艾默生中国区副总裁丁麒钢解读数据中心规划

2008年12月04 00:00:00 来源:中国空调制冷网

当IT技术发展到今天的时候,作为一个数据中心的管理者,他现在首先关心的不是怎么在软件上考虑,而是考虑到基础设施怎么能够承担起这个重任,保障它的主业务能够顺利进行。关注什么?热密度。为什么关注热密度,大家试想一下,单子服务器能耗是多少,你想25个千万是什么样的概念?就是一个小的炼钢炉,小的电炉,这样一个炉,你让数据管理者能不为之担心吗?所以是一个功率的问题一个是热密度、刀片式的问题,所以数据中心的建设者和管理者必须要面对的一个问题。

当你的机房出现故障停机的时候,历史上需要25分钟,现在不超过3分钟,这就是新的技术应用所带来难题。作为基础设置厂家来讲必须要解决这个问题。顺便讲一个笑话,这事发生在美国,三年前美国西部一个很著名的大学,他从州政府得到了一笔资金,他的资金全部投入到了IT建设里面,用了当代最好的IT技术,全部更新。可是没想到他更新完了以后对让他头疼的问题,就是供电的问题,他就是把整个大学的电全部都停掉,给这个数据中心去供电,也只是满足70%。这个笑话不仅在美国,在中国也发生了。在东南亚还有一个运营商搞规划,搞了一个很庞大的计划,把我们叫过去,跟我们谈,我单机优先要800千伏,要16台机。我们跟他规划,16台机,你上游,变电所可以给你的电是多少?他说这是我考虑的事情,你不用考虑,你的上游平均给你卡断了。第三个,所有在中国搞不是政府主导投资的,是企业主导投资的,他们遇到的一个最大的问题是什么问题的?供电问题。最大的问题在哪里呢?如果说供电说给你供的电,你想超出一个变压器200千伏安,没有给你,你要自己去拉电的话,一公里投资一千万,资产算电网公司的,钱是你出。这就是中国现实的状况,为什么说我们要研究数据中心的基础设施,这个基础设施不是简单的。

第二个数据中心的能耗在运行成本中占的比重越来越高,这是两个现实的不争的事实。

现在大家都知道数据机房有很多方面可以考虑,在这里我只讲到数据中心怎么做到节能,做到节能的标准是时间。你作为数据中心总的能耗要比IT设备的总能耗,你越低能耗越高。如果你以一个机房的能耗为1的话,你看看IT的能耗占到最数据当中的比例是多少。所以在这里面就导致的一个辩论关系,这里面我跟大家提供一个概念,PUE值不是取决于IT是多少,而是取决基础设施和机房的设施。在你的机房里面PUE永远是1,反过来就要看,整个机房的供电对一二增加了多少,增加了1还是增加了0.5还是0.6,这才是最真正的所在。

国内的普遍的做法,这还是好的,在2到2.5。目前运行的,差的,已经超过的3到3.5,那么设计的话,近几年新设计的IT数据中心,做的好的一般在1.8到2.0,而我们未来的客户目标是要做到1.8到1.6,这就是一个评价的标准。我们这个数据中心设计出来以后究竟能效和能耗是多少。大家就讨论这个概念。

在一个数据中心里面我们的能耗组成是什么,大家看一下能耗组成-----52%全部是主机房为耗道,剩下主要是机房空调,因为你IT运转了,机房产生的大量的热,这个就要给你宕机、烧机的,所以必须要把这个热及时的散掉,所以机房要求恒温恒湿,这有一个严格的要求。在这个配套、基础设备主要是这些,而真正的供电,UPS,包括你的配电和照明整个加起来不超过10%。这是一个,皆是说我们要从数据中心结构里面能耗的模型,是这个模型。

再看它的能耗的逻辑是什么呢?这是最核心的耗电,IT耗电一个千瓦,这中间经过各种交流转换,制冷、热,把热带走以后,再看到变压器里面是多少?2.84,这就告诉我们在设计的时候,选择设备的时候是有讲究的,在设计的时候一定要考虑,讲究在哪里?选择一个低能耗的。这就是一个经验教训。

这样告诉我们作为一个数据机房要采取节能措施,总结起来三个步骤,一个步骤首先是主设备机是最重要的,它减1,整个机房少2.85,其次是空调节能,而空调节能,除了空调设备本身最重要和通道、和风道和制冷方式的选择,以及和整个机房机架系统的不具有百分之百的关系。

