數(shù)據(jù)中心微模塊的構(gòu)成和應(yīng)用場(chǎng)景

何云暉（上海杜爾瑞克智能電氣成套有限公司，上海 201508）

數(shù)據(jù)中心微模塊的構(gòu)成和應(yīng)用場(chǎng)景

何云暉
（上海杜爾瑞克智能電氣成套有限公司，上海 201508）

數(shù)據(jù)中心微模塊是一個(gè)高度集成化的智能結(jié)構(gòu)，用于支持其內(nèi)部存放的IT設(shè)備安全、可靠運(yùn)行。從結(jié)構(gòu)部分、供配電、弱電布線系統(tǒng)、氣流再分配套件、監(jiān)控和照明系統(tǒng)等方面介紹了數(shù)據(jù)中心微模塊的基本構(gòu)成及擴(kuò)展構(gòu)成，闡述了兩大類微模塊不同的應(yīng)用場(chǎng)景。指出數(shù)據(jù)中心微模塊的五大基本模塊不可或缺，而擴(kuò)展模塊要根據(jù)用戶具體的應(yīng)用環(huán)境來(lái)選用。

數(shù)據(jù)中心；微模塊；供配電；智能結(jié)構(gòu)

何云暉（1971-），男，從事機(jī)柜系統(tǒng)和微模塊的工作。

0 引 言

近年來(lái)，數(shù)據(jù)中心微模塊成為研究熱點(diǎn)，被稱作云模塊或模塊化機(jī)房。數(shù)據(jù)中心微模塊是一個(gè)高度集成化的智能結(jié)構(gòu)，用于支持其內(nèi)部存放的IT設(shè)備安全、可靠的運(yùn)行。它承擔(dān)IT設(shè)備的物理支撐，包括弱電布線系統(tǒng)的互聯(lián)互通、IT設(shè)備的末端供配電、整個(gè)IT設(shè)備運(yùn)行微環(huán)境的物理參數(shù)監(jiān)控和視頻監(jiān)控，并提供結(jié)構(gòu)和布線的標(biāo)識(shí)以及通道和設(shè)備的照明等。部分微模塊也稱為全內(nèi)置微模塊或全功能微模塊，還包括（或部分包括）以下系統(tǒng)：UPS和電池、HVDC和電池、水平送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。

1 數(shù)據(jù)中心微模塊的基本構(gòu)成

1.1 微模塊的結(jié)構(gòu)部分

微模塊由服務(wù)器機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜和置頂?shù)墓耖g橋架系統(tǒng)組成，這是任何微模塊都不可或缺的骨架和物理路由。另外，微模塊的底座系統(tǒng)和列間的柜頂主橋架系統(tǒng)是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和工程的情況來(lái)選擇的。微模塊結(jié)構(gòu)部分的主要功能：①IT設(shè)備和IT基礎(chǔ)設(shè)施的物理支撐；②強(qiáng)、弱電線纜在機(jī)柜內(nèi)部和機(jī)柜之間的物理路由和支撐。另外，全內(nèi)置微模塊可能要求配置微模塊的底座系統(tǒng)，這種情況往往應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心不鋪設(shè)地板的情況，對(duì)IT設(shè)備的水平移動(dòng)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。如果業(yè)主選用水作為空調(diào)末端的冷媒，進(jìn)出水管的排布需要仔細(xì)考慮。

1.2 微模塊的供配電部分

相較于數(shù)據(jù)中心的大配電，微模塊的供配電可以稱為末端供配電，一般由兩部分組成：①機(jī)柜內(nèi)部的供配電，常見(jiàn)的是各種電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU），極個(gè)別的配置柜用配電盤(pán)；②機(jī)柜列的供配電，目前比較流行的是采用精密配電列頭柜的方式。智能母排配電更為靈活，能夠節(jié)省數(shù)據(jù)中心空間，受到業(yè)主和設(shè)計(jì)院的青睞，將逐漸成為數(shù)據(jù)中心末端供配電的主流。

