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    微模块数据中心的興起與優勢

    作者:
    台达关键基础架构事业部

    涵盖产品:
    数据中心解决方案

    微模块数据中心

     

    在云计算和大数据应用促进下,数据中心建设迎来了一个新的建设高潮,面对如此巨大的市场,传统数据中心是“固态的”,缺乏灵活性和扩展性。随着业务的发展和应用的增加,传统数据中的弊端逐渐显现;传统的数据中心在部署建制时基本是“一项目一部署”和“一机一应用”,部署缓慢,密度低。而且服务器与供电、制冷等辅助模块严格绑定,使得扩展很难,且牵一发而动全身。到后期,随着业务的发展、应用的增加,使得数据中心系统需要更多的管理软件,系统也愈发冗余,配电、制冷都已经不能满足需求,这时不得不对整体系统进行重新设计,进行扩展。

    微模块数据中心,是按照行业标准对数据中心场地进行微模块划分,即把整个数据中心分为若干个独立区域,每个区域的规模、功率负载、配置等均按照统一标准进行设计。真正的微模块数据中心,制冷、供电及管理系统都应实现区域化、微模块,互不干扰,可以独立运行,无共享部分,微模块给数据中心带来了一系列的优势。按照市场调研机构IDC 数据中心趋势研究人Michelle Bailey 的说法,“庞大的、整体的数据中心已经过时了”,而微模块的模式有望在未来5年内成为建造数据中心“几乎默认的方法”。无论企业当前处于何种规模、哪个行业领域,都可以按照自己的需求定制微模块数据中心,并可伴随业务发展需求,逐步扩张数据中心规模,以应对更多IT 需求。

     

    1. 微模块数据中心市场驱动因素

    1.1 政策出台带动微模块数据中心应用

    国家多项政策的密集发布,表明政府对数据中心建设中能效指标、新技术应用方面的重视,而微模块数据中心在能耗方面的突出性能表现、建设和规划占地方面的优势顺应政府的政策导向。由此,微模块数据中心进入快速增长阶段。

    1.2 机房设备厂商倡导微模块数据中心理念

    国家的政策环境吸引数据中心基础设施厂商和传统UPS厂商进入到微模块数据中心市场竞争中,主要厂商都在倡导“微模块”数据中心的理念,并发布相关产品。台达等厂家均有微模块数据中心解决方案, InfraSuite 系列产品在市场上受到用户的认可。

    1.3 产品优势吸引用户选择和建设微模块数据中心

    随着能源成本的不断升高,很多企业一方面要保证数据中心的使用率维持稳定,另一方面要严格控制能耗成本。这在很大程度上加重企业运营的负担。微模块数据中心在土建成本方面优于传统的机房建设,采取工厂预装形式,减少设计、工厂管理和总包等费用,比传统节省30%左右成本。并且由于在工厂进行预装,其建设周期通常为几周,远低于传统的数据中心建设周期,具有快速部署的优势。

    微模块数据中心能够进行快速扩展,并允许在远程办公地点、临时工作安装部署。在安装部署时,只需要提供电力保障、供水以及网络连接,就完全可以建立一个功能完整的数据中心。因此,行业用户方面,包括:互联网公司、电信运营商以及大型企业在内的许多行业客户,开始尝试性地部署微模块数据中心解决方案。国外企业,如:IBM、微软、谷歌等互联网企业已率先采用微模块数据中心。在国内,运营商及百度、阿里巴巴和腾讯等互联网企业客户在新建数据中心中,纷纷采用微模块数据中心产品,均在建设周期、能耗及成本方面获得收益。

     

    2. 微模块数据中心定义及特征

    微模块数据中心是为了应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化,提高数据中心的运营效率,降低能耗,实现快速扩容且互不影响。微模块数据中心是指由多个具有独立功能、统一的输入输出接口的微模块、不同区域的微模块可以互相备份,通过相关微模块排列组合形成一个完整的数据中心。 微模块数据中心是一个整合的、标准的、最优的、智能的、具备很高适应性的基础设施环境和高可用计算环境。

