“給力”云數(shù)據(jù)中心

2014年元旦前后，國(guó)內(nèi)云計(jì)算領(lǐng)域發(fā)生的幾件事情引人關(guān)注：之前，亞馬遜AWS、IBM SCE+ 宣布正式入華；之后，阿里巴巴、百度、京東、藍(lán)汛、世紀(jì)互聯(lián)等10家云服務(wù)商通過可信云服務(wù)認(rèn)證。不難看出，國(guó)內(nèi)的云計(jì)算市場(chǎng)在經(jīng)歷多年醞釀之后迎來發(fā)展的高峰。而在國(guó)外，有統(tǒng)計(jì)顯示2013年的IT投入中，70%的CIO首先考慮云計(jì)算；在IT服務(wù)領(lǐng)域，云服務(wù)的占比上升至45%。隨著基礎(chǔ)設(shè)施的完善和應(yīng)用的落地，云計(jì)算目前已經(jīng)成為IT市場(chǎng)的強(qiáng)大力量。

云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)離不開數(shù)據(jù)中心的支持，而云計(jì)算自身也在驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心變革。云計(jì)算架構(gòu)的核心在于各類資源的虛擬化，與傳統(tǒng)架構(gòu)相比IT軟硬件系統(tǒng)發(fā)生很大變化，特別是硬件，主要表現(xiàn)為IT設(shè)備的高度集中、高發(fā)熱、高耗能，驅(qū)使底層的風(fēng)火水電等配套設(shè)施相應(yīng)作出改變。

數(shù)據(jù)中心的變化可以從“宏觀”和“微觀”兩個(gè)角度去解析。在剛剛結(jié)束的2013IDC產(chǎn)業(yè)大典上，來自工信部的領(lǐng)導(dǎo)表示，目前數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)規(guī)?；⒕G色化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。2013年8月份國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見》提出了統(tǒng)籌互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施布局的發(fā)展方向，在同期發(fā)布的關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見則重點(diǎn)提出了開展數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造，降低數(shù)據(jù)中心、超算中心服務(wù)器、大型計(jì)算機(jī)冷卻能耗等要求。

“宏觀”的大方向可以歸結(jié)為規(guī)?；偷湍芎模浜诵脑谟谧非驪UE以及數(shù)據(jù)中心總能耗的降低。然而，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部IT設(shè)備在朝著高密度、高熱量、高耗能的方向發(fā)展，因此“微觀”面與“宏觀”面看起來是背道而馳的。以Google數(shù)據(jù)中心為例，Google提出“容積比”的概念，數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜設(shè)備密度很高，電量消耗巨大，平均每機(jī)柜供電功率要求高達(dá)14KW。這個(gè)數(shù)字究竟有多高？根據(jù)機(jī)房電源專家、中達(dá)電通關(guān)鍵基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)處高級(jí)經(jīng)理李南的介紹，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜供電功率一般在2KW3KW之間，云數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜一般能在7KW8KW，而能夠達(dá)到10KW就算很高了。由此可見，Google在供電功率的要求上達(dá)到一個(gè)極致。

不難看出，云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要解決兩個(gè)問題：一是供電功率的提升對(duì)電源部分的要求；二是高密度、高功率帶來的高發(fā)熱問題對(duì)制冷系統(tǒng)的要求。云數(shù)據(jù)中心由于虛擬化技術(shù)的應(yīng)用給供電和制冷帶來的顯著問題是“動(dòng)態(tài)負(fù)載”。據(jù)李南介紹，動(dòng)態(tài)負(fù)載是由虛擬化技術(shù)帶來的機(jī)柜負(fù)載大幅度跳變，“比如上午某機(jī)柜負(fù)載功率是5KW，而到了下午很有可能轉(zhuǎn)到了其他機(jī)柜。在日常運(yùn)行中，負(fù)載動(dòng)態(tài)變化對(duì)供電的影響較小，對(duì)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施影響較大，尤其是制冷系統(tǒng)?！币话闱闆r下，數(shù)據(jù)中心制冷的能效決定了PUE的高低。所以，電源和制冷系統(tǒng)是否“給力”，是云數(shù)據(jù)中心是否符合“宏觀發(fā)展”的關(guān)鍵。

供電設(shè)計(jì)多樣化 直流UPS領(lǐng)風(fēng)騷

數(shù)據(jù)中心對(duì)供電的首要訴求是穩(wěn)定性，即保障數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)穩(wěn)定、安全、可靠地持久運(yùn)行。不過，行業(yè)屬性對(duì)可靠性的要求存在較大差異。李南比較了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)和金融業(yè)，他說：“如果用戶瀏覽百度時(shí)忽然間中斷幾分鐘，可能大部分人不以為意，但是銀行數(shù)據(jù)中心一旦發(fā)生宕機(jī)，其損失和影響非同小可。對(duì)銀行來說，供電穩(wěn)定是業(yè)務(wù)安全的一部分，又提高了一個(gè)層次。數(shù)據(jù)中心的差異，如同過去 IDC機(jī)房區(qū)分VIP區(qū)和普通用戶區(qū)，都源自客戶的不同要求?！?/p>

云數(shù)據(jù)中心供電設(shè)計(jì)面對(duì)的問題可概括為：設(shè)備集中、供電集中、熱量集中、動(dòng)態(tài)負(fù)載。李南表示，與過去相比，密度提高以后供電設(shè)計(jì)也發(fā)生改變，原來的數(shù)據(jù)中心多采用集中式供電，但現(xiàn)在超大型的數(shù)據(jù)中心耗電量驚人，需要將原來的大集中式供電變成區(qū)域式供電，同時(shí)運(yùn)營(yíng)商也在嘗試分布式供電（一個(gè)電源帶幾個(gè)機(jī)柜）。“電源有容量的限制，所以集中化帶來不同的供電模式，而且這三種方式都有應(yīng)用。這是設(shè)計(jì)方法上的變化?！?/p>

