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统一物理基础设施数据网络构建策略白皮书

发布时间:2020-02-19 05:55:37 阅读: 来源:热收缩套厂家

【赛迪网讯】泛达实验室持续针对数据中心关键领域进行广泛研究。这些领域包括网络和基础设施 /有效的服务器和储存配置。通过研究泛达可以为市场提供全面的数据中心解决方案,无论是财务 .医疗市场还是政府和教育市场。本白皮书将说明为您的业务构建可靠数据中心基础设施所需考虑的各个事项。

导言

数据中心是业务的核心,日益增加的传输速度和活动数据中心设备密度不断给物理层提出更高要求。企业网络所储存的和移动的数据量正大幅增加。部署在数据中心用于处理这些工作的高密度刀片服务器和储存设备的能源消耗和热量产生也在加速增长。

运用强大的综合基础设施来处理这些需求并支持未来数据中心的扩展此时比以往任何时候都要重要。本白皮书将展示如何平衡能源、冷却和布线结构实用性与业务优先性来构建一个综合全面的数据中心支持系统。“容量规划”流程通过保证性能的稳定和灵活来优化网络投资,以适应将来的业务和技术需求。

优先事宜

基于泛达实验室对于数据中心的研究,下列是在构建和升级数据中心战略规划中重复出现的问题。因此,设备和 IT经理应该在数据中心项目过程中自始至终地时刻牢记这些问题:

•容量规划: 决定数据中心设计和未来能源、冷却空间和空间管理的增长。这些问题的考虑被统称为“容量规划”。如能有效地对这些核心资源进行部署和管理,则数据中心就能够高效运行,并按照要求进行扩展。

•可靠性: 可靠的基础设施由充足的能源和冷却空间、有效的系统组件接线和接地以及保护、安排和管理布线结构的路径组成。通过由优质部件和材料组成的强大系统,您可以将网络中断可能性降至最低,且运行时间和业务连续性达到最大化。

•预算: 数据中心运营所产生的巨大成本在今天竞争激烈的商业社会中是无法回避的一个问题。设备经理承担每年数据中心大部分运营成本的责任。如何有效部署基础设施资源关系到每年成本节省和降低总拥有成本( TCO)。

•美观: 传统上,设备经理只会考虑“它放在了正确的位置上吗?它能正常运行吗?”。但是数据中心是一笔很大的财务投资,不仅包括功能也包括外形。今天的数据中心已成为了向客户展示公司视觉形象的区域。因此,设备经理希望基础设施能拥有体现高度职业化的外观。

开发数据中心设施解决方案

数据中心规划可想象成一个需要多个业务团队相互合作的地方。事实上,它要求业务、 IT和设施管理团队的紧密合作来制定出一个综合解决方案。了解这些规划中的联系可以帮助您将业务要求转换为实际的数据中心设施解决方案。

业务规划与设施规划

数据中心的一般寿命为 10-15年。如进行日常维护,则基础设施和线缆都能达到这一寿命。而常用设备一般在 3-5年中进行更新,因此基础设施必须至少规划三代 IT设备的供电、冷却和支持。

所有这些数据中心规划决定都最终取决于业务要求。从实际层面上来说,这些要求直接影响公司所采用的应用设备种类和服务等级协议 (SLAs)。

核心设施性能标准中有一项是运营时间,这一般由 SLA决定。当确定运营时间要求和支持应用的运行设备时,则可以预测支持带宽、电源和冷却负载,并且数据中心所占空间的大小也能够确定。图 1显示数据中心相关人员合作制定综合设施解决方案的流程。

图1. 数据中心解决方案所涉及的多方人员

数据中心各等级

设施规划同样涉及定义数据中心各等级标准。 TIA-942 Annex G根据站点基础设施等级将数据中心分成 1至 4等级来维持特定运营时间长短所需的。尽管该标准是根据报告对各等级模型进行分类(如非强制性),但将运营时间目标与数据中心基础设施冗余等级相连已成为了标准的等级划分方法。

单点故障被消除时,系统级别上升。达到第二级标准的数据中心含有至少一套完整的冗余容量元件(如 N+1容量),如不间断电力系统(UPS)单元和冷却制冷装置。第三级数据中心将冗余容量分配至多个路径,包括电源和冷却部件,第四级系统将故障容差延伸到所有支持 IT运营的系统。系统级别会影响到数据中心所占空间,由于单点故障被消除,更多的设施设备将支持冗余容积和分配。必须指出的是,数据中心本身的级别根据影响站点运营的最低子系统级别而定。比如,第二级数据中心可向上升级为双重动力计算机硬件和第三级电路来增强运营时间。然而,该数据中心的等级仍是第二级。

