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模塊化:下一代數據中心的基石

  • 發表時間:2021-01-01 07:29:30
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為了滿足下一代數據中心對自動化、智能化以及高效節能等方面的需求,數據中心需要從基礎設施的部署及運維管理等多方面著手。

在IT云化的過程中,數據中心是基礎。云計算要求計算、存儲及網絡資源松耦合,模塊化程度和自動化程度都較高,同時具備綠色節能等特點,而這一切首先依賴于一個高效的數據中心基礎設施,一旦離開了數據中心這一基礎設施,云計算真的就成了浮在空中的云了。

在為云而生的新一代數據中心中,基礎設施不再只是簡單地提供風、水、電以及網絡,追求的也不再是單純的節能環?;蛘吒呖煽亢涂捎?,除此之外還要滿足云計算對自動化、智能化的需求,這就對數據中心的部署和管理提出了新的要求。要適應這些需求,模塊化數據中心就成為必然之選,相應的,數據中心的管理也從傳統的動環監控轉向IT與基礎設施統一管理的DCIM。

從模塊化UPS到集裝箱式數據中心

傳統的數據中心建設通常要很長時間,長則一兩年短則大半年,在市場競爭日趨激烈的當下,人們越來越難以容忍如此長的建設周期,模塊化數據中心正是解決這一問題的有效辦法之一。

模塊化數據中心是按照“高可靠、高效節能和整體快速部署”的建設理念來構建的新一代數據中心基礎架構的解決方案,是專門針對云時代數據中心的需求而提出的。在云時代數據中心趨于大型化和超大型化,資本投入龐大和運營成本驚人,同時,其承載的應用越來越多,對可靠性要求也越來越高,模塊化數據中心通過工程產品化、設計標準化和模塊化疊加等方式,十分有效地解決了這些問題。

從技術演進上來說,模塊化數據中心源于模塊化UPS,而模塊化UPS的出現源于傳統UPS的不足。長期的應用實踐已經證明傳統UPS的一些弱點。比如,為保證可靠性,傳統UPS一般采用“1+1”或者“N+1”的并機,前期投資高;其次,傳統UPS可擴展性差,往往從一開始就要基本部署到位,投資浪費嚴重;第三,由于傳統UPS部署是一步到位,而前期工作負載不足,導致實際能效大大低于設計能效。

相比較而言,模塊化UPS冗余度好,能支持邊成長邊投資,投資省,同時能效高,因此從一上市就受到用戶歡迎。而模塊化數據中心在模塊化UPS的基礎上又向前邁出了一大步。其在UPS的整流、濾波、充電等器件集成化和模塊化的基礎上,還實現了與制冷系統、電力分配系統以及機柜系統的集成等。這使得模塊化數據中心能實現更高級別的可擴展性、高可用性、高能效以及統一管理。比如,模塊化數據中心可以支持數據中心級別的“邊成長邊投資”,也就是可以隨著IT需求的增加逐漸新增電源模塊、空調系統、電力分配系統,因此可以將投資推遲到真正需要的時候,以避免浪費。當然,邊成長邊投資不只是可節省投資,它還有助于提高數據中心的能效。因為傳統數據中心通常會一步到位,而數據中心的負載一般有一個增長過程,初期很低,對傳統數據中心而言低負載往往意味著低能效。

模塊化數據中心4大核心價值

目前,市場上主流的UPS設備供應商和數據中心解決方案供應商都已經提供模塊化數據中心解決方案,如施耐德電氣的英飛和艾默生網絡能源的SmartAisle,都是模塊化數據中心的代表。另外,還有一些互聯網公司自己在研發這類產品,比如騰訊的微模塊數據中心也屬于這一類。

在市場上,模塊化數據中心可以以不同形式出現,比如,當前很流行的微模塊數據中心其實質也就是模塊化數據中心,而集裝箱式數據中心更是將模塊化推向極致,它在快速部署的基礎上又實現數據中心整體的移動化,非常適用于一些災害或者應急場景。

在我國已有不少數據中心開始采用模塊化數據中心的建設模式,有的甚至步子邁得更大,采用預制模塊化的方式。比如,深圳云基地2013年建成的位于鹽田港現代物流中心的數據中心就是采用當下流行的預置模塊化技術。在該數據中心的建設過程中,其電力、制冷、通信電纜以及相關的環境監控等都預先部署在一個框架上,類似積木,預先完成測試,然后將這個框架直接部署到數據中心,這樣數據中心的建設就如同搭積木,從而加快部署。得益于這一建設模式,深圳云基地的這個數據中心從工人進場到交付,前后只有3個月,同時節能效果也相當不錯,其PUE值都可以達到1.5左右。

歸結起來,模塊化數據中心可以為用戶帶來四大核心價值:第一,高可用性,即通過工程產品化,實現整體設計和交付,避免系統問題;其次,智能控制,其智能監控、智能管理、智能供電和智能制冷的運營方式,保障了對IT環境的智能控制;第三,高度集成化、一體化,可以一站式服務,從而實現快速部署和在線擴容,保障客戶業務連續運行。第四,降低TCO,也就是分期投入,減少建設成本,同時在占地和運維成本上都有30%以上的節省。