微模塊的供配電是數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)安全運(yùn)行的最后100 m，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)中的可用性具有非常重要的意義。如末端供配電的靈活性，即在單柜負(fù)載發(fā)生較大變化的情況下減少分支回路小型斷路器和線纜的變更；配置PDU的模塊數(shù)量和形式，以滿足絕大部分IT設(shè)備的電纜插頭要求等。

1.3 微模塊的弱電布線系統(tǒng)

微模塊的弱電布線系統(tǒng)常因商務(wù)、業(yè)主認(rèn)知和機(jī)房總包反對(duì)的原因，并不放在微模塊中，而是和機(jī)房甚至樓宇的弱電布線系統(tǒng)放在一起考慮。其實(shí)，把微模塊的弱電布線系統(tǒng)從整個(gè)弱電布線系統(tǒng)中獨(dú)立出來(lái)，更能保證微模塊的完整性。從提高施工質(zhì)量的角度考慮，弱電布線系統(tǒng)由微模塊的提供方來(lái)負(fù)責(zé)，更能提供好的布線質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。

1.4 微模塊的氣流再分配套件

目前，數(shù)據(jù)中心需降低電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）值，提升數(shù)據(jù)中心的能源利用率。而微模塊的氣流再分配套件（即冷、熱通道隔離套件）可以顯著地提高空調(diào)的回風(fēng)溫度和機(jī)房的制冷效率，降低機(jī)房的制冷能耗，其中冷通道隔離套件還可以幫助提升機(jī)房的溫度。一般，如果微模塊未采用行間空調(diào)，建議微模塊選用冷通道隔離較妥當(dāng)。如果采用熱通道隔離，還需增加回風(fēng)管道，工程會(huì)變得復(fù)雜，工程量會(huì)增加，導(dǎo)致建設(shè)成本增加。冷、熱通道隔離套件會(huì)較明顯地改變機(jī)房?jī)?nèi)部的形象，所以建議用戶在選擇時(shí)要多調(diào)研，避免把機(jī)房建設(shè)成高等級(jí)、高標(biāo)準(zhǔn)但形象不佳的機(jī)房。

1.5 微模塊的監(jiān)控和照明系統(tǒng)

以傳統(tǒng)的方式建設(shè)數(shù)據(jù)中心時(shí)，機(jī)柜區(qū)的監(jiān)控部分一般由機(jī)房環(huán)境監(jiān)控軟件的系統(tǒng)集成商或供應(yīng)廠商來(lái)完成，需在一個(gè)已建設(shè)好的機(jī)柜系統(tǒng)上安裝各類傳感器、直流電源及相應(yīng)的布線。該方式不易施工，會(huì)嚴(yán)重破壞原來(lái)的裝修和家具，實(shí)踐中還需在配電列頭柜中加裝電參數(shù)監(jiān)控套件。有實(shí)力的微模塊廠家在微模塊的設(shè)計(jì)階段就考慮使用方對(duì)監(jiān)控的各種需求，會(huì)安排各類傳感器安裝套件和便捷的走線路由，在進(jìn)行微模塊的現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)只需要進(jìn)行一般安裝就可以完成。

微模塊的監(jiān)控系統(tǒng)主要提供對(duì)微模塊的電參數(shù)、溫/濕度、煙霧和震動(dòng)等物理參數(shù)的采集，也會(huì)提供必要的視頻采集，甚至提供IT設(shè)備在機(jī)柜中位置信息的采集，通過(guò)微模塊的總控單元為用戶提供上述參數(shù)的本地查詢和顯示、本地判斷和報(bào)警以及遠(yuǎn)程通信功能。微模塊的監(jiān)控單元使微模塊具有感覺(jué)和傳輸功能，使一個(gè)簡(jiǎn)單的物理結(jié)構(gòu)上升為可遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的智能結(jié)構(gòu)，極大地提升了微模塊本身的可管理性，也為數(shù)據(jù)中心降低基礎(chǔ)運(yùn)維的管理負(fù)擔(dān)提供了可能和便利。