相关标准 (TIA-942)

设施规划流程现有多本出版材料可供参考。《数据中心电信基础设施标准》 (TIA¬942)是其中最为全面的一本。该标准明确了电信和基础设施的最低要求,并建立了这些部件的连接和访问的构造。除此之外,该标准还介绍了如何达成结构、机械和电气设计各因素之间达成可控的平衡。其他已出版了设施规划材料的机构包括: BICSI, Uptime Institute和American Society of Heating,Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)。

为今天和明天升级电源

电源系统是基础设施中的关键部件,它要不断为现在供应电能并符合未来增长的电能需求。不断增加的高密度计算机环境同时极快地提高了电能的消耗(和运营成本)。最近的一次预测表明服务器所使用的总电能(美国和全世界)在 2000年至 2005年 1月翻了一倍。当今数据中心供电所面临的重大挑战为:

1. 符合当今数据中心电力要求

2. 部署稳定系统来满足运营时间要求

3. 保证灵活性,满足未来电力要求

4. 成本降至最低

满足现今电力需求

数据中心电力使用由 IT负荷(主要为服务器)和设施负荷(主要为冷却设备)组成。北美数据中心使用 AC电源,将公共电压 480V降至 208或 120V(美国)供设施分配。电源的可用性和价格以及不动产成本在美国各州都是不同的。达成这些因素间的最佳平衡将帮助相关人员为数据中心确定位置并供应电力。欲预估您的数据中心电力负载,请参考泛达白皮书“数据中心设施考虑事项”中的工作表。

图 2. 数据中心电源系统结构实

数据中心电力分配系统一般包括发电机、不间断电源(UPS)系统、蓄电池、转换开关、浪涌电压吸收器、变压器、断流器、电力分配装置( PDUs)和电源插座装置(POUs)(见图 2)。传统的 POUs包括配电盘、插头盘和 PDUs。UPS系统配有蓄电池储存电能,以保证运行的数据中心设备不会受到电源中断或电源线故障的过度影响。POUs部署在机架和机柜内将电力分配至运行设备。无论是模块电源系统还是固定容量电源系统都能够帮助设备经理能将每平方空间的数据中心电力输送增至最大。这些电源系统可以轻松升级,并适应不断变化的电源要求,也可在必要时以低容量运行以节省能源。而且,使用标准化、热插拔并且用户自行维护的模块式电源系统可减少平均修复时间( MTTR)长度以提高可靠性。然而,模块式电源系统需沿着运行设备一边的机架进行部署;该系统会占据较大的机架空间,并且大幅增加冷却负荷。而固定容量系统一般是中等和大型数据中心的首选,它是独立的电源装置,可节约空间。

设备经理与 IT经理合作使用运行设备节能技术。一般的节能技术包括部署节能服务器和高效电源、整合并虚拟化服务器以及排除不运行的服务器。同样,美国 EPA正在制定企业服务器的新产品标准,并已向国会递交了数据中心和服务器能源效益的草案报告。

部署可靠的电源基础设施

为数据中心配备可靠的电源十分昂贵,但毫无疑问您还必须承担额外的成本来满足业务需求和网络运营时间目标。许多因素都将影响系统的可用性,包括人为失误、组件可靠性、冗余、维护计划和恢复时间。带错误校正功能(如模块、智能和 /或可插拔式)和单点故障降低(如旁路功能)的电源系统可通过精简维护任务并尽可能减少计划外停机时间来提高系统可用性。

电源系统拥有许多冗余以满足 N+1可靠性要求,包括电源转化、并行控制、静电转换开关和旁路连接。 PDUs经常连接至冗余 UPS装置以达到更高的可用性,以防止单台 UPS出现故障或需要进行维修。除了 UPS冗余,服务器电源自身也拥有冗余,每一个服务器盒中都有 2个甚至 3个电源,能够在一部或多部电源故障的情况下为服务器供电。

通过额外电力容量保证未来运行

设备经理和其他数据中心相关人员一般都会在一开始就建立最大预计容量来保证未来的运行。设备经理与 IT经理一起确定现今和设备寿命周期(如 2至 3次设备更新)内运行和冷却设备所需的电量来预计负荷。如果下一代交换机和服务器的电源消耗超过了室内电源设备的容量,则经理有必要使用模块式电源结构阶段性地部署额外的容量。

二级设备系统

数据中心其他部件由数个设备系统支持。这些重要的二级系统包括制冷水、接合和接地系统以及架空活动地板。它们都应根据数据中心寿命周期来决定尺寸,因为这些系统并不是模块式或阶段性的部署。

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