在數(shù)據(jù)中心設計層面,，一個重要的趨勢是提高功率密度,。鑒于數(shù)據(jù)中心的空間限制，其需要更高效的運作,，以應對電力需求和成本的上升,，很明顯,，將每臺機架投入更多的資源是一個非常實用的解決方案。但是,，這一方案除了擁有其固有的好處之外,，提高功率密度也為一些數(shù)據(jù)中心運營商帶來了一些必須解決的問題和挑戰(zhàn)。

在數(shù)據(jù)中心設計層面,，一個重要的趨勢是提高功率密度,。鑒于數(shù)據(jù)中心的空間限制，其需要更高效的運作,，以應對電力需求和成本的上升,，很明顯，將每臺機架投入更多的資源是一個非常實用的解決方案,。但是,，這一方案除了擁有其固有的好處之外，提高功率密度也為一些數(shù)據(jù)中心運營商帶來了一些必須解決的問題和挑戰(zhàn),。

功率密度的趨勢

低功率密度往往等同于效率低下,。如此寶貴的空間資源僅僅由如此少的IT設備資源所消耗，同時其還需要消耗更多的設備維護成本,。位于圣克拉拉的高密度托管提供商Colovore公司的CFO兼聯(lián)合創(chuàng)始人本?庫格林指出：“當前,，典型數(shù)據(jù)中心的客戶部署的機架都是大約每臺機架8–12千瓦，雖然某些數(shù)據(jù)中心的密度要求更高,，但接近20+千瓦的現(xiàn)象在大多數(shù)進行大數(shù)據(jù)分析處理的密集型應用程序來說仍然是罕見的,。但與此同時，美國仍然有某些沿海地區(qū)的典型的數(shù)據(jù)中心的機架為4–5千瓦(而這還是10年前修訂的標準),?！?/p>

在托管空間，只支持低功率密度的造價是非常昂貴的,，因為全租用機架空間可能由于缺乏足夠的電源而無法使用,。盡管機架上裝備了大量的設備，但托管空間的基礎設施配套能力不匹配,?！翱蛻艨梢栽谒麄儸F(xiàn)有的服務器基礎設施上輕松地完成每臺機架8-10千瓦的部署，但因為大多數(shù)數(shù)據(jù)中心設計建成的是僅支持4-5千瓦的,，這樣他們就必須跨機架實施半機架裝備運行,，否則就不能很好的實施冷卻。但客戶已經(jīng)為全機架買單了,，盡管其實只是用了半機架的負載資源,。這無疑是一種浪費。”

對于功率密度最為明顯的約束之一便是配電基礎設施,，公用電力公司提供的電源和數(shù)據(jù)中心的備用設施的水平都會影響到功率密度。對于公用電力公司所提供的每瓦的電力,，數(shù)據(jù)中心必須有足夠的UPS和柴油發(fā)電機,，以便在停電的情況下繼續(xù)保持其運營能力。當然,，布線,、配電單元(PDU)等提供電源給專用機架。庫格林指出,，“大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心并沒有太多的電力以供給給其設施,，所以他們希望能夠從公共電力公司獲得更多的電力資源，并在數(shù)據(jù)中心的核心基礎設施(電氣和機械基礎設施,、發(fā)電機,，配電設備等)上面花了很多錢。因此,，對數(shù)據(jù)中心而言,，獲得更多的電力和成本問題是兩個重要的變量?！?/p>

但也許數(shù)據(jù)中心面臨的更為迫切的需要是冷卻：設備每消耗一瓦的電力,，就會產(chǎn)生一瓦的余熱，必須除去,，以保持數(shù)據(jù)中心所需的操作溫度,。這也是數(shù)據(jù)中心最初不打算將設備安置為更高密度所希望規(guī)避的最大的挑戰(zhàn)?！爱斈銛?shù)據(jù)中心機架層面的密度增加,，服務器必然會生成更多的熱量，因此更多的冷卻也是必需的,?！睅旄窳终f?！袄鋮s基礎設施是非常昂貴的,，但最大的挑戰(zhàn)可能來自于試圖改造舊的數(shù)據(jù)中心。大多數(shù)這些舊的數(shù)據(jù)中心建設初期屋頂設得都很低,，在許多情況下,，實在沒有簡單的方法來提高密度。除了拆毀之外幾乎沒有什么方法,，但這對于數(shù)據(jù)中心而言是非常難的,，特別是當其還托管著某些客戶的時候。”

不幸的是,，對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心企業(yè)而言,，將其數(shù)據(jù)中心改造成具備更高密度的數(shù)據(jù)中心意味著除了等待半導體摩爾定律帶來的改進之外，其數(shù)據(jù)中心的設施沒有多大實際潛力能夠繼續(xù)擴大計算能力了,。但是,，這種方法需要購買新的IT設備，更好的工藝技術,，以及摩爾定律的不斷進步,，才能實現(xiàn)更高的效率，而這可能需要十年左右的時間,。庫格林指出,，在這種情況下，“主機托管提供商只能簡單地使用‘分散負載’,，或迫使客戶來跨半機架來使用他們的基礎設施,。但是，這顯然是不可持續(xù)的,，他們最終將隨著客戶服務器的刷新,，耗盡他們的空間、電力,、冷卻資源,。”