自動化與智能化

模塊化數據中心為數據中心的快速部署和高效節能奠定了一個良好的物質基礎,但在具體的管理和運維上,特別是在自動化和智能化方面,則要依賴于配套軟件,也就是DCIM(數據中心基礎設施管理軟件)。

在云計算時代,IT設備和負載的變化已經成為常態,而IT設備和系統每一點改變(包括新增設備、撤出設備等)都會影響到基礎設施,這也就意味著,需要根據IT系統和設備的變化不斷改變基礎設施的供應能力,包括空間、制冷和電力供應等。比如,在已經虛擬化的IT環境中,當把虛擬機(VM)從一臺物理計算機遷移到另一臺物理計算機的時候,必然會帶來后一臺服務器用電和制冷負荷的增加,此時就需要實現IT系統和基礎設施管理的整合,來為該VM找到最合適的服務器。

DCIM的出現在一定程度上解決了上述問題,DCIM的最大賣點就是要打通IT管理與基礎設施管理之間的聯系,這樣做的好處顯而易見:首先,把原本彼此緊密相關的信息集成到一起,顯著降低了數據中心的管理和運營成本、節省時間,并能基于這些信息做出更合理的決策;其次,能夠更好地利用現存的IT和基礎設施資源,優化數據中心的性能,提高可用性。

同時,DCIM通過集成數據中心基礎設施和IT設備的管理,極大地滿足了云計算對于自動化和智能化的需求。以虛擬化技術為例,雖然虛擬化技術的應用可以提高IT設備的利用率,但是,虛擬化應用的同時帶來了另外一個問題,就是讓我們預測對物理設施的需求更難。折中的辦法是有時不得不為之預留更多的電力、空間、制冷和計算能力,這又導致了利用率的降低。

而有些DCIM軟件平臺能對數據中心建模,這樣能提前預測所有變更的影響,包括服務器之間遷移虛擬機或者在房間里增加機架,比如,艾默生網絡能源的DCIM軟件Trellis就具有這種功能。另外,Trellis除了可以監控整個數據中心的各種設備,還能洞悉各個系統相互之間的依存關系,從而整合IT系統和基礎設施的相關信息,形成一個類似閉環的控制系統,就如同一個具有自我調節功能的生態系統一樣,它不僅知道數據中心每個元素的當前狀態,還知道這些元素一旦改變會對其他元素造成什么影響。有了這些統一和完整的信息,數據中心管理者就可以獲知數據中心的真實狀況,從而自信地做出決策并采取相應的行動。

與之相似,施耐德電氣的DCIM軟件StruxureWare數據中心管理平臺可以讓虛擬機在感知物理基礎設施狀態以后,遷移到一個更安全的基礎設施上(包括足夠的電力供應和足夠的制冷能力等),從而提高可用性。

值得一提的是,DCIM已經成為一種數據中心領域新的熱點,在市場上也出現了諸多此類軟件,除了來自艾默生網絡能源的動態基礎設施優化平臺Trellis,以及施耐德電氣的StruxureWare之外,還有很多UPS廠商、KVM甚至管理軟件廠商都推出了這樣的軟件,比如CA。各種軟件可能在功能上有所差別,但它們都致力于通過集成數據中心的基礎設施管理與IT設備管理,來改進決策的效率和準確性,并降低管理成本并優化數據中心的運行效率。

軟件定義數據中心

談到下一代數據中心就不得不提軟件定義,盡管這個詞在大多數時候是指的是IT設備的軟件定義。

可以說,今天“軟件定義”正在橫掃整個IT產業,顛覆包括服務器、存儲、網絡等在內的數據中心等傳統IT基礎設施市場,尤其是數據中心市場,而相關IT廠商正在調整,并在新的市場找到自己的位置。

根據較早提出軟件定義數據中心的VMware給出的定義,軟件定義數據中心是指讓數據中心完全自動化、策略驅動、高效率、真正按需提供。VMware認為,在一個軟件定義數據中心,所有基礎設施都要虛擬化,并將虛擬計算擴展到所有應用;其次,還能根據應用需求實現存儲虛擬化和虛擬化網絡,以提高速度和效率;第三,管理工具要實現自動化。

很顯然,軟件定義數據中心需要數據中心基礎設施的支撐,上面所提的管理工具也包括DCIM。因此,我們越來越頻繁地看到DCIM軟件在與云計算平臺進行合作和集成。比如,StruxureWare就與VMware的vCenter實現了整合,從而實現了更科學的虛擬機調度。

毫無疑問,在未來數據中心整體走向“軟件定義”的時候,基礎設施也必須適應這種變化,從這個角度說,軟件定義數據中心基礎設施也是必由之路。

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