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数据中心设计趋势:提高功率密度

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-09-16 1:57:05 * 浏览: 7
在数据中心设计级别,一个重要的趋势是提高功率密度。考虑到数据中心的空间限制,它需要更高效的操作来应对不断增长的电力需求和成本。显然,在每个机架上投入更多的资源是非常实用的解决方案。但是,除了该解决方案的固有优势外,提高功率密度还带来了一些数据中心运营商必须解决的问题和挑战。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)?” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“%3Cscriptsrc ='” + _bdhmProtocol +” hm.baidu .com / h.js%3F83e8d4ba8c3dd1c5d05a795e63a2d7b4'type ='text / javascript'%3E%3C / script%3E”)),在数据中心设计级别,一个重要的趋势是提高功率密度。考虑到数据中心的空间限制,它需要更高效的操作来应对不断增长的电力需求和成本。显然,在每个机架上投入更多的资源是非常实用的解决方案。但是,除了该解决方案的固有优势外,提高功率密度还带来了一些数据中心运营商必须解决的问题和挑战。在数据中心设计级别,一个重要的趋势是提高功率密度。考虑到数据中心的空间限制,它需要更高效的操作来应对不断增长的电力需求和成本。显然,在每个机架上投入更多的资源是非常实用的解决方案。但是,除了该解决方案的固有优势外,提高功率密度还带来了一些数据中心运营商必须解决的问题和挑战。功率密度趋势低功率密度通常等于低效率。这样的宝贵空间资源仅由很少的IT设备资源消耗,并且还需要消耗更多的设备维护成本。 Santa Cara的高密度托管提供商Colovore的首席财务官兼联合创始人Ben Coughlin指出:“目前,客户在典型数据中心中部署的机架约为8-12千瓦。一些数据中心对密度的要求更高,但是在大多数用于大数据分析和处理的密集型应用中,接近20千瓦以上的现象仍然很少见。同时,美国仍然有一些典型的沿海地区。数据中心的机架为4-5千瓦(这仍然是10年前修订的标准)。在主机托管空间中,仅支持低功率密度是非常昂贵的,因为完全租用的机架空间可能是由于缺乏足够的电源而导致的。尽管机架配备了很多设备,但是主机空间中基础架构的支持能力却不匹配。 “客户可以在现有的服务器基础架构上轻松地将每个机架部署8-10千瓦,但是由于大多数数据中心的设计和构建仅支持4-5千瓦,因此他们必须跨机器运行。机架可以实现半机架设备操作,否则将无法很好地实现散热。尽管仅使用半机架负载资源,但客户已经为完整机架支付了费用。这无疑是浪费。对于功率密度,最明显的限制之一是配电基础设施。公用事业公司提供的电源和数据中心中备用设备的水平会影响功率密度。对于公用事业公司提供的每瓦功率,数据中心必须具有足够的UPS和柴油发电机,以在断电时保持其运行能力。当然,布线,配电单元(PDU)等为专用机架供电。 Coughlin指出:“大多数数据中心的供电能力不足,因此,他们希望从公共电力公司那里获取更多电力资源,并将其用于数据中心的核心基础设施(电气和机械基础设施)。在设施,发电机,配电设备等上花费了很多钱。因此,对于数据中心而言,获得更多电力和成本是两个重要的变量。但是也许数据中心面临着更紧迫的需求,那就是冷却:设备消耗的每瓦特功率都会产生一瓦特的废热,必须将其清除以维持数据中心所需的工作温度。数据中心希望这也是一个挑战当数据中心不打算以更高的密度放置设备时,请规避。 “随着数据中心机架级密度的增加,服务器将不可避免地产生更多的热量,因此也需要更多的散热。”库夫林说。冷却基础设施非常昂贵,但挑战可能来自尝试翻新旧数据中心。这些旧数据中心大多数最初都是用低矮的屋顶建造的。在许多情况下,确实没有提高密度的简便方法。除拆除外几乎没有其他方法,但这对于数据中心来说非常困难,尤其是在它还托管一些客户的情况下。