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模块化:下一代数据中心的基石

数据中心
在IT云化的过程中,数据中心是基础。云计算要求计算、存储及网络资源松耦合,模块化程度和自动化程度都较高,同时具备绿色节能等特点,而这一切首先依赖于一个高效的数据中心基础设施,一旦离开了数据中心这一基础设施,云计算真的就成了浮在空中的云了。

在为云而生的新一代数据中心中,基础设施不再只是简单地提供风、水、电以及网络,追求的也不再是单纯的节能环保或者高可靠和可用,除此之外还要满足云计算对自动化、智能化的需求,这就对数据中心的部署和管理提出了新的要求。要适应这些需求,模块化数据中心就成为必然之选,相应的,数据中心的管理也从传统的动环监控转向IT与基础设施统一管理的DCIM。

从模块化UPS到集装箱式数据中心

传统的数据中心建设通常要很长时间,长则一两年短则大半年,在市场竞争日趋激烈的当下,人们越来越难以容忍如此长的建设周期,模块化数据中心正是解决这一问题的有效办法之一。

模块化数据中心是按照“高可靠、高效节能和整体快速部署”的建设理念来构建的新一代数据中心基础架构的解决方案,是专门针对云时代数据中心的需求而提出的。在云时代数据中心趋于大型化和超大型化,资本投入庞大和运营成本惊人,同时,其承载的应用越来越多,对可靠性要求也越来越高,模块化数据中心通过工程产品化、设计标准化和模块化叠加等方式,十分有效地解决了这些问题。

从技术演进上来说,模块化数据中心源于模块化UPS,而模块化UPS的出现源于传统UPS的不足。长期的应用实践已经证明传统UPS的一些弱点。比如,为保证可靠性,传统UPS一般采用“1+1”或者“N+1”的并机,前期投资高;其次,传统UPS可扩展性差,往往从一开始就要基本部署到位,投资浪费严重;第三,由于传统UPS部署是一步到位,而前期工作负载不足,导致实际能效大大低于设计能效。

相比较而言,模块化UPS冗余度好,能支持边成长边投资,投资省,同时能效高,因此从一上市就受到用户欢迎。而模块化数据中心在模块化UPS的基础上又向前迈出了一大步。其在UPS的整流、滤波、充电等器件集成化和模块化的基础上,还实现了与制冷系统、电力分配系统以及机柜系统的集成等。这使得模块化数据中心能实现更高级别的可扩展性、高可用性、高能效以及统一管理。比如,模块化数据中心可以支持数据中心级别的“边成长边投资”,也就是可以随着IT需求的增加逐渐新增电源模块、空调系统、电力分配系统,因此可以将投资推迟到真正需要的时候,以避免浪费。当然,边成长边投资不只是可节省投资,它还有助于提高数据中心的能效。因为传统数据中心通常会一步到位,而数据中心的负载一般有一个增长过程,初期很低,对传统数据中心而言低负载往往意味着低能效。

模块化数据中心4大核心价值

目前,市场上主流的UPS设备供应商和数据中心解决方案供应商都已经提供模块化数据中心解决方案,如施耐德电气的英飞和艾默生网络能源的SmartAisle,都是模块化数据中心的代表。另外,还有一些互联网公司自己在研发这类产品,比如腾讯的微模块数据中心也属于这一类。

在市场上,模块化数据中心可以以不同形式出现,比如,当前很流行的微模块数据中心其实质也就是模块化数据中心,而集装箱式数据中心更是将模块化推向极致,它在快速部署的基础上又实现数据中心整体的移动化,非常适用于一些灾害或者应急场景。

在我国已有不少数据中心开始采用模块化数据中心的建设模式,有的甚至步子迈得更大,采用预制模块化的方式。比如,深圳云基地2013年建成的位于盐田港现代物流中心的数据中心就是采用当下流行的预置模块化技术。在该数据中心的建设过程中,其电力、制冷、通信电缆以及相关的环境监控等都预先部署在一个框架上,类似积木,预先完成测试,然后将这个框架直接部署到数据中心,这样数据中心的建设就如同搭积木,从而加快部署。得益于这一建设模式,深圳云基地的这个数据中心从工人进场到交付,前后只有3个月,同时节能效果也相当不错,其PUE值都可以达到1.5左右。

归结起来,模块化数据中心可以为用户带来四大核心价值:第一,高可用性,即通过工程产品化,实现整体设计和交付,避免系统问题;其次,智能控制,其智能监控、智能管理、智能供电和智能制冷的运营方式,保障了对IT环境的智能控制;第三,高度集成化、一体化,可以一站式服务,从而实现快速部署和在线扩容,保障客户业务连续运行。第四,降低TCO,也就是分期投入,减少建设成本,同时在占地和运维成本上都有30%以上的节省。

