企业较高、混合且可变的密度需要自适应的数据中心(二)数据中心

2018-01-11    来源:网络整理    编辑:采集侠
摘要:现如今,客户们比以往任何时候对于服务供应商如何交付产品和服务都更为关注。他们期望获得便捷、个性化、高速、高效、无缝、易用、真实和肯定的服务。并期望随时随地的

摘要:现如今,客户们比以往任何时候对于服务供应商如何交付产品和服务都更为关注。他们期望获得便捷、个性化、高速、高效、无缝、易用、真实和肯定的服务。并期望随时随地的进行互动——这意味着数字化和移动化技术将进一步发展。  


IT与数据中心断开连接的后果

在我们所描述的环境中,企业需要一个数据中心,可以:1)支持动态的工作负载;2)支持越来越高的密度;3)支持并行运行一系列密度的服务器。 在一定程度上,企业已经能够在传统数据中心内实现这些目标,但却只能以高成本的冗余能力及效率低下的能源/水消耗为代价。

冗余的电力和空间容量(资本支出效率低下)

传统数据中心以静态密度进行配置。空间布局以及电源和冷却系统设置为能够支持每平方英尺的既定密度,并且改变占用空间可支持的密度需要重新配置布局,包括电源和冷却系统设置。在很多情况下,传统的数据中心可能有可用的地面和机架空间,但没有剩余的电力或冷却; 或者具备电力和制冷能力,但却没有剩余的空间。

因此,考虑到IT创新的快速增长和需求的指数增长,未来的空间、功耗和冷却散热的增长,传统的数据中心运营商必须进行过度配置。这允许未来的垂直和/或水平的可扩展性,但这也意味着通常会造成数据中心很多年的时间未充分利用。这将导致显著的资本成本低效率;未充分利用的数据中心的单位计算成本非常高。

大多数数据中心可以支持高密度的服务器,但确保不会产生过热的唯一方法是将机架半填充或分开。这两种方法都会造成容量能力的冗余,数据中心的效率显著下降,并且是造成基础设施利用率低下的主要因素。事实上,典型的企业基础设施利用率是30-40%。

比如,一处占地面积333平方英尺的数据中心设置的电源和冷却配置能够支持每台机架4.5千瓦——共计约50千瓦。现在客户希望运行更高密度的服务器,每台机架9千瓦。实现这一目标的唯一方法就是在不重新布局的情况下(基本上是重新开始),将每台机架填满一半,或者将机架分开,以便在333平方英尺的占地面积内保持总密度达到50千瓦。

通过扩大占地面积来提升密度也会导致需要进行昂贵的整合工作。 用户不得不对他们的数据中心占用空间进行“碎片整理”——这是在以静态密度配置的数据中心所面临的一个重大挑战。

提高基础设施的利用率能够带来多大的区别呢?一个很大的区别——甚至比提高能源效率还要大。例如,如果我们提高能源效率,使PUE从1.5下降到1.15,则这将节省24%的成本。而如果我们将基础设施利用率从30%(典型的企业级)提高到85%(典型的超大规模级别),则可以将成本降低65%。要清楚的是,能源效率也是至关重要的,这里的重点不是唯一重要的指标。

能源和水(OpEx)利用的低效率

由于传统的数据中心无法支持动态的工作负载,因此数据中心运营商们必须像IT负载一直处于高峰一样来配置并运行数据中心基础设施。

这使得数据中心可以支持高峰期的工作负载,但这也意味着数据中心在一些时候(如果不是大部分时间的话)会存在严重的利用不足。这就会导致由于传统的数据中心基础设施不能在低负载下有效运行,因此造成能源和水资源的利用效率低下(由此产生对成本的影响)。

数据中心对于需求的响应需要具有适应性——高密度、混合密度和可变密度

要避免IT与数据中心之间的脱节,数据中心必须变得更加具有适应性。在没有过度配置的情况下,支持更高密度和越来越动态的计算负载,即使在数据中心功耗剧烈波动的时代,可扩展性也不会过度配置,这要求数据中心必须为IT部门提供IT所必需的:自适应。

如何支持高密度,混合密度和可变密度

在这个被软件所吞噬的世界里,工作负载每天都在变化,而且商业模式也变得非常动态,故而企业需要能够处理动态功耗和动态密度的数据中心。因此,从冷却角度和电气的角度来看,企业所需要做的是确保其传统的静态系统是动态的,能够处理不同的密度以及可变的能耗(传统的数据中心基础设施是静态的,不同于高度可变的工作负载)。

支持高密度,可变密度或混合密度指的是数据中心的冷却系统具备处理高密度服务器所产生的所有额外热量的能力。为了创建一处能够在1 kW到50 kW之间动态运行的数据中心,企业需要从根本上重新思考数据中心。由此催生了一些新的方法的诞生。数据中心的散热问题实际上是一个将热量移出数据中心的问题。

相关服务供应商的排热系统能够响应数据的变化,支持同一排机架内的高密度,混合密度和可变密度。其冷却系统可以处理比典型的系统更多的散热,因为其系统不是强迫冷空气进入数据处理大厅,而是从散热器与服务器机架紧密结合的地方去除热量。进而解决了高密度,可变密度和混合密度的挑战,无需专业的、昂贵又高风险额冷却基础设施(需要由企业的设备供水)。

某些供应商的冷却平台在10%至100%的负载下具有一致的能量消耗,并能够对高度可变的空气要求作出响应。系统是实时动态的,基于服务器负载上下起伏。变速风机和变频驱动(VFD)泵允许流量响应不断变化的负载。这类系统在服务器匝道升级时与服务器的空气流量相匹配,帮助服务器风扇降到最低水平。这降低了临界负载,并在规模上节省了大量的功率,减少了对于空气流量的要求。

此外,相关的供应商一直在开发和部署基础技术,使数据中心能够动态调整和防止频率的不平衡。

通过设计的冷却设施可以轻松实现垂直调节密度。以333平方英尺的数据中心为例,最初配置为支持每台机架4.5千瓦,客户希望运行更高密度的服务器:每台机架9千瓦。 额外的电源可以通过机架顶部的母线槽安装在机架层面。

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