數據中心在變化

2019-11-03 08:59:40

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供稿：網友

　　盡管現在進入任何一個數據中心，你所看到的景象同十年前沒有多大的不同，但是由于超密集型服務器機架、分散和虛擬運算的趨勢、即時故障切換，以及ip電話和通過IP傳輸聲音信息的新需求的不斷涌現，數據中心的各個部分正在發生改變。

　　數據中心的四大變化:

　　1．超高密度服務器機架引發對散熱的強烈需求；

　　2．向分布式和虛擬處理移植的趨勢使數據中心分散配置成為可能；

　　3．即時故障切換的需求要求數據中心具備雙倍冗余能力；

　　4．向IP電話和VoIP移植的趨勢對數據中心的通信體系和管理都帶來了變化。

　　一直以來，服務器和處理器廠商都把建造更小更密集的系統作為研發目標，這盡管令人興奮，但是如今由此帶來的諸多問題開始顯現。別的不說，單就散熱問題就足以讓數據中心的管理人員頭疼的了，因為正如美國密執安州某醫院數據中心運營主任羅伯特所言：“并非人人都能建造一個可以滿足散熱需求的數據中心?！币驗檫@不是一件容易的事情。所以，斯坦福大學的數據中心經理Patrick Luma說，他很想看到服務器廠商“少把注意力放在縮小機器的尺寸上，多把注意力集中在減少機器內的發熱量上?！?

　　數據中心需要不間斷散熱

　　關于散熱問題，數據中心設備的設計者們通常單憑一些簡單的經驗來解決，例如，如果一個空間有上千平方英尺大，則需要數噸空調設備；或者他們依據設備銘牌上列明的最高電力使用量來布置散熱系統。事實上，這些簡單作法今天并不能湊效，它可能會導致在整體設備上消耗過多昂貴的制冷資源，甚至還可能導致服務器機架內部的多處小空間的溫度極高。

　　加利福尼亞數據中心設計集團總裁Ron Hughes說: 去年，一般的數據中心每平方英尺面積消耗電量是40瓦，使用舊服務器機架的數據中心則每平方英尺面積耗電量是2千瓦。今年，他正設計一套能支持每平方英尺面積平均耗電120瓦，機架的耗電量為4千瓦到5千瓦的數據中心設備。

　　Hughes說: “如果您了解HP、Sun、IBM、Dell等公司最新的構想，您就會發現，這些制造商預計刀片式服務器機架的耗電量將達到15千瓦至25千瓦。服務器領域將朝著更小的空間、更高的處理能力和更大的耗電量發展，當然散熱的要求也會相應提高。我曾經發現有些公司預計單個機架的耗電量將高達30千瓦，也就是說數據中心里每平方英尺的能耗將達到500瓦。”

　　由此帶來的最大問題并不是散熱本身，而是如何以合理的價格實現散熱。Hughes說，如果每平方英尺的功耗為40瓦，那么建設數據中心的成本將是每平方英尺400美元，建設一個5萬平方英尺的數據中心就需要2千萬美元。但Hughes同時還指出，到2009年，根據預測每平方英尺的功耗將高達500瓦。到那時，冷卻空氣用量、不間斷電源（UPS）、發電機和相關設備的成本將會大幅度提高。他說，建設此類數據中心的單位成本將攀升至每平方英尺5千美元，而對于同樣一個數據中心，造價也將從2千萬美元竄升至2.5億美元。

　　當數據中心在緊急時刻切換至備用電源時，散熱的問題就會變得更加復雜。在發生斷電時，UPS單元會立即啟動，因此對計算機來說電源的供應并沒有受到干擾或中斷。但是，在此類事件中，發電機要等到15秒至60秒后才能啟動散熱系統。這在過去根本算不上是什么問題，但在許多比較新的設備中，溫度攀升的速度非?？?。 Uptime Institute 公司高級顧問Bob Sullivan 說: “如果數據中心內每平方英尺的功耗是40瓦，那么在冷卻系統停止工作后的10分鐘內，溫度會上升25度。但如果數據中心每平方英尺的功耗是300瓦，溫度上升25度所需要的時間還不到一分鐘?！?

