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模块化数据中心建设创新工程!

同时ICT reaearch分析了模块化数据中心高速增长的主要原因:

  1、 多政策出台带动模块化数据中心应用。2013年,工信部联合国家发改委、国土资源部、电监会、能源局等国家5部委联合发布《关于数据中心建设布局的指导意见》。该意见从数据中心选址、规模规划、能效指标、新技术应用等方面对数据中心的建设提出了指导性意见。随后,工信部发布《关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》,同时《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》中重点提出对数据中心建设中能效指标、新技术应用方面的重视。而模块化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,模块化数据中心进入快速增长阶段;

  2、 机房设备厂商倡导模块化数据中心理念。国家的政策环境吸引数据中心基础设施厂商和UPS厂商进入到模块化数据中心市场竞争中,主要厂商都在倡导模块化数据中心的理念,并发布相关产品。在模块化数据中心异军突起的华为,凭借其行业的客户积累,以IDS系列模块化数据中心产品,获得多行业的认可,市场表现尤为突出;

  3、 产品优势吸引用户选择和建设模块化数据中心。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成本。这在很大程度上加重企业运营的负担。模块化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。模块化数据中心能够进行快速扩展,并允许在远程办公地点、临时工作地安装部署。在安装部署时,只需提供电力保障、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。

  何谓模块化?模块化为何能够带来如此的便利性?其实模块化并不是数据中心基础设施建设提出的概念,大家熟知的乐高玩具、宜家家居就是我们生活中两个典型的模块化典范。

  模块化核心就是两个概念,拆解以及组合(或是叫解耦与融合)。所谓拆解即是将复杂的系统功能解耦(含软硬件系统),让独立的功能单元极致简单。通过标准的架构设计,实现部件简易组合,降低硬件的维修复杂度,故障即更换部件,从而最终降低系统的复杂度。比如计算机的主板,CPU,内存,扩展卡;比如模块化UPS的功率模块,旁路模块,控制模块;比如网络的七层协议等等;所谓组合,就是按照特定的用户功能,将模块化的部件进行预制化组合,实现一站式打包式交钥匙方式交付。比如我们熟知的整体浴室,整体厨房;比如数据中心微模块,集装箱建设模式,让最终使用用户高枕无忧。纵观数据中心基础设施模块的几种模块化模式,从大到小颗粒度越来越细,从基于园区的模块化,基于主机房的模块化,基于微模块单元的模块化、基于机柜级的模块化、逐级不断发展。模块化核心解决的问题:

  1、 保护投资:适应大数据时代业务高速发展以及业务的的不可预知性,保障数据中心建设的投资成为投资者关注的首要问题。即避免初期的过度投资,又要保证数据中心可持续、可扩展的能力,实现生命周期按需部署、按需扩展、按需更新的整体要求;

  2、 简化过程:传统的数据中心建设从早期咨询可研招标、分析,到高层设计招标、详细设计、确定选型、部件招标、工程总包分包招标、现场施工、现场调侧以及验收是一个繁冗复杂的过程。模块化通过子系统打包、预制的方式,大幅简化整个建设过程。

  3、 保障质量:一方面保障工程质量。与建筑土建的逐步解耦,将现场的各专项工程差异性转移到厂家的预测试、预制造、预集成;尤其未来高密的趋势,数据中心现场的热点控制更加需要厂家的预仿真,与测试。另一方面保障服务质量、提供厂家一站式的整体高效服务;

  ICT sesearch也指出,“数据中心整体解决方案的核心价值在于为客户提供“一站式”的产品和技术支持,避免进行产品分散购买、数据中心分散建设和分散管理模式等弊端。数据中心整体解决方案能有效大幅降低客户选型、采购和工程管理成本、缩短工程建设周期、在服务方面、能够为客户提供及时、完整和有效的一体服务。”

  目前提出模块化建设的厂家众多,不同的厂家模块化的理念也是百花齐放,百家争鸣。华为凭借以IDS系列智能微模块产品,将传统意义上面的数据中心基础设施工程解决方案产品化,在最新的ICT research发布的市场报告中,华为以14.6%的市场份额获得国内模块化市场排名第一的好成绩。


(数据来源:ICT research 2015 03)

  ICT research也指出,“模块化数据中心产品已成为数据中心行业发展的重要趋势之一,厂商和客户对模块化数据中心充满期待。然而,由于模块化数据中心处于发展初期,在产品标准、技术规范方面还不完善,产品的耐用性、兼容性需要不断提升、性能也有进一步的提升空间。同时 ICT research针对模块化数据中心的发展也给出了如下建议:一方面要不断优化和提升产品的耐用性,开放产品接口,提升模块化产品与其他厂商的兼容性,扩大产品的使用范围。另一方面、要积极参与和推动产品标准和技术规范的制定、使产品技术创新、产品研发有据可循。”