為了進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心的能耗，有些用戶明確要求在冷通道或熱通道的內(nèi)部安裝照明系統(tǒng)，并要求這些照明系統(tǒng)既可以集中控制，又可以按照微模塊為單元獨(dú)立控制，從而實(shí)現(xiàn)微模塊的定點(diǎn)按需照明。當(dāng)用戶需要對(duì)某一微模塊或微模塊內(nèi)的IT設(shè)備進(jìn)行維護(hù)時(shí)，才啟動(dòng)微模塊的照明系統(tǒng)，而其他時(shí)間照明則保持關(guān)閉狀態(tài)。機(jī)房?jī)?nèi)部只需維持微模塊之間的通道和微模塊與建筑物隔斷之間的通道照明，極大地節(jié)省數(shù)據(jù)中心的照明能耗。目前，微模塊的照明系統(tǒng)已普遍使用LED作為光源。用戶在選擇微模塊照明系統(tǒng)時(shí)，既要注意照明系統(tǒng)的照度是否達(dá)到要求，還要特別注意照明的均勻度和舒適性及燈具的美觀性。

2 微模塊的擴(kuò)展構(gòu)成

除了以上微模塊的基本模塊外，微模塊還有兩大擴(kuò)展模塊，與上述五大模塊組成全內(nèi)置微模塊。

2.1 微模塊的電源部分

有些微模塊有內(nèi)置電源部分，比較常見(jiàn)的UPS系統(tǒng)，含電池和電池監(jiān)控。微模塊的UPS系統(tǒng)常選用模塊化UPS，在UPS的邊上常設(shè)置一個(gè)電池柜，放置UPS電池和電池監(jiān)控系統(tǒng)。另外一種是近年才出現(xiàn)的高壓直流系統(tǒng)，也含電池部分。

在微模塊中內(nèi)置電源系統(tǒng)比較有爭(zhēng)議，對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本帶來(lái)較大的影響，對(duì)微模塊的安全性和后期維護(hù)的便利性帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。一般不建議在微模塊中內(nèi)置電源系統(tǒng)，如果一定需要，至少電池部分放在其他遠(yuǎn)離IT設(shè)備的獨(dú)立空間中。

2.2 微模塊的空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)通常應(yīng)用于使用水平送風(fēng)的行級(jí)制冷，以300 mm左右寬度的行間空調(diào)為常見(jiàn)，也有選用600 mm左右寬度的，甚至個(gè)別的廠家把空調(diào)做成符合19英寸安裝規(guī)范的模塊化空調(diào)，直接放入服務(wù)器機(jī)柜或網(wǎng)絡(luò)布線機(jī)柜之間，使送回風(fēng)路徑最短。微模塊內(nèi)置空調(diào)系統(tǒng)的做法，在行業(yè)中有爭(zhēng)議。傳統(tǒng)精密空調(diào)向行間空調(diào)過(guò)渡，數(shù)據(jù)中心末端的建設(shè)成本有不小的增長(zhǎng)；施工和系統(tǒng)本身也變得更為復(fù)雜；設(shè)備運(yùn)行安全問(wèn)題和設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)入IT設(shè)備區(qū)時(shí)的安全問(wèn)題也是必須考慮的問(wèn)題。尤其大、中型數(shù)據(jù)中心普遍使用水系統(tǒng)，使得空調(diào)末端使用行間空調(diào)帶來(lái)的運(yùn)行安全隱患尤為突出。有些用戶為了規(guī)避這種安全隱患，在水系統(tǒng)后再加裝氟系統(tǒng)。該做法更增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和額外的投資，降低了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的制冷率。

3 微模塊的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 全內(nèi)置微模塊應(yīng)用

微模塊的五大基本模塊除非用戶預(yù)算特別緊張，沒(méi)有微模塊的氣流再分配套件外，其他一般都會(huì)用到，只是每一模塊中的配置會(huì)有差異。微模塊擴(kuò)展模塊的選用完全要根據(jù)用戶具體應(yīng)用環(huán)境來(lái)決定。

