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鸟覆危巢好词

时间:2017-07-13 05:07:18来源:网络收集Tags:     ()

中国工商银行股份有限公司数据中心(北京) 李崇辉

如今,在云计算和大数据应用促进下,银行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,如何克服传统数据中心建设周期长、能效不高、架构复杂、灵活性和扩展性有限等种种弊端,合理利用集装箱式数据中心等新技术,构建高可靠、灵活扩展、高效的数据中心基础设施,是目前金融业普遍关注的问题。按照市场调研机构IDC数据中心趋势研究人员Michelle Bailey的说法,"庞大的、整体的数据中心已经过时了”,而模块化的模式有望在未来5年内成为建造数据中心的"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模块化数据中心,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。

笔者就金融业数据中心机房建设中如何使用模块化理念和各类模块化机房新技术及产品在金融业机房建设中的应用等问题进行探讨,以期在新建、改造金融业数据中心机房时作为参考。

一、金融业数据中心机房现状和问题

1.金融业数据中心分类ICTresearch将中国金融领域数据中心按照面积划分为三类:小型数据中心、中型数据中心、大型数据中心。其中,小型数据中心主要指银行领域的分行、支行、营业网点机房等;保险行业的营业网点和省级数据中心;证券公司的营业网点和省级、地区级机房等。中型数据中心主要为小规模金融机构的总部或者大规模金融机构的地区性数据中心等。大型数据中心一般为金融机构的总部数据中心、灾备中心、后台中心等。

2. 金融业数据中心机房建设中存在的问题

基于现有资料分析,商业银行主要是自主建设和管理数据中心。传统商业银行数据中心建设大多只注重安全性、可靠性,而对数据中心的能耗、环保及效率认识不足,或者没有对数据中心的节能、降耗和运营成本等进行综合考虑。传统银行业数据中心机房不绿色、不节能主要集中在以下两方面。

(1)过渡规划和生命周期成本问题

许多银行业机房面积、供电、制冷系统采用"一次到位”的方式进行设计,大型商业银行数据中心建筑面积动辄达十几万平方米,报装电力容量十几万kVA,最初装机运行时,设备的实际负载率仅为百分之几,五年预计负载率增加到设计容量的80% 左右,而实际负载率只达到设计容量的30% 左右,存在过渡规划和环境动力设备利用率低下问题。

(2)环境动力设施自身效率低下问题

传统银行业为了确保机房运行安全,普遍参照"电子信息系统机房设计规范(GB_50174-2008)”中A、B、C 类机房进行建设,无论业务量大小、设备数量多少,基本按照行政区划或单一模式进行分类,按照统一标准进行机房规划和设计,造成机房建筑成本增加,机房使用率低下;同时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,对于传统的未刻意做节能设计的数据中心,整个供电系统的效率不足75%。

因此,金融业数据中心建设,既要使数据中心保持高可用性特点,高效地、安全地运营;又要使数据中心尽量降低能源消耗和运行成本,具备灵活的扩展能力,以应对多变的业务需求及未来的不确定因素。如何在"开源”与"节流”的平衡中把握好数据中心建设规划,需要开启一种全新的思维模式。模块化数据中心带来了全新的可管理性和效率,通过容量扩展可以满足传统数据中心的需求,因此模块化数据中心已经逐渐成为满足不断增长的业务需求的解决方案之一 。

二、模潜江哪家癫痫医院好块化数据中心定义和优势

1. 模块化数据中心的定义

所谓模块化数据中心是指每个模块具有独立的功能、统一的输入输出接口,不同区域的模块可以互相备份,通过相关模块的排列组合形成一个完整的数据中心。模块化的形式有很多种,可以是设计方法和理念,也可以是产品。在模块化设计方法上,包括在空间布置上采用模块化设计,同时数据中心各功能系统上也采用模块化设计,在建造时可分模块、分楼层、分期建设。在产品形式上,数据中心模块化有几种形式:模块化产品、微模块(Micro Module)和集装箱式数据中心。其中,模块化产品以模块化UPS、模块化精密空调、模块化布线等为代表;微模块以机柜微环境为典型,指以若干机架为基本单位,包含制冷模块、供配电模块以及网络、布线、监控、消防在内的独立的运行单元,该模块全部组件可在工厂预制,并可灵活拆卸,快速组装;集装箱式数据中心可以认为是一种标准化的、工厂预制和预测试的大型模块化数据中心产品和解决方案。