不幸的是,对于传统的数据中心公司而言,将其数据中心转变为更高密度的数据中心意味着,除了等待半导体摩尔定律带来的改进之外,其数据中心设施几乎没有真正的潜力继续扩大计算能力。但是,这种方法需要购买新的IT设备,更好的处理技术以及摩尔定律的不断进步,以实现更高的效率,这可能需要大约十年的时间。 Coughlin指出,在这种情况下,“托管服务提供商只能简单地使用'分散负载',或者迫使客户跨机架的一半使用他们的基础架构。但是,这显然是不可持续的,最终,随着客户服务器的更新,他们的空间,电源和散热资源将被耗尽。”集成基础架构将更大的功率密度驱动到更高的密度。这种进步可以概括为长期的基础架构集成:基本上,可以通过数据中心中的现有趋势(例如,使用虚拟化技术,刀片服务器和微型服务器)将更多的计算机资源打包成更小的体积。集成基础架构“对数据中心的运营效率具有非常积极的影响。” Coughlin说:“由于IT部署的物理规模较小,IT经理的管理权限更加有限,并且当服务器数量减少30%至50%时,总的节能量将更加有意义。这种方法旨在通过增加机架级别的功率来减少数据中心的总功率(这具有双重好处,因为它还降低了冷却要求)。实际上,每台服务器的电源需求已大大增加,但是总的来说,由于所需的服务器数量较少,因此总功耗可以降低。这就是为什么高密度数据中心变得如此重要的原因。它们是所有基础架构集成的关键。当今的服务器可以轻松实现每机架单位500瓦到1千瓦的功率!高密度导致的散热问题当然,高密度可以带来更高的效率,每个机架都配备了尽可能多的设备,从而帮助数据中心实现了尽可能多的成本节省,空间占用和管理问题。但是好东西需要权衡:在这种情况下,它将导致散热问题。低密度部署通常使用空气冷却,并且在大多数地区,使用免费的室外空气冷却。但是,随着数据中心功率密度的增加,空气冷却变得越来越昂贵。与均匀分布的直接冷却源相比,生热解决方案更类似于提供点源:产生热量的原因是机架,服务器甚至处理器的水平。 “服务器芯片级的处理能力似乎正在继续增加,但是在某些时候,它们将需要内部冷却,立即在服务器附近实施冷却以防止产生过多的热量。”因此,可以仅对一点进行空气冷却。还不够。需要使用水资源(或其他液体)以提供更大的冷却能力。但是,这需要牺牲一部分基础设施的交付能力,并且在改进实施方面存在一定的困难,例如实现冷却水和设备电子组件。严格隔离。基于水的冷却方案的部署可能会引起某些问题,尤其是对于旧的数据中心而言,必须对现有基础设施进行改造。但是对于那些可以支持不断增加的功率密度的新设施,水冷解决方案可以将制冷能力提供给任何需要的地方,而不仅仅是试图将整个房间保持在足够低的水平确保服务器空间整体运行温度。诸如热通道/冷通道之类的解决方案可以给冷却空气一些余地,但是这种程序也有其局限性。最后,随着数据中心对高密度要求的不断提高,浸泡技术可能成为必不可少的技术。已经有一些公司在此领域提供产品,包括非导电性液体和服务器机箱中的冷却液。高密度回报对于客户,无论是托管服务的客户还是数据中心运营商,就总拥有成本(TCO)而言,高密度可以为他们提供重要而丰厚的回报。 Coughlin说:“当公司可以将其IT基础架构集成到虚拟刀片服务器中时,它可以立即节省20%至30%的运营成本,以及每个机架4-5千瓦的旧式部署。在很大程度上,这是由于机架需要容纳服务器的每月电费节省,以及跨边界连接和机架交换机成本的减少。 “对于托管服务客户和数据中心运营商而言,这意味着它可以进一步扩展现有机架的可用空间,展示建造新数据中心的麻烦和费用,其好处不仅仅是直接节省成本。对于那些希望保留其旧数据中心建筑物或采用托管方式的公司,随着能源价格上涨和IT服务需求的增长,他们需要提高效率并节省占地面积和机架空间。因此,在数据中心中实施高密度电源是一个主要趋势,但这也是一个挑战:将更多容量装入机架需要构建相关的配电设备,并且备用基础架构和冷却容量也需要提供相关的部署支持。 ,保持管理工作温度。尽管冷却液法目前可能不是普遍的趋势,但是随着空气冷却法在高密度环境中逐渐变得不实用和负担得起,它将变得越来越普遍。但是,无论从过度的空气冷却到液体冷却需要多长时间,数据中心的功率密度无疑都会继续攀升,这是因为公司正在尝试最大限度地利用其资源。