    微模块数据中心将能满足IT部门对未来数据中心的迫切需求,如标准化、微模块、虚拟化设计,动态IT 基础设施(灵活、资源利用率高),7x24小时智能化运营管理(流程自动化、数据中心智能化),支持业务连续性(容灾、高可用),提供共享IT服务(跨业务的基础设施、信息、应用共享),快速响应业务需求变化(资源按需供应),绿色数据中心(节能、减排)等。

     

    3. 微模块数据中心解决传统数据中心面临的问题

    3.1 传统数据中心面临的问题

    3.1.1 建设周期长

    建设周期就是机房基础设施系统规划、设计、安装和付诸运营的速度。从以往经验来看,这一般是按年来计算的。如下图一显示了此类项目典型的时间表。因为传统的解决方案涉及大量定制过程,所以这个时间表十分冗长。根据项目建设的实际情况,通常将数据中心的基本建设周期细分为决策阶段、实施准备阶段、实施阶段和投产竣工阶段,整个建设周期大概在400天左右。

    数据中心的基本建设周期

     

    图1 数据中心的基本建设周期

     

    • 决策阶段:包括数据中心建设项目的初步可行性研究以及可行性研究,确定项目的投资估算。
    • 实施准备阶段:包括数据中心建设工程的规划设计和实施准备。
    • 实施阶段:包括数据中心的设备供应、施工安装和生产准备。施工安装是将建设项目从设计图纸变成实物的一个重要环节。在施工准备工作完成后,需要提交开工报告,经主管部门批准后才能动工兴建。生产准备贯穿在实施准备阶段、实施阶段和投产竣工阶段,主要工作将在实施阶段内完成。
    • 投产竣工阶段:包括数据中心设备的调试、试运行和竣工验收移交。

    建设周期典型时间是400天左右,当需要不断對未来工程做预测时还会使项目延迟。在业务需求高速变化的今天,这个时间表是不适应和不允许的,用户都希望在几个月内就建成数据中心,而不是几年。

    3.1.2 扩展性差

    扩展能力对于适应性就十分重要了。基于对未来业务需求的分析,根据最坏的情况来规划系统容量,然而他们却无力预见 3 到 4 年以后的情形,因此造成了过度建设。另一种方案甚至更加让人担忧,也就是根据当前需要保守建设,采用此方案之后只有在中断业务和增加业务成本的情况下才能够提高容量。 有研究显示,目前一般数据中心对其基础设施容量的利用都不足 50%。实际上,数据中心的利用率一般只有大约三分之一。试想项目的 ROI(投资回报率)可能本应高出三倍,三分之二的投资本可用于公司的其他项目,以带来更丰厚回报。

    3.1.3 能耗高

    巨大的电力损耗数据中心的运行需要大量的电力,传统建设没有很好地考虑用电、制冷、气流管理的问题,很多数据中心的PUE(Power Usage Effectiveness,数据中心能源效率指标)偏高,采用常规意义下的可靠性较高的环境动力设备,但这些设备往往效率较低,数据中心的PUE都在2.0以上甚至更高,这意味着数据中心所使用的能源约有一半消耗在IT 负载上,另一半消耗在包括电源设备、冷却设备和照明设施在内的网络关键物理基础设施上。

    3.1.4 机房运维难度大

    IT运维正面临诸多问题,深陷服务质量低下的困境而无法自拔:粗放式运维,资源台帐不清;加上运维人员交替,运维人员并不了解所有IT资源,管理更无从谈起;缺乏统一的服务接口人,故障响应和故障处理跟踪出现混乱;系统运维优化需要IT人员积累大量的数据和报表进而得出结论,而日常的IT运维管理难以有效统计这些数据。