2. 模块化系统的优势

(1)模块化系统是可扩展的:模块化的基础设施可以根据当前的IT 需求进行部署,并且能在以后根据需要添加更多组件。这将显著降低总拥有成本。

(2)模块化系统是可更改的:在系统中可通过模块的重新配置,为满足不断变化的IT 需求提供极大的灵活性。

(3)模块化系统是可移植的:在安装、升级、重新配置或移动模块化时,独立组件、标准接口以及易于理解的结构既节省了时间又节约了资金。

(4)模块化组件是可替换的:发生故障的模块可以被很容易地换下,以便进行升级或修理,而且通常无需停止系统运行。

(5)模块化可提高故障修复的质量:模块的可移植和可插拔特性使得很多工作可以在工厂进行,既包括交货之前( 如配电设备的预先布线),也包括交货之后( 如电源模块的修理)。从统计学角度上分析,同样的工作在工厂内完成相比在现场操作,在性能降低、降容使用和再故障率等方面要低得多,例如,与在现场修复的UPS 电源模块相比,在工厂修复的模块在引起断电、发生新的故障或无法恢复到满负荷工作状态方面的概率要低上千倍。

(6)在能耗方面,模块化数据中心可以通过集中管理来控制能耗,并提高设备的利用率,由此减少资源消耗。同时,由于优化了冷热通道封闭机架内电源线与数据线缆路径、服务器部署安装、模块内气流组织等机构,模块化数据中心的PUE 值也得到了极大的降低。

下面对典型的模块化产品进行介绍。

三、模块化UPS

由于UPS 行业多逆变并联技术得到高速发展,技术手段克服了高频半桥逆变器的直流分量输出,大幅度提升了逆变器的并联数量,从而使模块化UPS 获得了市场普及的机会。

模块化UPS 有着在线扩容、提供冗余、在线维修维护等优势,能采用N + X 并机模式获得冗余,可节约投资成本,节约维护成本,占地面积小,无论从哪种角度考虑,模块化UPS 都比传统UPS 更安全,有更好的性价比。模块化UPS 结构如图1 所示。

四、一体化柜式机房解决方案(微模块机房)

微模块以机柜微环境为典型,以1 个19 寸标准机柜或若干机架为基本单位,包含制冷模块、供配电模块以及网络、布线、监控、消防在内的独立的运行单元,该模块全部组件可在工厂预制,并可灵活拆卸,快速组装。

微模块机房以"机柜就是数据中心机房”为理念,一体化柜式机房解决方案以机柜为基本单元,将供配电系统、散热系统、制冷系统、布线系统以及监控管理系统等各个管理单元制定独立的模块,集成到机柜平台之上,为信息平台建设提供了完整的基础架构解决方案。一体化柜式机房可满足1kVA~20kVA IT 设备用电需要。

对于具有几个服务器或网络机柜的使用场合,可以将动力配电、模块化UPS、行级精密空调和监控系统、消防系癫痫病会导致患者抑郁吗统、漏水检测等整合为一体化机房产品。

一体化柜式机房具有防尘、节能、省空间、减噪、屏蔽电磁辐射、人工智能等优点。传统解决方案和一体化柜式机房解决方案比较如表1 所示。

五、集装箱式数据中心

1. 定义

集装箱式数据中心是指将机架、制冷系统、配电柜、灭火系统、安防和监控,甚至UPS、发电机等数据中心基础设施部分或全部集成到一个标准货运集装箱(20 英尺或40 英尺)内,从而构建一个高度集成、多功能用途的数据中心。

2. 集装箱式数据中心发展状况

2006 年SUN 公司在全球推出了第一个集装箱式数据中心——"黑盒(Black Box)”,构建了一个高度集成可移动的数据中心,引起业内普遍关注。2008 年之后,IBM、HP、Cisco、Oracle、Dell、SGI 等国外厂商、华为、云立方、天地云箱、中金富捷、浪潮、中兴、世纪互联等国内厂商相继推出涵盖全部集装箱模块的整体解决方案;施耐德、艾默生推出了电源动力箱、制冷系统箱等专业产品。

2010 年以来,微软的芝加哥数据中心(拥有150 个集装箱)、Google 在比利时的数据中心、Facebook 位于俄勒冈的数据中心等都采用集装箱模块进行建设,2011 年3 月,一家总部位于美国凤凰城的IDC 运营企业i/o Data Center,在新泽西州采用自产的集装箱式模块构建了世界上最大的模块化数据中心(超过8 万平方米)。

由于集装箱式数据中心具有快速部署、运营成本低、支持滚动式扩容、应用范围广等特点,业界应用越来越多。

3. 一体化(All-in-one 式)集装箱

一体化集装箱即一个标准集装箱内集成所有的基础设施,如机架、配电柜、UPS、蓄电池、空调、消防、安防和监控系统,甚至包括备用发电机。一体化箱就是一个完整的风冷式的数据中心,用户只要将其接入市电,连通运营商的宽度网络,就可以投入使用。

