数据中心设计的五大关键趋势

来源:机房360 作者:Jerry 更新时间:2010/7/13 1:02:09

摘要:企业级数据中心在经历了物理资源大集中、数据大集中、应用大集中之后,又迎来了新的应用融合时代,这对企业用户乃至全社会创新都具有重要意义。传统数据中心的规划建设就像父母给他们的孩子购买衣服,如果买大了,就等着孩子长大。在等待的过程中,被杂乱的系统、低效的管理以及复杂的运维所累,同时,宽敞的设计在供电、制冷等技术设计方面也浪费了不少成本,显然数据中心的规划设计依然碰到了瓶颈。

  随着技术的推陈出新,先进的企业数据中心已经有很大的革新,从传统数据中心向下一代发展并不仅仅是硬件和软件,它还需要对数据中心有一个新的思维方式。
  1、能源费用将超过基础设施的成本
  很多数据显示,现在运行数据中心的成本要超过设计和建造数据中心初期的投入。如果假设数据中心每年的能源成本只增长10%,那么在长达20年的运营过程中,数据中心的运营成本会高出其构建成本大约5倍之多。
  这些数据告诉我们,按需建造也是数据中心节能的途径。例如:数据中心约60%的成本是实际的物理组件成本。虽说只购买企业需要的设备能够节省很多不必要的成本支出,但是更大的节约还是来自尽量避免不必要设备的不必要的能源浪费。
  2、模块化设计
  企业数据中心的运营成本不得不考虑在初次投资的规划当中,运营成本还包括很多方面。滚雪球式的能源消耗,已经让数据中心CIO们头疼不已,在此情况下,CIO需要更加谨慎地考虑在节能设计、考虑在未来的运营投资。在大型企业的数据中心里存在着一个过度规划的问题,企业为了应付未来无可预计的业务增长,所以在设计的环节不得不去做一些过度规划,来应付未来可预计增长。
  这些必然存在的矛盾催生了下一代数据中心规划和设计的核心技术——模块化设计。既不太大,也不太小,正是数据中心采用模块化设计方法的关键,其模块化设计和灵活性避免了数据中心的过度规划。
  这种模块化的设计迎合了大部分用户的需求。随着需求的增长,为了适应公司提供的服务,提供文件传输服务You Send It公司创造了一个模块化数据中心基础设施。“这是一个不断演变的过程。”You Send It的运营副总裁Gary Chevsky说。“我们正在不断的为该设施的模块化和灵活性而努力。该公司投入巨资建立了一个存储结构,允许人们将大量数据传输给别人,这样不仅可以使该公司能够快速适应不断增长的客户群和他们的需求,还能提供高效率的服务。
  “IBM目前所兴建的数据中心中,约有60%~70%都采用了模块化设计。”IBM的Sams说:“使用可扩展的标准化的模块化方法,可以帮助优化现有的数据中心。具体好处有:第一,比其他的设计提高了20%的能效;第二,它是一个非常经济有效的办法,可以提高可扩展性,可以添加新的数据中心的容量;第三,这个数据中心不到19天就建成了,非常快。多数可能要花几年才能建成。这表明标准化的做法,对我们的客户具有巨大的益处。”
  3、冷却是关键
  刀片服务器的的普及使得服务器的密度变得越来越高,数据中心每平方英尺产生热量也正在不断攀升,这种功率密度的增加严重制约了传统的冷却方法和技术。目前有许多已经或即将推出的解决方案都能够有效解决数据中心降温散热的问题。它们包括:
  直接散热。这种方法并不像今天的数据中心那样使用分区的方法,利用一排排设备间的走廊降低整个数据中心的温度。这种数据中心的设计利用定向辅助散热,如连接在机架、机柜或单个部件外部或内部的水冷或制冷散热单元。
  水冷处理器。处理这种高功率密度问题,一些数据中心利用到了液体冷却的概念。液体冷却是一个模块化高密度制冷解决系统,在这个系统中热量被均匀地、有效地,通过各种的手段,如液晶(LCP),空气或水热交换器,从电子组件处交换、提取出来。液体冷却虽说并不是新技术,但接受它一直是个困难的选择。所以,虽然这一概念已经在行业中使用了很长时间,其应用却在数据中心发展缓慢。但它肯定有非常大的发展潜力,以满足电力需求不断增长的数据中心的冷却需求。
