数据中心微模块是否适合企业?-阿里云开发者社区

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数据中心微模块是否适合企业?

简介: 什么是微模块?怎么下定义

1 什么是微模块?

近2-3年,国内IDC的分布式计算、机架服务器等IT和互联网技术快速发展,底层的数据中心随之也出现了很多新的技术应用,包括列间空调、自然冷却、高压直流、市电直供电源等,随后若干新技术集成后出现数据中心微模块(MDC:microdata center)概念,其中以国内互联网巨头腾讯公司规模性交付基于自己业务的数据中心微模块,推动了微模块数据中心在国内快速发展。国内不少厂家也在宣传微模块解决方案,大多贴上了各色各样的标签,如节能,减少首次建设成本,建设方案灵活等等,但实际上对于客户真的是如此吗?究竟微模块能带来什么好处?是否企业都需要微模块?本文的目的是从一个中立角度来分析这些问题,并给出一些作者愚见,供大家参考。

那么究竟什么是微模块?怎么下定义?

最近,国内相关技术协会和组织一直就微模块是否应该纳入国家通信标准规范展开广泛的讨论,但一直没有明确的结论和定义,更多是企业或用户以自身情况进行定义,基础设施厂商与IT厂商就有明显分歧,比如集装箱数据中心算是数据中心微模块么?

在此,笔者认为微模块是企业根据自身业务模型而标准化一些计算或存储等资源需求,如datacenter as a computer,将支持这些资源的数据中心基础设施、如电力、制冷、机架空间等进行集成及标准化配置,耦合成一个模块;微模块是数据中心模块化过程的一个产物,是模块化数据中心闭环体系的重要组成部分。笔者研究和考察过国外数据中心,对数据中心的模块化理解,推荐施耐德APC的160号白皮书,里面较详尽的给出模块化的定义和特征,具有较高的指导意义。详见链接:

http://www.apcmedia.com/salestools/NRAN-7ZE9R3/NRAN-7ZE9R3_R0_CH.pdf

2 为什么会产生微模块?

笔者调研过国外超过100个中大型数据中心,发现越来越多的概念和方案呈现模块化。而微模块的概念,主要是以谷歌、雅虎、腾讯等国内外大型互联网公司为代表,延伸和总结提出,是基于互联网企业自身的数据中心/服务器/网络/业务APP等技术架构,有相应的架构优化和适应未来技术架构的配置。微模块基本规格为约10-30个机柜,紧靠热源空调,模块化的交流/直流UPS,通道密闭结构等、模块监控系统。其逻辑关系可以表现为2个层面,ICT和基础设施,ICT表现为:

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从模块化数据中心(基础设施)的逻辑结构,参考施耐德APC的160号白皮书,表现为:

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可以看出,IT/网络的逻辑关系最后分解到机柜单元而数据中心的逻辑也是分解到机柜单元,机柜就是两者逻辑物理映射的最明显的交叉点。在数据中心的规划设计乃至商用数据中心租赁中,有多少机柜,每个机柜多少KW功率成为最常见和使用最多的基准单位。

而如果以若干机柜作为一个整体,其逻辑关系既容纳于IT侧和业务侧,也映射到数据中心基础设施侧。而这样的若干机柜整体就是模块,国外叫做IT/server模块,国内则称之为微模块。可以说,微模块就是以服务器/网络设施和基础设施分解但是通过一定逻辑精密耦合后成为一个共同载体的数据中心模块,在计算或者存储资源上可以独立的完整数据中心。

不同公司的业务情况和服务器/网络设施状况,会有不同的映射收敛比逻辑,寻找最优的配比是关键问题,因为这个涉及到服务器/网络设备TCO,IDC数据中心TCO两者最优化,微模块就应时而生了,这是数据中心模块化理念和方案的必然进程和阶段。

3 数据中心微模块的发展应用

微模块的发展来自基础设施厂商的模块化产品方案与互联网公司需求的投怀送抱。

最早体现基础设施厂商的模块化设备技术和方案理念的是施耐德APC,早在2005年发布英飞系统,其构成包括模块化UPS、列头配电柜、机柜、列间空调、环控动环设备,热通道密闭。随后的2009年~2010年,艾默生发布SmartAisle,类似APC英飞系统,但是采用了冷通道密闭,采用母线槽配电省去列头配电柜,对配电进行了优化。随后更多厂商如威图等也加入了。基础设施厂商的贡献在于提供了风火水电这些硬件的标准化、优化后更适合微模块的组合方式,从而与服务器网络设备可以更好的配合,比如列间空调可以更近距离的散热,结合高温服务器能大大提高空调能效比,减少空调配置量;比如高压直流电源可以更好的以根据负载配置电源模块数量,分批建设并能更好的提高效率。规模化的微模块的基础设施的建设成本实现CAPEX和OPEX的降低。