    3.2 微模块数据中心优势

    3.2.1 快速部署、缩短建设周期

    微模块数据中心加快规划与设计速度,可根据设计目标以合理的方式配置系统结构,包括:模块单元的物理排列,仅选用满足当前 IT 需求的设备数量与类型;微模块批量生产可以实现现货供应,因而提高了交货速度;标准化的连接方式可减少现场配置与连接的工作量,加快安装速度; 微模块可以采用与现场一模一样的方式在工厂进行连接并预先测试,系统的调试速度也提高了;仅根据当前的 IT 需求进行设计,因而只需部署比典型的传统系统设备数量更少的小型基础设施,进一步缩短了各个部署阶段所需的时间。微模块数据中心建设周期可大大缩短,传统数据中心实施阶段需要7-8月,采用微模块建设缩短至2-3个月。

    3.2.2 方便扩展、分期建设

    采用微模块的架构,数据中心可以逐步增加,因而可使从1个微模块到几十个微模块根据需求分期建设。大型数据中心的任何大小的 IT 空间的配置达到最佳状态。微模块数据中心方案显著降低了数据中心在使用寿命期间的成本。比如大型IDC(互联网数据中心)租赁公司,不知未来客户需要多少台机柜、什么样的供电等级、客户要求短时间增加业务等,采用微模块数据中心是最佳选择。

    3.2.3 标准模块、稳定可靠

    微模块数据中心采用模块化、标准化和高整合设计,使得整个系统稳定度高。同时,微模块数据中心可依据客户需求,在电力备援方案上提供N、N+1、2N等配置方案,满足TIA-942最高Tier 4水平。

    3.2.4 绿色、节能

    数据中心在使用寿命期间的电力成本是TCO(Total Cost of Ownership ,总拥有成本) 中最大的一项。按照现有的 IT 需求规划基础设施,并根据 IT 需求的增长添加新的微模块,这种方式使用户只需为所需的设备提供微模块。在数据中心的使用寿命期间,因此而节约的电力成本非常可观。微模块数据中心建设使得供电系统、制冷系统的容量与负载需求更为匹配,从而提高了工作效率并减少过度配置。微模块电源转换率高达95.4%*,由于采用标准化的接口和微模块架构,极大节省电能,达到系统节能。采用机柜式(列间)空调,在近热源直接送风,这样气流通路较短,而且制冷更为精准,解决了局部热点的问题。将列间的冷通道封闭隔离,冷热气流互不干扰,避免的气流串扰而导致的热岛效应,避免了风量和冷量损耗。相比传统机房,微模块数据中心制冷效率提升12%*以上。微模块数据中心结合水冷系统、自然冷却系统,PUE可降至1.5以下。

    3.2.5 智能管理、高效运营

    智能的管理系统能够帮助客户节能降耗,实现数据机房多层级、精细化能耗管理,通过多种报表精确定位能源额外损耗点。基于大数据分析,输出节能优化方案,构建绿色数据机房。最佳资产管理是对于全网资产的生命周期进行管理实现资产信息的闭环管理,保证数据及时刷新,及时管理。同时帮助用户制定资产维护计划,在维护计划内帮助客户实现主动预警,同时可动态调整维护计划,按照当前实际情况输出优化方案,构建最佳资产管理功能。

     

    4. 微模块产品定义及系统组成

    微模块应用到数据中心大致归为以下两类:

    (1) 部分预制化数据中心:

    数据中心由预制化微模块(机柜系统、制冷系统、走线系统、监控系统等)与传统“现场施工”系统混合部署组成的微模块数据中心被称为“部分预制化数据中心”。

    (2) 全部预制化数据中心:

    数据中心由预制化微模块 (供电系统机柜系统制冷系统、走线系统、监控系统 等) 为单个独立封闭空间。模块被分成几部分送达现场,并重新拼接。需要外部配套基础设施的支持,比如发电机或冷水机组、高低压配电。

    * 註:此數據為中達電通試算與推估資料

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