  华为在模块化数据中心建设一直秉承共建可持续绿色生态链的理念,积极同行业共建智能微模块建设标准,产品设计提供标准的架构和接口,同时兼容第三方设备的安装以及管理。

  模块化数据中心很好的解决了按需建设、按需扩展、按需更新的问题。但是数据中心的生命周期是10-15年,数据中心随着模块化建设方式的推广,缩短了数据中心建设时间,也带来了数据中心扩展以及更新的便利性。但是在数据中心持续的10年以上的运维、运营过程中,数据中心做为全球能耗排名第五的行业,如何降低能耗?数据中心大型化的趋势导致数据中心管理的设备海量增加,如何提升设备的维护与运营效率?是当前数据中心投资者以及CIO们核心关注的另外两大问题。

  众说周知,目前物联网、云计算、大数据分析技术高速发展,如何将这些技术在数据中心基础设施跨界应用,将是未来数据中心基础设施发展新的方向。

  华为依托自身在CT以及IT领域的技术积累,将传统的电力电子技术、温控技术与ICT的创新技术进行深度融合,提出“数字化、网络化、智能化”的创新理念,构筑未来的智慧数据中心。

  数字化:构建整个智慧数据中心高度可视可管的基础。

  数据中心基础设施做为传统行业,他的发展没有遵循让人怦然心动的摩尔定律。甚至关键设备的可管理,可控制参数也甚少,并且大部分数据中心基础设备还停留在人工巡检,通过仪表实际现场测量的阶段,很多设备还处于机械人工控制阶段。举个例子,数据中心制冷系统绝大部分的阀门控制还是通过人工机械操作,数据中心的电池备电系统还需依托人工拿着红外测温仪进行人工测量。这种依赖于人工经验以及素质的操作维护方式是无法应对未来自动运维发展趋势的。

  另外,传统基础设施的模拟控制方式无法实现设备的精细化控制以及管理。目前数据中心基础设施的变化也印证了数字化精细化控制带来的基础设施部件的高密高效化趋势,对于实际使用者带来的好处就是节约了能耗、节省了占地。比如:工频UPS到高频模块化UPS的演进,除了效率从传统的85%左右提升到96%以上,同时大大缩短了占地面积(同比容量占地节约50%以上)。空调从定频到变频的演进,实现制冷的无极调节。

  数字化同时让资产管理更简单,实现数据中心资产的高可视,可跟踪,可管理。资产管理的关键在于要建立一个实时、准确的资产信息库,能够跟踪资产信息的变化情况。而资产信息的采集准确性、录入准确性决定了整个资产信息库的准确性和可用性;但当前的主流方式是通过定期的人工资产盘点来获取,人工差错不可避免。智慧数据中心采用无线条形码、二维码或电子标签等技术,实现自识别、自发现,通过网管实现高效的存量管理,实时了解资产信息。

  网络化:让孤立的数字节点彼此联接、让孤立的各层级设备彼此联接、让孤立的数据中心彼此联接

  设备的数字化让设备具备了基本的感知基础,设备可以清楚量化的知道自己的状态。数字化只是提供了自我感知的基础,如何让数字节点彼此联接?让孤立的各层级设备批次联接?让孤立的数据中心彼此联接?这里的数字节点包含了设备内部的关键信息,也包括相互交互的设备信息,以及与之交付的环境信息。将物联网,互联网以及通信技术融合进基础设施是唯一之道。实现感知参数之间、设备之间、设备与环境之间的泛网络化联接;

  举个例子,通过物联网技术,让设备与环境温度,湿度,烟雾,水禁,门禁进行相互感知,制冷系统空调模块与冷水机组,泵,阀进行相互感知,甚至于业务负载相互感知。来提升整个数据中心的协同效率。再比如,典型的垂直行业,比如金融、能源等等行业,数以万计的分支网点,如果实现统一管理,运筹帷幄,网络化联接是唯一解决之道。

  随着数据中心的发展,未来数据中心将是一个分层分级的网元网络化管理,从全网来看,每个区域以及分支机构的数据中心作为独立网元;从单个区域看,每个智能微模块是一个网元;从单个智能微模块看,每个设备是一个网元;从单个设备看,每个感知参数是一个网元。形成“数据中心网”,未来统一的网络管理平台需要支持100万级测点管理甚至更高,一网知天下。管理层随时掌握全网数据中心运营情况,维护层随时掌握数据中心运行状态,实现网点无人值守,远程看护。

  智能化:基于数字化及网络化的大数据分析决策,构建数据中心基础设施的智能化,实现数据中心的高效运维运营。

  无论是数字化、还是网络化。只是提供了管理决策的大数据基础。数字化奠定了自我感知的基础,网络化提供了相互感知的基础。数据本身没有实际意义,必须基于大数据(交互的场景)的分析,给出智能化的决策才是根本。举个例子:如下三个心律数据,分别是50次/分钟,70次/分钟,100次/分钟。纯粹看绝对的数字你是无法判断哪个是正常,哪个是不正常。100次/分钟并不意味着心跳过速,如果测试的时候正好是刚刚运动结束,这次数据就是正常。做为实现智慧DC最关键的特性智能化特性,主要体现在:

  1、多层级协同节能

  针对数据中心基础实施,智慧数据中心的一个智能特征是通过系统或设备间的联动,相互协同,做到数据中心整体能效最优化。举个例子,首先来看看基础设施层(L1)与IT层(L2)的协同,我们知道,由于业务的变化,IT设备的负载率时刻在发生变化,能耗也会有较大的波动,那么通过CPU、内存等实时数据,结合历史数据,便可以预测业务的变化情况,时段性的物理关闭某些闲置的服务器,并适当的调整各级电源供应策略,相应关闭或休眠为这些服务器供电的电源模块,提高供配电效率。通过传感设备收集实时全面的服务器运行温度数据,精确计算并预测制冷需求,结合智能的空调设备(如行级直流变频空调),关闭或调低为这些服务器散热的风机或空调,提高制冷系统的效率。

  再来看看基础设施内部各设备之间的协同,比如对于大型数据中心,一般采用冷冻水末端空调配合机房外冷水机组的制冷方案,传统的做法中,空调末端与冷水机组之间是不实时交互的,冷水机组的调节是通过水温来进行传递的,而从服务器负载的变化到冷水机组的水温变化,中间需要经过很长的一个路径,这个变化是很缓慢和有时延的,所以传统的做法中,数据中心冷水机组的调节是很不及时和精确的,iCooling制冷系统(智能制冷系统)不但可以将整个IT设备负载变化情况及时反馈给空调末端,也可以及时反馈到冷水机组,使得制冷系统中耗能最大的冷水机组可以采取针对性的供冷策略,实现端到端的按需制冷,提升能效。

  不仅制冷系统可以实现协同,iPower系统(智能供电系统)也可实现供配电系统的协同,iPower可对整个供配电系统进行端到端精细化的管理,根据IT负载的需求,实行针对性的能效最大化的供电策略,iBattery可以对电池的状态、充放电过程进行精细化管理,在提升运维效率的同时,大幅提升供配电系统的能效。

 2、基于预测的可靠性管理

  传统的设备都是基于监控结果的故障上报方式,是一种基于结果的人工维护方式。随着数据中心对于可靠性要求的提升,传统的基于结果的故障维护方式将会大大延长设备的平均故障恢复时间,从而降低系统的可用度。另外,传统的故障上报方式往往比较粗狂,无法精准定位到故障源头,无法对众多的告警进行相关性分析,往往是大量的无用告警掩盖了真正的故障源头告警,给人工维护定位带来极大的困扰。有了数字化,网络化的基础,辅助智能化的分析手段,基于预测的可靠性管理变得尤为重要。举几个典型的例子,通过自动化的分析每个机柜的冷量、电量以及空间数据,在IT设备部署的时候就可以避免人为的过载或是出现局部热点。再比如,做为数据中心不间断电源保障的备用电池,基于剩余容量的寿命预测,提前识别以及发现提前衰减的个体电池,进行有效隔离以及更换,提升系统可用度。同时,基于故障告警链路的相关性分析,可以快速屏蔽无效告警,精确定位到故障源头,大大提升故障定位能力。

  3、大数据分析智能决策运营

  智慧数据中心采用网络化的思想设计,从全网角度思考,提供数据中心电信级网管平台,实现海量数据分析与处理,实现自动全网资源利用率分析,分析网点内各个数据中心的空间、供电、制冷、端口容量,提供全网范围内最优的业务部署建议。通过分析资产信息海量数据分析,生成关键报表以支撑数据中心的运维。如在租赁式数据中心中,可以结合资产信息数据库与CRM系统的客户信息,建立IT资产与租户之间的对应关系表;然后根据能效、空间的实时数据生成租户资产月度报表(包含用电量、空间占用、设备运维状态等),提供给数据中心业主进行ROI分析,或作为差异化服务项提供给各个租户,及时告知IT资产使用情况。

  未来的数据中心规模原来越大,业务上线速度要求也越来越快,模块化方式固然是解决了数据中心按需建设、按需扩展,按需更新的问题,但是在长达10-15的数据中心生命周期中,模块化仅仅是解决了数据中心“生下来”的问题,关键还需解决“养下去”的问题。基于“数字化、网络化、智能化”的智慧DC将是一个很好的解决方案,通俗的讲,“数字化”解决了自我感知、知己的问题;“网络化”解决了相互感知,知彼的问题;“智能化”则是解决了在知己知彼的基础上,如何让彼此协同优的问题。

  未来值得期待!

数据来源:ICT research 2015 03