微模块在互联网公司得到了发展和推广,源自互联网公司的需求得到了较多契合,这里面最主要是——创新技术倾向与掌控力、快、灵活、标准、规模。

由于大型互联网公司的业务多变性,对服务器,网络,IDC资源的弹性需求非常大,因此互联网公司一般都会有比较强的技术团队,把控从服务器、网络设备、数据中心系统的优化定制。如谷歌可以自行设计服务器,并形成三联柜服务器一组,2个三联柜对应一个顶置制冷单元;而Facebook的 OCP开放平台协调打造开源服务器和全面定制数据中心,典型配置是3个机柜对应一个直流电源+电池一体柜单元,共用制冷系统;反过来雅虎是大约10个机柜形成一个模块单元,共用N+1置顶无风扇制冷单元,若干模块再共同使用飞轮UPS。这些国外的互联网公司的应用方案跟国内的微模块技术应用情况大相径庭,但核心逻辑却相同,能将自己对业务的需求转化为定制硬件需求,并以产品化的思维进行开发和快速迭代,这是互联网公司的区别于传统商业IDC或企业数据中心的地方。

微模块,就是这样由双方结合,从方案,技术规格,采购、实施流程等全部标准化,形成规格产品,从部件产品现场大量工程建设流程变成若干产品集成在工厂生产、工程验证流程、现场拼接安装交付流程,快速交付,并通过搭配各种规格的微模块实现灵活部署。大致可以用下图表示逻辑关系:

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从上图可看出,微模块是模块化数据中心进程的一部分,是三者技术发展交融后变化的结果。微模块的后续发展,从基础设施线来看就是发展机电模块,IT机房模块和建筑模块等,从IT网络设施侧看又是服务器与网络的标准模块化,这是模块化数据中心发展的全景。

当然,数据中心内部因为技术和标准化工作一直进行着,而将容易的实现了版本归一和标准化,进而形成微模块。外围机电模块,如变压器容量,配电柜,冷冻水主机等,更多的是商业建筑机电产品市场,在标准化方面的难度更大,而建筑更有消防、市政规划等审批要求制约,实现难度会更大,但是值得去研究和发展。机电标准化可以参考下面视频:

美国Chicos数据中心:http://v.youku.com/v_show/id_XNjAwODEzNTY4.html

Digital reality POD 2.0:http://v.youku.com/v_show/id_XNjI0MDA1MTI4.html

4 微模块具备普适性么

微模块是在大型互联网和IT企业数据中心中得到了快速发展,那么就像互联网思维一样,具备普适性么?可以像互联网思维方式一样适合商业数据中心,可以来一个用微模块思维改造传统数据中心么?

第一、企业是否具备能力梳理业务模型,并具备技术掌控力将这些业务模型转变成标准硬件资源,目前看存在较多的困难和缺乏持续的投入;但是这方面因为云计算[注]虚拟化技术的发展,业界开放计算平台的发展和开源系统等会持续改善这种状况。另外,对于不同客户和业务进行分类合并,建设标准化的计算集群或者机房单元区块,也是一种合理的模块化思维解决方式。如Facebook梳理业务后对自身服务器、存储等硬件标准化,使得每机柜服务器数量,机柜负载功率都形成标准,此时对应微模块的配电,制冷都容易标准化。如下图所示:

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反过来,如果企业有多种ICT设备,每个的U数,占地,功耗都差异很大,难以标准化,那么部署微模块的难度就会很大。

第二、数据中心具备可扩展的规模以降低定制成本么?基于传统数据中心的完整的产品和解决方案产业链,数据中心的建设成本一般低于新技术方案的数据中心,尤其是需要多种产品定制的数据中心。当定制技术和新方案数据中心没有持续性和规模性支撑的时候,这将成为现实难题,当一个企业数据中心仅有数百台服务器,而且未来若干年内能预测到增长速度不快的时候,微模块就未必是首选,TCO是个重要的考量指标。

第三、有其他替代方式追求数据中心的低TCO么?合适的技术架构和方案选择,可以实现数据中心的低TCO,比如思科Allen数据中心使用新风AHU模式、分机房模块方式进行建设和部署,PUE可以做到1.2左右;比如SUPERNAP数据中心,采用标准分区的方式,分批部署风冷+新风换热自然冷机组、配置标准集装箱油机方式,按照不同客户进行建设;比如雅虎按照分集群方式进行建设和部署。如美国最大IDC公司Digitalreality为例,由于其租赁客户需求不同,其标准化进程主要针对机电模块实现快速部署和降低TCO。

5 结语

模块化是一种数据中心建设解决方案和思想,在模块化数据中心的进程中,微模块应运而生,形成了服务器网络资源、强耦合的电力制冷等系统的标准化,适合技术创新、快速、规模部署的企业数据中心;而这种思想也会逐渐影响传统数据中心,在数据中心ICT、机电的标准化和模块化方面会进一步发展,不断推动数据中心的革新发展。

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