微模塊數據中心的興起與優勢
http://www.199rrr.com 2016-03-02 11:52 來源：臺達集團
在云計算和大數據應用促進下，數據中心建設迎來了一個新的建設高潮，面對如此巨大的市場，傳統數據中心是“固態的”，缺乏靈活性和擴展性。隨著業務的發展和應用的增加，傳統數據中心的弊端逐漸顯現；傳統的數據中心在部署建制時基本是“一項目一部署”和“一機一應用”，部署緩慢，密度低。而且服務器與供電、制冷等輔助模塊嚴格綁定，使得擴展很難，且牽一發而動全身。到后期，隨著業務的發展、應用的增加，使得數據中心系統需要更多的管理軟件，系統也愈發冗余，配電、制冷都已經不能滿足需求，這時不得不對整體系統進行重新設計，進行擴展。
微模塊數據中心，是按照行業標準對數據中心場地進行微模塊劃分，即把整個數據中心分為若干個獨立區域，每個區域的規模、功率負載、配置等均按照統一標準進行設計。真正的微模塊數據中心，制冷、供電及管理系統都應實現區域化、微模塊，互不干擾，可以獨立運行，無共享部分，微模塊給數據中心帶來了一系列的優勢。按照市場調研機構IDC 數據中心趨勢研究人Michelle Bailey 的說法，“龐大的、整體的數據中心已經過時了”，而微模塊的模式有望在未來5年內成為建造數據中心“幾乎默認的方法”。無論企業當前處于何種規模、哪個行業領域，都可以按照自己的需求定制微模塊數據中心，并可伴隨業務發展需求，逐步擴張數據中心規模，以應對更多IT 需求。
微模塊數據中心市場驅動因素
1.政策出臺帶動微模塊數據中心應用
國家多項政策的密集發布，表明政府對數據中心建設中能效指標、新技術應用方面的重視，而微模塊數據中心在能耗方面的突出性能表現、建設和規劃占地方面的優勢順應政府的政策導向。由此，微模塊數據中心進入快速增長階段。
2.機房設備廠商倡導微模塊數據中心理念
國家的政策環境吸引數據中心基礎設施廠商和傳統UPS廠商進入到微模塊數據中心市場競爭中，主要廠商都在倡導“微模塊”數據中心的理念，并發布相關產品。臺達等廠家均有微模塊數據中心解決方案，臺達InfraSuite系列產品在市場上受到用戶的認可。
3.產品優勢吸引用戶選擇和建設微模塊數據中心
隨著能源成本的不斷升高，很多企業一方面要保證數據中心的使用率維持穩定，另一方面要嚴格控制能耗成本。這在很大程度上加重企業運營的負擔。微模塊數據中心在土建成本方面優于傳統的機房建設，采取工廠預裝形式，減少設計、工廠管理和總包等費用，比傳統節省30%左右成本。并且由于在工廠進行預裝，其建設周期通常為幾周，遠低于傳統的數據中心建設周期，具有快速部署的優勢。
微模塊數據中心能夠進行快速擴展，并允許在遠程辦公地點、臨時工作安裝部署。在安裝部署時，只需要提供電力保障、供水以及網絡連接，就完全可以建立一個功能完整的數據中心。因此，行業用戶方面，包括：互聯網公司、電信運營商以及大型企業在內的許多行業客戶，開始嘗試性地部署微模塊數據中心解決方案。國外企業，如：IBM、微軟、谷歌等互聯網企業已率先采用微模塊數據中心。在國內，運營商及百度、阿里巴巴和騰訊等互聯網企業客戶在新建數據中心中，紛紛采用微模塊數據中心產品，均在建設周期、能耗及成本方面獲得收益。
微模塊數據中心定義及特征
微模塊數據中心是為了應對云計算、虛擬化、集中化、高密化等服務器的變化，提高數據中心的運營效率，降低能耗，實現快速擴容且互不影響。微模塊數據中心是指由多個具有獨立功能、統一的輸入輸出接口的微模塊、不同區域的微模塊可以互相備份，通過相關微模塊排列組合形成一個完整的數據中心。 微模塊數據中心是一個整合的、標準的、最優的、智能的、具備很高適應性的基礎設施環境和高可用計算環境。