自动化与智能化

模块化数据中心为数据中心的快速部署和高效节能奠定了一个良好的物质基础,但在具体的管理和运维上,特别是在自动化和智能化方面,则要依赖于配套软件,也就是DCIM(数据中心基础设施管理软件)。

在云计算时代,IT设备和负载的变化已经成为常态,而IT设备和系统每一点改变(包括新增设备、撤出设备等)都会影响到基础设施,这也就意味着,需要根据IT系统和设备的变化不断改变基础设施的供应能力,包括空间、制冷和电力供应等。比如,在已经虚拟化的IT环境中,当把虚拟机(VM)从一台物理计算机迁移到另一台物理计算机的时候,必然会带来后一台服务器用电和制冷负荷的增加,此时就需要实现IT系统和基础设施管理的整合,来为该VM找到最合适的服务器。

DCIM的出现在一定程度上解决了上述问题,DCIM的最大卖点就是要打通IT管理与基础设施管理之间的联系,这样做的好处显而易见:首先,把原本彼此紧密相关的信息集成到一起,显著降低了数据中心的管理和运营成本、节省时间,并能基于这些信息做出更合理的决策;其次,能够更好地利用现存的IT和基础设施资源,优化数据中心的性能,提高可用性。

同时,DCIM通过集成数据中心基础设施和IT设备的管理,极大地满足了云计算对于自动化和智能化的需求。以虚拟化技术为例,虽然虚拟化技术的应用可以提高IT设备的利用率,但是,虚拟化应用的同时带来了另外一个问题,就是让我们预测对物理设施的需求更难。折中的办法是有时不得不为之预留更多的电力、空间、制冷和计算能力,这又导致了利用率的降低。

而有些DCIM软件平台能对数据中心建模,这样能提前预测所有变更的影响,包括服务器之间迁移虚拟机或者在房间里增加机架,比如,艾默生网络能源的DCIM软件Trellis就具有这种功能。另外,Trellis除了可以监控整个数据中心的各种设备,还能洞悉各个系统相互之间的依存关系,从而整合IT系统和基础设施的相关信息,形成一个类似闭环的控制系统,就如同一个具有自我调节功能的生态系统一样,它不仅知道数据中心每个元素的当前状态,还知道这些元素一旦改变会对其他元素造成什么影响。有了这些统一和完整的信息,数据中心管理者就可以获知数据中心的真实状况,从而自信地做出决策并采取相应的行动。

与之相似,施耐德电气的DCIM软件StruxureWare数据中心管理平台可以让虚拟机在感知物理基础设施状态以后,迁移到一个更安全的基础设施上(包括足够的电力供应和足够的制冷能力等),从而提高可用性。

值得一提的是,DCIM已经成为一种数据中心领域新的热点,在市场上也出现了诸多此类软件,除了来自艾默生网络能源的动态基础设施优化平台Trellis,以及施耐德电气的StruxureWare之外,还有很多UPS厂商、KVM甚至管理软件厂商都推出了这样的软件,比如CA。各种软件可能在功能上有所差别,但它们都致力于通过集成数据中心的基础设施管理与IT设备管理,来改进决策的效率和准确性,并降低管理成本并优化数据中心的运行效率。

软件定义数据中心

谈到下一代数据中心就不得不提软件定义,尽管这个词在大多数时候是指的是IT设备的软件定义。

可以说,今天“软件定义”正在横扫整个IT产业,颠覆包括服务器、存储、网络等在内的数据中心等传统IT基础设施市场,尤其是数据中心市场,而相关IT厂商正在调整,并在新的市场找到自己的位置。

根据较早提出软件定义数据中心的VMware给出的定义,软件定义数据中心是指让数据中心完全自动化、策略驱动、高效率、真正按需提供。VMware认为,在一个软件定义数据中心,所有基础设施都要虚拟化,并将虚拟计算扩展到所有应用;其次,还能根据应用需求实现存储虚拟化和虚拟化网络,以提高速度和效率;第三,管理工具要实现自动化。

很显然,软件定义数据中心需要数据中心基础设施的支撑,上面所提的管理工具也包括DCIM。因此,我们越来越频繁地看到DCIM软件在与云计算平台进行合作和集成。比如,StruxureWare就与VMware的vCenter实现了整合,从而实现了更科学的虚拟机调度。

毫无疑问,在未来数据中心整体走向“软件定义”的时候,基础设施也必须适应这种变化,从这个角度说,软件定义数据中心基础设施也是必由之路。

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