可靠性的執(zhí)行有標(biāo)準(zhǔn)可依，如TIA-942。據(jù)李南介紹，以Tier4為例，在供電上要做雙系統(tǒng)，即通常講的2N系統(tǒng)，兩條母線同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)一條母線出現(xiàn)問題，另一條母線可以完全擔(dān)負(fù)所有負(fù)載。具體到產(chǎn)品上，直流UPS由于減少了逆變環(huán)節(jié)，實(shí)際上提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)在成本上也會(huì)更低。他說：“中達(dá)電通是國(guó)內(nèi)最早做直流UPS的廠家，產(chǎn)品已經(jīng)在某運(yùn)營(yíng)商部署并穩(wěn)定運(yùn)行3年時(shí)間。”業(yè)界普遍認(rèn)為直流UPS代表UPS未來的發(fā)展方向。而對(duì)于目前沒有大面積推廣的原因，李南認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：第一，直流UPS尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足合規(guī)要求。第二，標(biāo)準(zhǔn)的改革牽涉各方利益，IT廠商不愿意過多地調(diào)整電源輸入端。第三，客戶的習(xí)慣不容易被打破，雖然互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商有意愿也善于嘗試新技術(shù)，但其他的行業(yè)用戶由于技術(shù)較弱相對(duì)保守一些?！皞鹘y(tǒng)金融業(yè)比較特殊，比如銀行的技術(shù)較強(qiáng)，但是由于業(yè)務(wù)的敏感性，他們不愿嘗試新的技術(shù)。”他說。

多手段降低PUE 數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)更給力

數(shù)據(jù)中心的可靠性固然重要，但李南也提到成本的重要性：在很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)眼里，他們更青睞降低PUE，愿意犧牲一定的可靠性換取更低的能耗以節(jié)省成本。由于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)年運(yùn)行，此舉節(jié)省的運(yùn)營(yíng)成本非?？捎^。李南將這類數(shù)據(jù)中心描述為“規(guī)模大，PUE低”， “在能耗方面，類似百度和Google這樣的公司會(huì)想很多辦法，比如百度嘗試使用了UPS的ECO（經(jīng)濟(jì)模式）功能，即市電常供，出現(xiàn)問題后切換到電池。ECO模式帶來供電效率的提高，雖然提升的量很小，但卻值得百度這類規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)中心去關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)用戶很少會(huì)選擇UPS的ECO功能，但國(guó)外已經(jīng)比較普遍了。”

這種犧牲一點(diǎn)可靠性換取經(jīng)濟(jì)性的方法值得借鑒。因?yàn)樵朴?jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的隨時(shí)調(diào)度，理論上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整體業(yè)務(wù)的運(yùn)行。不過李南指出，供電的努力對(duì)PUE的降低非常有限，更大的發(fā)揮空間應(yīng)該在制冷系統(tǒng)?！罢麄€(gè)供配電系統(tǒng)從最前端到最后端，直流相比交流的效率提升為0.5～1個(gè)百分點(diǎn)。所以機(jī)房里供電的改善不是主要的，對(duì)PUE的降低貢獻(xiàn)最大的還是冷卻部分。”他說。

李南指出，在制冷上降低PUE可行的方法，一是封閉冷熱通道，投資低見效快；二是使用冷凍水型的空調(diào)。毫無疑問，免費(fèi)制冷是降低PUE值的最佳手段，但對(duì)選址的要求比較苛刻，并非可以普遍推廣的手段。而中達(dá)電通的臺(tái)達(dá)機(jī)房空調(diào)節(jié)能解決方案應(yīng)用精密空調(diào)和先進(jìn)的節(jié)能空調(diào)技術(shù)，精密掌控溫濕度，維持機(jī)房最佳狀態(tài)，節(jié)能達(dá)30%。來自ICTresearch去年的數(shù)據(jù)顯示，機(jī)房節(jié)能空調(diào)現(xiàn)在占比約為整體市場(chǎng)的50%，而在未來5-8年，節(jié)能空調(diào)的比例將占整體的市場(chǎng)70%以上的規(guī)模，達(dá)到28億元左右。

李南說：“真正談到PUE，要看兩個(gè)方面，一是要看冷卻怎么做，另一個(gè)要真正把能耗管理起來?！敝羞_(dá)電通提供的臺(tái)達(dá)數(shù)據(jù)中心環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)EMS，可以做到能源動(dòng)態(tài)管理，而非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心只做動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控。EMS能夠?qū)φ麄€(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行以后的動(dòng)態(tài)PUE進(jìn)行監(jiān)控，通過監(jiān)控各個(gè)時(shí)段顯示的PUE數(shù)據(jù)，可了解機(jī)房設(shè)備的能源消耗情況，實(shí)現(xiàn)PUE的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析。目前EMS3000已經(jīng)入駐陜西廣播電視臺(tái)，為其提供從UPS、配電、精密空調(diào)、機(jī)柜及配件到環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的InfraSuite完整解決方案。

“只有發(fā)現(xiàn)問題才能解決問題，所以管理是很重要的事情。你是否真正理解你的機(jī)房，真正了解能耗在哪？”這是李南發(fā)人深省的一問。正是基于這樣的認(rèn)識(shí)，中達(dá)電通為數(shù)據(jù)中心運(yùn)行理清了脈絡(luò)，真正成為云計(jì)算的“給力者”。