微模塊數據中心將能滿足IT部門對未來數據中心的迫切需求，如標準化、微模塊、虛擬化設計，動態IT 基礎設施（靈活、資源利用率高），7x24小時智能化運營管理（流程自動化、數據中心智能化），支持業務連續性（容災、高可用），提供共享IT服務（跨業務的基礎設施、信息、應用共享），快速響應業務需求變化（資源按需供應），綠色數據中心（節能、減排）等。
圖1 微模塊數據中心組成
微模塊產品定義及系統組成
微模塊應用到數據中心大致歸為以下兩類：
（1）部分預制化數據中心：數據中心由預制化微模塊（機柜系統、制冷系統、走線系統、監控系統等）與傳統“現場施工”系統混合部署組成的微模塊數據中心被稱為“部分預制化數據中心”。
（2）全部預制化數據中心：數據中心由預制化微模塊（供電系統、機機柜系統、制冷系統、走線系統、監控系統等）為單個獨立封閉空間。模塊被分成幾部分送達現場，并重新拼接。需要外部配套基礎設施的支持，比如發電機或冷水機組、高低壓配電。
微模塊數據中心解決傳統數據中心面臨的問題
傳統數據中心面臨的問題
1. 建設周期長
建設周期就是機房基礎設施系統規劃、設計、安裝和付諸運營的速度。從以往經驗來看，這一般是按年來計算的。如下圖2一顯示了此類項目典型的時間表。因為傳統的解決方案涉及大量定制過程，所以這個時間表十分冗長。根據項目建設的實際情況，通常將數據中心的基本建設周期細分為決策階段、實施準備階段、實施階段和投產竣工階段，整個建設周期大概在400天左右。
圖2 數據中心的基本建設周期
l決策階段：包括數據中心建設項目的初步可行性研究以及可行性研究，確定項目的投資估算。
l實施準備階段：包括數據中心建設工程的規劃設計和實施準備。
l實施階段：包括數據中心的設備供應、施工安裝和生產準備。施工安裝是將建設項目從設計圖紙變成實物的一個重要環節。在施工準備工作完成后，需要提交開工報告，經主管部門批準后才能動工興建。生產準備貫穿在實施準備階段、實施階段和投產竣工階段，主要工作將在實施階段內完成。
l投產竣工階段：包括數據中心設備的調試、試運行和竣工驗收移交。
建設周期典型時間是400天左右，當需要不斷地預測未來時還會使項目延遲。在業務需求高速變化的今天，這個時間表是不適應和不允許的，用戶都希望在幾個月內就建成數據中心，而不是幾年。
2. 擴展性差
擴展能力對于適應性就十分重要了。基于對未來業務需求的分析，根據最壞的情況來規劃系統容量，然而他們卻無力預見 3 到 4 年以后的情形，因此造成了過度建設。另一種方案甚至更加讓人擔憂，也就是根據當前需要保守建設，采用此方案之后只有在中斷業務和增加業務成本的情況下才能夠提高容量。 有研究顯示，目前一般數據中心對其基礎設施容量的利用都不足 50%。實際上，數據中心的利用率一般只有大約三分之一。試想項目的 ROI（投資回報率）可能本應高出三倍，三分之二的投資本可用于公司的其他項目，以帶來更豐厚回報。
3. 能耗高
巨大的電力損耗數據中心的運行需要大量的電力，傳統建設沒有很好地考慮用電、制冷、氣流管理的問題，很多數據中心的PUE（Power Usage Effectiveness，數據中心能源效率指標）偏高，采用常規意義下的可靠性較高的環境動力設備，但這些設備往往效率較低，數據中心的PUE都在2.0以上甚至更高，這意味著數據中心所使用的能源約有一半消耗在IT 負載上，另一半消耗在包括電源設備、冷卻設備和照明設施在內的網絡關鍵物理基礎設施上。