  分散发热量较大的设备。一些公司没有将自己的机架塞满服务器,而是将它们分散放置,相隔的距离也比较远。在某些情况下,这是一种成本非常低的解决方案,但如果数据中心内空间紧张或不动产的价格非常昂贵,那么这种作法恐怕就会变得很不实用。
  更具智能的容量规划和散热能力分配。美国加热、制冷及空调工程师协会在今年公布了一份指导文件。利用这些指导原则,服务器制造商可以按照最小、典型和满负荷三种级别的配置报告其设备的散热和气流要求。DLBAssociatesConsultingEngineersPC的总裁DonBeaty指出,这些“热量报告”可以帮助数据中心设计人员遗漏热点和超过总体散热容量等问题的出现。
  4、虚拟一切
  “绿色、高效、运营简单”是每个数据中心的理想状态,而虚拟化是被广为提及的实现这一目标方法,并且也迅速发展并延伸到数据中心各个方面,例如:存储虚拟化、网络虚拟化,包括基础设施的虚拟化。
  可见,虚拟化已经成为主流的技术。虚拟化技术最早应用在大型主机和小型机领域,现在不仅仅限于服务器领域,在存储领域的动态容量管理技术,可以按照需要去即买即用、或者即插即用,企业不必一下子把五年的存储买下来,而会利用虚拟化的动态容量管理技术去即插即用,按照需要购买。
  另外在网络方面,用户也可以根据业务需求,对服务器技术能力的要求动态配置带宽。利用虚拟化技术把一个物理接口转化成一到四个接口,这就是比较先进的网络虚拟化技术。
  事实上,虚拟化技术除了存储、网络,已经延伸到电源,现在电源也可以做池化的管理和动态的管理,按照需求来调配电源的使用,所以虚拟化技术确实已经成为主流和趋势,这样一个趋势所反应的现象主要有两点:
  第一,虚拟化技术已经成为新一代数据中心关键的技术,建设新一代数据中心,离开虚拟化的技术肯定不能叫做新一代的数据中心;
  第二,传统的数据中心利用率低下这种状况阻碍了企业的发展,企业现在要求以更加低的成本去满足不断变化的业务增长需求,所以传统的资源利用率低下复杂的、异构的环境已经不能满足企业发展的要求了,现在需要这种资源共享的,整合的技术出现。
  虚拟化技术趋势代表数据中心尤其是IT基础设施里面的一种变化。传统数据中心里面服务器机架,网络机架,存储机架分得很清楚。未来数据中心是标准化、模块化的,是即插即用的。我们可以想象未来数据中心可能是一种更大概念的刀片系统,数据中心整体实现模块化,这其实代表着虚拟化技术未来的趋势。
  5、数据中心智能化
  由于虚拟化、实时热监控和冗余方面的各种需要,IT经理们越来越看重数据中心的智能化。他们希望自己的数据中心能够智能化到实时监测故障、服务器和磁盘发热量等事件。并且通过数据中心的智能化系统,可以进行能源评估、虚拟三维供电管理和热分析,并评估现有所有设施。
  很多数据中心存在显著的热点区域,即高密度供电区域,这是由于服务器机架布局上的失误、机房内设计不合理、以及热空气和冷空气不必要的相互混合造成的。通过评估分析,这些问题可以得到解决。
  下面是几种评估分析的方法:
  1、“移动测量技术”(Mobile Measurement Technology)
  该技术可以测量数据中心内的三维温度分布。移动测量机包括一个位置跟踪系统和一个由多达100个传感器组成的大型网络,能够以前所未有的速度和准确性采集热数据。可在短时间内对存在的热点、漏风和其他影响能效的地方作出反映,这是手工测量无法逾越的。
  2、“高密度计算热量分析”(Thermal Analysis for High Density Computing)
  此项技术可以识别和解决已有和潜在的、有可能造成现有数据中心停电的与散热有关的问题,同时为节约能源和未来扩展提供选择方案。它将利用了“虚拟世界”来探索数据中心的虚拟三维供电管理,以更加有效地利用能源、减少能耗。
  由此可见,数据中心的智能化将会成为数据中心设计的一个方面,而且可能会随着时间的进程彻底改变数据中心的面貌。

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