　　Sullivan說，解決問題的方法是使用不間斷散熱系統，其工作原理也同不間斷電源系統類似。這就需要使用大量的風扇，利用不間斷電源的供電向數據中心源源不斷地提供經冷卻的空氣。

　　分散配置數據中心以防災難

　　今天，許多公司只擁有一個大型數據中心，而有些公司則根據其用戶的所在地設置兩個或更多的數據中心。但隨著“暗”光纖價格的降低和新型虛擬軟件的普及，企業都能夠以更靈活的方式實現動態的處理負荷分散配置，并且對用戶來說是完全透明的。例如，Federal National Mortgage Association公司就擁有兩個數據中心，其中一個多數情況下用作緊急備用站點。這家按揭金融公司負責IT系統的主管 Stan Lofton說，Fannie Mae公司正在為他們公司建設另外一個數據中心，用于替代原來的緊急備用中心，使兩個數據中心最終都發展成為“協作生產環境”。他說：“我們目前有許多應用都可以實現雙站點生產性運營，因此如果其中一個站點發生故障，用戶仍然可以獲得連續無縫的服務。在將來，我們將讓越來越多的應用以這種方式運行。”

　　Business Technology Partners公司是一家總部設在紐約的企業。該公司總裁Joshua Aaron說，這種方法避免了單個故障點的出現，并且使災難恢復變得更快，更容易。他指出：“由于不必將所有的不動產集合在同一個地點，這樣在災難恢復和重建過程中，您就擁有了更多的優勢和主動權。”這種方法也使許多公司開始考慮在企業內部實施災難恢復，而不使用其他公司提供的災難恢復服務。Sullivan says說：“您會發現，這類災難恢復設備也可以用于開發、測試和協作生產環境中?！?

　　Fannie Mae公司的設施經理Terry Rodgers說：協作生產型數據中心具備“連續可用性”功能。當主站點在發生火災或其他災難時，越來越多的用戶希望幾個小時、甚至幾分鐘內啟用備用站點的系統。Rodgers指出，故障切換必須能夠立即實現，而在這一過程中軟件和硬件的作用都是非常重要的。

　　雙倍冗余保持業務連續

　　要想實現連續的可用性，就必須按照Uptime Institute定義的要求建設第5級（Tier IV）的數據中心。第5級的要求明確規定應使用兩套獨立的供電系統，從雙份電纜到雙份計算機硬件，所有的設備都必須有兩套。Rodgers 說: Fannie Mae公司正在建設的新數據中心就完全符合第5級的規格，并且能夠提供真正的“實時備份”。

　　Visa美國公司擁有兩個面積在5萬平方英尺以上的數據中心，一個在美國東海岸，另外一個在西海岸。這兩個數據中心中每一個都可以立即成為另外一個數據中心的備份站點。兩個數據中心都被評為N+1級，也就是說擁有N個組件的每套系統都擁有至少一個熱備用組件。例如，如果一個數據中心正在使用的UPS模塊有6個，那么根據N+1原則，就應該有第7個UPS模塊處于備用狀態下。

　　在一年內，Visa公司將移植到一套2（N+1）架構下，即每套系統都有完全相同的備份系統。在上面的例子中，該數據中心應當擁有兩套隨時可用的UPS系統，每套系統都擁有獨立的電纜，并且每套本身也構成了自己的N+1冗余體系。

　　Visa 公司負責運營的高級副總裁Richard Knight 說：“在十年前，N+1構架只允許一個組件發生故障?，F在，隨著技術的變化，再加上所有的設備都擁有了雙電源系統，2（N+1）成為終極的設計已經變成了很自然的事情。這可以說是典型的雙套系統與雙套組件之間的關系?！?

　　Visa公司的另一位副總裁Jerry Corbin說，除了提供最高級別的容錯能力，2（N+1）還能夠大幅提高靈活性，因為我們可以在系統維護時關閉整個系統。但是他也指出：“這種方案也會使管理工作的復雜性變得非常巨大。”

　　適應新的通信和管理方式

　　Aaron認為，聯網問題也在改變數據中心的設計，而存儲區域網絡（SAN）則提出了特殊的挑戰。他說：“盡管IP SCSI正在逐步打開自己的市場空間，但存儲區域網絡通常是與光纖通道交換機連接在一起的。今天的光纖通道交換機需要有自己的基礎設施，而且必須在數據中心設計階段就考慮到這些交換機的安置問題。它們要占用機架空間并且消耗大量的電力?！?

　　的確，通信方面的考慮也將越來越多地影響數據中心的設計。Aaron 預計：“隨著VoIP技術的普及，目前的數據中心必須能夠支持一種非常重要的關鍵任務應用：語音。那么，如何為IP電話提供電源呢？如何處理911服務呢？如何提供語音郵件呢？如何支持統一信息呢？這些都是需要認真考慮的問題?！?