整合基礎設施驅動更大的功率密度

向更高的密度的推進可以歸納為長期的基礎設施整合：基本上,，將更多計算機資源打包到更小體積,，可以通過數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有的趨勢來實現(xiàn)，如采用虛擬化技術,、刀片服務器和微服務器,。整合基礎設施“對于數(shù)據(jù)中心的運營效率有著非常積極的作用?！睅旄窳终f,，“因為IT部署的物理尺寸較小，IT經(jīng)理管理的權限更有限,，而當服務器的數(shù)量減少了30-50%時,，帶給總功率的節(jié)約才會更有意義?！?/p>

這種方法旨在通過提升機架層面的電力,，降低數(shù)據(jù)中心的總功率(其具有雙重的好處，因為其同時也降低了冷卻要求),?！捌鋵?，每一臺服務器的電力需求大大增加，但總體而言,，總功率是可以下降的,，因為所需要的服務器數(shù)量更少了。這便是高密度數(shù)據(jù)中心為何變得如此重要的原因了,，他們是讓一切基礎設施得以整合的關鍵,。今天的服務器可以輕松地實現(xiàn)每臺機架單元達到500瓦到1千瓦!”

高密度帶來的散熱問題

當然，通過高密度可以帶來更高的效率,，每臺機架均安置了盡可能多的設備，從而幫助數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)盡可能的節(jié)省成本,、占地空間和解決管理難題,。但好東西都是需要權衡的：在這種情況下，會造成冷卻問題,。低密度部署通常是采用空氣冷卻,，并且，在大部分地區(qū),，都是采用免費的室外空氣冷卻的方法,。但隨著數(shù)據(jù)中心功率密度的上升，空氣冷卻變得令人望而卻步,，而且會變得造價昂貴,。

較之均勻分布的直接冷卻源，產(chǎn)熱的解決方案更類似于提供點源：產(chǎn)熱的究竟是由于機架,、服務器,、甚至處理器的級別?！胺掌餍酒壍奶幚砟芰λ坪踉诔掷m(xù)增加,，但在某些時候，他們將需要內(nèi)部冷卻,，立即在服務器附近實施冷卻,，以防止產(chǎn)生的熱量增加太多?！币虼藘H僅對一個點采用空氣冷卻可能仍然不夠,，需要采用水資源(或其它液體)提供更大的冷卻能力，但是,，這需要犧牲掉一部分的基礎設施交付能力,，提升執(zhí)行上也存在一定的困難，如實現(xiàn)冷卻水與設備電子元件的嚴格隔離,。

部署一個基于水的冷卻方案可能會導致某些問題,，特別是對于老舊的數(shù)據(jù)中心而言尤其如此，必須改造現(xiàn)有的基礎設施。但對于那些能夠支持不斷增長的功率密度的新設施而言,，水冷卻的方案能夠將冷卻能力輸送到任何需要的地方,，而不是僅僅試圖讓整個房間保持足夠低的溫度，以確保服務器空間整體運行溫度,。諸如熱通道/冷通道的方案可以讓冷卻空氣有一些回旋的余地,，但這種方案也有其局限性。最后,，隨著數(shù)據(jù)中心高密度要求的不斷提升,，浸泡技術可能會成為必要的技術。現(xiàn)在已經(jīng)有一些公司在提供這方面的產(chǎn)品,，包括不導電的流體,，以及將冷卻液體輸入服務器機箱。

高密度的回報

對于客戶,，無論他們是托管服務的客戶,，或者就是數(shù)據(jù)中心運營商，高密度在在總擁有成本(TCO)方面能夠為他們提供重要且豐厚的利潤回報,。庫格林說,，“當一家公司可以整合其IT基礎設施到虛擬化的刀片服務器，其可以立馬節(jié)省20%至30%以上的經(jīng)營成本,，以及每臺機架4-5千瓦的遺留部署,。這在很大程度上是由于節(jié)省了每月機柜需要容納服務器所消耗的電力費用，以及降低了交****連接和頂級機架交換機的成本,?！睂τ谕泄芊湛蛻艉蛿?shù)據(jù)中心運營商，這意味著進一步擴大了現(xiàn)有機架的可用空間,，賣弄去了構建新的數(shù)據(jù)中心的麻煩和費用,，其收益絕不僅僅是直接的成本節(jié)約。

對于那些想要繼續(xù)保持其舊有的數(shù)據(jù)中心建筑或走托管路線的企業(yè)而言,，隨著能源價格上漲和IT服務需求的增長,，他們需要提高效率和節(jié)省地面和機架空間。因此,，數(shù)據(jù)中心實施高密度功率是一大趨勢,，但同時也是一項挑戰(zhàn)：將更多的容量打包到機架需要建設相關的配電設備，備份基礎設施,、冷卻能力也需要提供相關的部署支持,，以保持管理操作溫度。雖然冷卻液的方法目前可能還不是一個較為普遍的趨勢,，但隨著空氣冷卻方法在高密度環(huán)境開始逐漸變得不太實用和實惠,，其會變得更加普遍,。然而，無論從空氣冷卻過度到液體冷卻方法需要多久的時間,，數(shù)據(jù)中心功率密度無疑將繼續(xù)攀升,，因為企業(yè)都在試圖最大限度地利用自己的資源。

編輯：Harris

關鍵詞：ups電源參數(shù)http://kugq.cn/list-3-1.html

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