一体化集装箱受空间尺寸限制,容量密度都不会太高(一般可以安装10 多台服务器机柜,放置100kW 左右服务器设备),最突出的优势:一是"快”,从生产到安装调测完成,不超过8 周时间;二是"简单”,运输、安装、维护过程简单可靠;三是高移动性,其为标准海运集装箱,适合野外勘探、军事演习等移动场景。

4. 集群式集装箱

集群式集装箱即由不同的箱体形成制冷、供配电、设备安装等功能模块,进行灵活组合应用。

5. 集装箱式数据中心模块组成

集装箱式数据中心其实是由不同的基础设施子系统组成的,这与传统的数据中心并没有本质上的区别,目前一个成规模的集装箱式数据中心可以由4 种集装箱式设施模块组成。

(1)集装箱式IT 设施模块。包括采用冷热通道布局的机柜系统、机柜配电、机房空调或机房空气处理单元(风机盘管)、用于采集机房温湿度和压力的数据传感器、照明和消防系统等。集装箱式IT 设施模块通常采用ISO 标准货柜,一个40 英尺的普通集装箱能够提供800~1000U 的机柜空间。以此计算每个集装箱的IT容量可以达到150kW~400kW,在使用刀片服务器时功率可能更高。

(2)集装箱式电源基础设施模块。包括市电和柴油发电机接入的开关柜、UPS 系统、蓄电池组、配电柜以及为供电系统制冷的空调。

(3)集装箱式制冷基础设施模块。包括排热设备、热交换器、水泵和控制系统。集装箱式制冷模块多采用带自然冷却功能的风冷冷机,因为风冷冷机的尺寸和功率段比较适合用于集装箱装备和模块化部署,其能效也较优。

与风冷空调相比,采用风冷式冷水机组+ 水冷空调方式具有更高制冷效率,可以支持更高的机架功率密度,是比较理想的选择。

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(4)集装箱式发电机组模块可以作为可选备用电源, 包括柴油发电机、油箱和开关柜等。

六、两种数据中心优缺点对比分析

1. 传统数据中心存在的问题

(1)设计时考虑尽可能延长生命周期,整体拥有成本的压力(CAPEX)居高不下,财务压力大。机房和场地在设计时需要考虑5 年甚至更长时间的IT 总需求,无法按照业务的实际需求进行扩展,基础设施有较多的空置,在设计配电系统以及UPS、供暖、通风和空调设备时往往都留下很大的冗余量,造成了严重的成本浪费。

(2)制冷效率低,电费支出居高不下,数据中心运营成本(OPEX) 高。

(3)数据中心适应用户需求的能力不够敏捷。

(4)数据中心建筑与IT 规划耦合,规划难度大。

(5)传统数据中心都要经过空间租用、土地申请与审批、机房建设、硬件部署等周期,交付周期长,现场质量难控制、现场管理难度大。

2. 集装箱式数据中心优点

(1)工程定制、快速部署

模块化数据中心可以非常迅速地部署完毕,传统土建建筑被轻钢结构化厂房或仓储库房所代替,建设周期通常只需要几周时间;相比之下,建造传统的数据中心通常需要几个月,甚至几年。同时采用模块化集装箱产品,产品质量可以得到充分保障。

(2)成本低

成本低廉的建筑材料和建筑方法为采用集装箱式数据中心和预制单位的用户降低了成本。在一些国家或地区,采用者还能享受税收和监管方面的优惠。混合型客户(在传统的数据中心里使用集装箱式数据中心)与其他数据中心共享数据中心空间,因而节省了费用。

(3)绿色节能

集装箱式数据中心采用工厂级制造,其内部结构更加紧凑,对冷热通道全部进行封闭,具有较高的制冷效率。

(4)易于扩展

如果需要,可以添加更多的空间,其表现为添加集装箱数据中心、预制单位或建筑面积。

3. 集装箱式数据中心的缺点

(1)耐用性差

集装箱式数据中心和预制的模块化数据中心能在多大程度上经受时间和天气的考验,目前还是个未知数。

(2)服务可用性低

为放置在边远地区的集装箱式数据中心和预制单位提供水电和网络资源的难度大、费用高。

(3)缺乏工作空间

大多数模块化数据中心,特别是集装箱式数据中心,其设计是用来容纳设备、而不是容纳人的。

(4)被厂商锁定

许多模块化数据中心产品要求只能使用特定厂商的硬件或解决方案。

(5)安全性差

孤立的集装箱式数据中心或预制单位比普通大楼更容易被闯入或捣毁。

因此,集装箱式基础设施模块的应用也受到一些条件的限制。例如,基础设施模块和室内数据中心的距离、物理风险、尺寸限制因素、人员舒适性、法规要求和运输等都有可能成为制约条件。一般每个集装箱货柜自重3~4 吨,加上内部的IT 设备和机柜其总重量达20 吨左右,集装箱的运输和部署需要较大的间隙和空间来完成,且对楼体有承重和布局要求,因此不适宜于进入多楼层或高层建筑物。所以在考虑使用集装箱式基础设施模块时,应考虑这些因素。