　　Aaron指出，如果因為停電而延誤了對911報警服務的支持，問題可謂相當嚴重。但這一點在傳統的數據中心設計中根本沒有考慮過，不過，現在就必須考慮了。而其中需要考慮的關鍵點就是語音網關、媒介網關和IP電話使用的備用電源設備。

　　IP網絡也是一把雙刃劍，既有優勢，也有挑戰。許多數據中心里都開始安裝環境監視傳感器，并將其連接到數據網絡中，這樣，設施經理和IP經理都可以通過這種統一的方式了解所有系統的健康狀況。

　　數據設備制造商也使用通用的數據交換標準和網絡協議來幫助設施和IT部門構建統一、通用的管理體系。例如，總部設在Austin市的NetBotz公司就銷售一種具備IP地址的無線“監視設備”，能夠安裝保安攝像機、麥克風，以及溫度、濕度及風量傳感器。管理人員可以通過遠程方式讀取數據并通過電子郵件發送警報。

　　Aaron說：“這些東西的成本、尺寸和復雜性已經下降。而且它們已經和網絡集成在一起，因此可以通過廣域網在遠程地點對它們進行查看和控制。”（譯自《Computerworld》）

　　方法●散熱

　　如何為數據中心降溫

　　目前有許多已經或即將推出的解決方案都能夠有效解決數據中心降溫散熱的問題。它們包括：

　　● 直接散熱。這種方法并不像今天的數據中心那樣使用分區的方法，利用一排排設備間的走廊降低整個數據中心的溫度。這種數據中心的設計利用定向輔助散熱，如連接在機架、機柜或單個部件外部或內部的水冷或制冷散熱單元。

　　● 水冷處理器。這種方法的起源可以追溯到大型機時代。主要的計算機制造商都在研究這種技術，但尚未推出真正的產品。Fannie Mae公司的設施經理Terry Rodgers認為：“如果在三到五年前，我肯定會設計抬高的風冷系統，這在今天是非常普及的作法，但從今天的情況來看，我更愿意選擇冷水散熱設備。這樣幾乎可以一勞永逸地解決問題?！?加利福尼亞數據中心設計集團（California Data Center Design Group）總裁Ron Hughes則認為：“這種解決方案對于大型數據中心肯定是有意義的?！?

　　● 分散發熱量較大的設備。一些公司沒有將自己的機架塞滿服務器，而是將它們分散放置，相隔的距離也比較遠。在某些情況下，這是一種成本非常低的解決方案，但如果數據中心內空間緊張或不動產的價格非常昂貴，那么這種作法恐怕就會變得很不實用。

　　● 更具智能的容量規劃和散熱能力分配。美國加熱、制冷及空調工程師協會在今年公布了一份指導文件。利用這些指導原則，服務器制造商可以按照最小、典型和滿負荷三種級別的配置報告其設備的散熱和氣流要求。DLB Associates Consulting Engineers PC 的總裁Don Beaty指出，這些“熱量報告”可以幫助數據中心設計人員遺漏熱點和超過總體散熱容量等問題的出現。

　　案例●管理

　　Visa公司擴大對數據中心的監視

　　Visa美國公司正在努力將數據中心的監視水平提高到一個新的層次上，不僅擴展傳統的硬件和軟件組件監視，而且還要增加對服務水平的監視。該公司負責運營和網絡服務的副總裁Tony LaManna指出，在過去，如果數據中心內一個電源分配單元（PDU）發生了故障，必然會對客戶服務造成非常明顯的不良影響。

　　目前Visa公司利用一個軟件網絡對所有的2萬1千個成員金融機構和2千萬商家進行監視。如果某一個加油站的讀卡器不能讀出客戶的信用卡，那么在Visa數據中心的工作人員就可以對整個事情進行跟蹤并找出問題的根源。該公司負責運營的高級副總裁Richard Knight 說：“組件級的測量是非常重要的，但究其根源，我們的目標是讓持卡人能夠順利使用自己的信用卡，并讓商戶能夠順利地出售自己的商品?！?

　　Visa的服務監視系統是在以下組件的基礎上建立起來的：

　　● Netcool 它負責監視和調查，由舊金山的Micromuse公司提供。這些工具能夠從整個IT基礎設施中采集實時數據，并將其合并到單個管理控制臺上，同時向經理人員和其他系統通報那些影響客戶服務的問題。

　　● NerveCenter 由馬薩諸塞州Westboro 市的OpenService公司提供。NerveCenter負責進行網絡監視、集成網絡和安全事件，執行問題根源分析并自動解決某些問題。

　　● Powerpack 由佛羅里達州Winter Park市的Interlink Software公司提供。該工具能夠進行事件監視，同時也可從最終用戶的視角實施性能分析。

　　Visa很快還將進一步改進該監視網絡，將其集成到數據中心設施管理系統中。到那時，管理人員就可以很快找出許多問題的根源，像電源分配單元故障與客戶服務受到的沖擊之間的聯系也可以很快查明。LaManna說：“到那時，我們可以完整地了解端到端的所有情況和問題?！?

　　
摘自《計算機世界報》第46期 C6、C7

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