目前，兩個(gè)擴(kuò)展模塊都選用的微模塊主要有以下兩種應(yīng)用場(chǎng)景：

（1）國(guó)內(nèi)一些大型互聯(lián)網(wǎng)公司非常強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)建設(shè)的顆粒度，把數(shù)據(jù)中心的各種功能盡可能封裝在數(shù)據(jù)中心的微模塊中，使微模塊全功能化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于數(shù)據(jù)中心在建設(shè)時(shí)快速部署和方便日后增添；同時(shí)希望通過(guò)部署微模塊來(lái)降低對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房環(huán)境的要求，如不架設(shè)吊頂，也不鋪設(shè)防靜電地板；甚至為了進(jìn)一步減少對(duì)機(jī)房環(huán)境的依賴，部分微模塊被要求冷、熱通道全做封閉處理，使IT設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境完全和機(jī)房環(huán)境隔離。大型互聯(lián)網(wǎng)公司對(duì)微模塊的安全性甚至對(duì)單個(gè)機(jī)房的安全性都沒(méi)有很高要求，故使用全內(nèi)置的微模塊系統(tǒng)。

（2）城市中心建設(shè)的小型、微型數(shù)據(jù)中心和三甲醫(yī)院的機(jī)房，因地租成本高，所以機(jī)房空間非常狹小，只能采用比較昂貴也不太安全的全內(nèi)置微模塊方式。

3.2 僅帶空調(diào)擴(kuò)展構(gòu)成的微模塊應(yīng)用

空調(diào)擴(kuò)展模塊主要是為了滿足高密度計(jì)算的要求。高密度計(jì)算所使用的單個(gè)服務(wù)器機(jī)柜的熱負(fù)荷都在8 kW以上，有的甚至可能高達(dá)30 kW，這種情況下用傳統(tǒng)的精密空調(diào)結(jié)合地板下送風(fēng)的方式很難滿足服務(wù)器機(jī)柜的制冷需求，所以用戶會(huì)選擇使用帶有行間空調(diào)的微模塊來(lái)保證高密度計(jì)算的制冷需求。高密度計(jì)算對(duì)基礎(chǔ)環(huán)境單個(gè)微模塊的安全性要求不高，所以這種帶空調(diào)的微模塊是一種比較合適的方案。方案除了使用常見(jiàn)的行間空調(diào)之外，近年來(lái)也有使用新發(fā)展的符合19英寸安裝規(guī)范的模塊化空調(diào)末端，直接放置在服務(wù)器機(jī)柜和網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中。

4 結(jié) 語(yǔ)

微模塊的選用是針對(duì)特定場(chǎng)景或特定應(yīng)用的，要根據(jù)具體情況確定，而并非是普遍、廣泛的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方式，這一點(diǎn)尤其要引起用戶的注意。

［1］ 郭亮.模塊化數(shù)據(jù)中心發(fā)展淺析［J］.現(xiàn)代電信科技，2014（11）：18-21.

［2］ 鐘景華.新一代綠色數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃與設(shè)計(jì)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

［3］ 馬強(qiáng)，鄭媛媛，沈立鵬.微模塊數(shù)據(jù)中心應(yīng)用技術(shù)研究［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用，2015，37（2）：35-37.

Com position and Application of M icro M odule in Data Center

HE Yunhui
（Shanghai DURACK Intelligent Electrical Equipment Co.，Ltd.，Shanghai201508，China）

Themicromodule of data center is a highly integrated intelligent structure，which supports the safe and reliable operation of internal IT equipments.This paper introduced the fundamental constitution and extended constitution in aspects of structure part，power supply and distribution system，low voltage wiring system，flow redistribution suite，monitoring and lighting system，and so on.The different application scenarios were expounded for two types of micro modules.It is pointed out that the five fundamental modules of m icro module are indispensable，while the extended modules are chose according to the specific application environment user.

data center；m icro modu le；power supp ly and distribution；intelligent structure

TU 244.5

B

1674-8417（2015）09-0039-03

2015 09 07