4. 機房運維難度大
IT運維正面臨諸多問題，深陷服務質量低下的困境而無法自拔：粗放式運維，資源臺帳不清；加上運維人員交替，運維人員并不了解所有IT資源，管理更無從談起；缺乏統一的服務接口人，故障響應和故障處理跟蹤出現混亂；系統運維優化需要IT人員積累大量的數據和報表進而得出結論，而日常的IT運維管理難以有效統計這些數據。
微模塊數據中心優勢
1. 快速部署、縮短建設周期
微模塊數據中心加快規劃與設計速度，可根據設計目標以合理的方式配置系統結構，包括：模塊單元的物理排列，僅選用滿足當前 IT 需求的設備數量與類型；微模塊批量生產可以實現現貨供應，因而提高了交貨速度；標準化的連接方式可減少現場配置與連接的工作量，加快安裝速度； 微模塊可以采用與現場一模一樣的方式在工廠進行連接并預先測試，系統的調試速度也提高了；僅根據當前的 IT 需求進行設計，因而只需部署比典型的傳統系統設備數量更少的小型基礎設施，進一步縮短了各個部署階段所需的時間。微模塊數據中心建設周期可大大縮短，傳統數據中心實施階段需要7-8月，采用微模塊建設縮短至2-3個月。
2. 方便擴展、分期建設
采用微模塊的架構，數據中心可以逐步增加，因而可使從1個微模塊到幾十個微模塊根據需求分期建設。大型數據中心的任何大小的 IT 空間的配置達到最佳狀態。微模塊數據中心方案顯著降低了數據中心在使用壽命期間的成本。比如大型IDC（互聯網數據中心）租賃公司，不知未來客戶需要多少臺機柜、什么樣的供電等級、客戶要求短時間增加業務等，采用微模塊數據中心是最佳選擇。
3. 標準模塊、穩定可靠
微模塊數據中心采用模塊化、標準化和高整合設計，使得整個系統穩定度高。同時，微模塊數據中心可依據客戶需求，在電力備援方案上提供N、N+1、2N等配置方案，滿足TIA-942最高Tier 4水平。
4. 綠色、節能
數據中心在使用壽命期間的電力成本是TCO（Total Cost of Ownership ，總擁有成本） 中最大的一項。按照現有的 IT 需求規劃基礎設施，并根據 IT 需求的增長添加新的微模塊，這種方式使用戶只需為所需的設備提供微模塊。在數據中心的使用壽命期間，因此而節約的電力成本非常可觀。微模塊數據中心建設使得供電系統、制冷系統的容量與負載需求更為匹配，從而提高了工作效率并減少過度配置。微模塊電源轉換率高達95.4%[W何1]，由于采用標準化的接口和微模塊架構，極大節省電能，達到系統節能。采用機柜式（列間）空調，在近熱源直接送風，這樣氣流通路較短，而且制冷更為精準，解決了局部熱點的問題。將列間的冷通道封閉隔離，冷熱氣流互不干擾，避免的氣流串擾而導致的熱島效應，避免了風量和冷量損耗。相比傳統機房，微模塊數據中心制冷效率提升12%以上。微模塊數據中心結合水冷系統、自然冷卻系統，PUE可降至1.5以下。
5. 智能管理、高效運營
智能的管理系統能夠幫助客戶節能降耗，實現數據機房多層級、精細化能耗管理，通過多種報表精確定位能源額外損耗點。基于大數據分析，輸出節能優化方案，構建綠色數據機房。最佳資產管理是對于全網資產的生命周期進行管理實現資產信息的閉環管理，保證數據及時刷新，及時管理。同時幫助用戶制定資產維護計劃，在維護計劃內幫助客戶實現主動預警，同時可動態調整維護計劃，按照當前實際情況輸出優化方案，構建最佳資產管理功能。
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