4. 两种数据中心比较

传统数据中心与集装箱式数据中心比较如表2 所示。

七、集装箱式数据中心应用场景

1. 小型机房建设

在传统方式下,中小型机房建设常常利用办公楼的部分空间,存在着建筑承重不足,建筑设计不合理等不利因素,且存在工期长、施工质量得不到保障、后期运营成本高、运行维护复杂南昌癫痫医院哪家比较好等问题。因此,一体化集装箱式数据中心是一个理想的选择。在租赁场地上运行的数据中心,为方便以后搬迁,一体化集装箱式数据中心也是一个理想的选择。

2. 移动数据中心部署

在一些特殊场合,如海洋科考、油气勘探、军队野外作业等可以使用以发电机为电力的一体化集装箱式数据中心。

3."按需扩容”的超大型数据中心

适用于时间紧迫的新建项目、寻求经济快速的方式为客户提供"分阶段可重复”部署的外包服务商、IDC外包运营商和业务增长较快的IT 企业。如Google 是采用集装箱式IT 设施模块的最典型的代表,据Gartner 数据显示,Google 拥有约100 万台服务器,每季度部署的服务器达到10 万台,因此采用集装箱式的大规模部署对Google 来说是最合理也最经济选择。

4. 搭配传统的混合建设方式

对于超大型数据中心,可将传统机房和集装箱式IT 设施模块两种部署方式混和使用,来满足现在和未来可能发生的业务需求。采用集中建设配套的动力设施,如配电间、UPS 电池间、发电机室、消防气体钢瓶间等。如eBay 公司2012 年初完成的一个大型数据中心项目,其位于美国亚利桑那州的两层数据中心设施中一层为传统IT 机房,二层为办公区和储物间,楼顶部署多台40 英尺集装箱式IT 模块设施,总容量为6MW。

5. 市电接入容量有余,但内部缺乏电源和制冷容量或空间的数据中心

在很多IDC 数据中心,业务发展迅速,机架空间消耗殆尽。这些数据中心当初建设时申请的市电用电容量还没有用满,仍然存在剩余电力,但由于建筑空间限制,已没有空间用于扩容。在这种情况下,可以在室外利用集装箱式数据中心模块进行扩容,既消化了剩余电力,也充分挖掘机房的潜能,提升IDC 业务运营能力。这种情况可以采用一体化集装箱,也可以采用IT 箱、电源箱和制冷系统箱的综合解决方案。

对于有的大型数据中心,机房服务器空间有余量,而最初设计的配套环境动力设施不足,需要扩容但缺乏配套空间时,如配电间等附属设施空间不足,可以采用电源集装箱、空调集装箱模块作为配套支持。

综上所述,在不能使用集装箱式IT 设施模块时,"砖石混凝土”结构的传统机房仍然是非常有效的方案。而在传统机房中同样可以实施模块化,这种IT 模块的大小可以依据业务需求来制定,既可以是以一个或几个机柜为单位,也可以是两行机柜组成的机柜集群POD 为单位进行部署。

八、模块化在金融业机房建设中的应用

模块化数据中心设计在金融行业部分大、中、小型数据中心都有应用前景。

对于新建的金融业大型数据中心,模块化数据中心建设理念已经被普遍采纳,从设计、建设、运行都应该按照模块化思路和方法进行。对于原有数据中心,如果建设时申请的市电用电容量还没有用满,仍然存在剩余电力,但由于建筑空间限制,已没有空间用于扩容,在这种情况下,可以在室外利用集装箱式数据中心模块进行扩容,既消化了剩余电力,也充分挖掘机房的潜能。

对于设备用电量小于100kW 的分行机房建设,由于常常利用办公楼的部分空间,存在着建筑设计不合理、建筑成本高等不利因素,且存在着工期长、施工质量得不到保障,后期运营成本高、运行维护复杂等问题,可以采用一体化集装箱式数据中心,只需要简单的满足承重要求的毛坯房或者安全控制有保障的户外就可以安装。

对于业务处理中心、营业网点机房可采用一体化机柜式微模块建设方案,供电系统可采用机架式或模块化UPS,可以根据供配电功耗以及冗余等级的需求进行配置;制冷系统采用行级精密空调机组,制冷量根据系统的总功率大小和冗余等级进行匹配配置,整套系统采用密封式气流管理,冷通道及热通道均封闭,将机柜、配电、制冷、安防、消防等统一监控起来,由上级行实现远程集中监控,可以节约维护人力。

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