第三才是机房,机房可以给客户带来多大的效益呢?投入和产出明显在重设备,其次是空调。所以艾默生把机房节能三个措施,三个方向,三个步骤,我们总结了三个一。

围绕机房来讲有很多的工作可做,有很多东西可以改进的,光从主设备来讲就是这么几个措施,从空调来讲有这么多的措施,从电源来讲有这么多的措施,然后同整个机房的管理来讲一定可以帮助节能。

看一下主设备。最重要的第一步节能是主设备。首先是芯片的选择,关注到你是不是节能,如果你选择第功耗的处理器,功率是上一样,并不影响计算技能,如果可以采取这一项措施就可以节能10%,如果配一个主设备厂家提出的虚拟运算技术,我在低峰的时候把大部分的服务器停掉,调到小部分的服务器上用,也可以做到节能,但是可以看到他本身这样做,从理论上是这样,但是如果他没有基础设施的配合,它不仅不节能,而且浪费能源。什么道理呢?你想想看这个机房十个运算,做的是平均的,你把7条路都停掉了,在一台上,就发现一个问题,一个机构上温度在急速的升高,其他的都很凉,只有这个热。如果你不把这个热降到一定的温度,它不仅不能降低能耗,还会加大能耗。所以在虚拟运算的区域,再制冷上要有特别的处理。

看一下供电,供电现在从数据机房主要是两个方面,第一个是谐波,这个谐波不仅仅是环保的问题。中国的移动已经在全国大面积的谐波治理。第二个是高压直流。这中间的环节减少了,节能介在哪里?从本身的技能来讲是一样的,在UPS一样,也是先直流,再转换,这是在服务器内部环节减少,这是在外部转换电源的方式的减少。第二个就是供电方面。第三个方面提高冷却系统效率方面。在提高空调的冷却系统效率方面有很多的文章可以做。比如说原来的传统机架三十个千瓦,现在一个机架操作25千瓦了,这个时候在给机架制冷的时候,设计的时候要想清楚,如果不想清楚,局部烧机那是必然的。所以从空调来讲有三种制冷方式,传统的机房的低能。到了高热密度,到了现在就需要高热密度的解决原理,就是把冷源的末端直接到热源最近的地方。所以大家可以看到,如果说这个机架超过了20千瓦,靠传统的机房百分之百的烧机。所以怎么办呢?我们在顶上放一个架子上,或者掉在上面,设一个冷通道,直接进去,形成这样一个循环。如果这是老机房改造,就是说老机房的服务器没办法动,直接在这上面解决。我们任何一个机房都有生命周期的。我们大部分的数据在中国都用了8年、10年,甚至最早的15年都有。这么大的地方,可能10年前的IT设备、5年前的IT设备,最新的IT设备都有,在这方面你怎么解决你的新技术引用带来的问题。那么需要解决高热密度的解决办法,这是艾默生的。如果你是一个新规划的够好办了,在规划的时候就专门设计了高热密度的解决方案,配合机房空调来解决一个区。为什么呢?大家知道刀片式服务器的效率是非常高的,我在规划一个五千平米,规划一个五百平米的时候,可以按照功能、作业来规划,可能70%是传统式的,我只规划20%到30%是高密度区的,而在高密度区是这个方式的。

对于艾默生来说,我们现在已经研究出芯片式的设计空调,因为现在的技术还在发展,现在4核、6核,英特尔再发展下去,光是这种机柜制冷就不够了,要直接在服务器的芯片上搞制冷,所以要搞三级制冷。我们推算,按照这个技术发展的进步,到芯片级的大概还有5年的时间。

这就是在做芯片级的,那么这种好处不仅是解决高热密度,解决实际运用的问题,而且确实是解决了这个问题。大家看一看作为空调能耗来讲由三步骤来构成的,从制冷量来说,能量是纵横的,你产生多少量就产生多少冷的,这个节能节在哪里?大家看一下,风机,冷源从空调的风口送出来,当送出50米甚至送出100米的时候,把这个冷从送完100米本身需要消耗相当高的能量。而这个高密度的是直接把冷源送到这里了。所以它可以降低空调能耗多少呢?将近30%。就是说它为什么能够节能。

刚才讲了第二个方面。第三个方面,空调要想节能有很多东西要做,这是其中一个。什么意思呢?你做一个500平米、5000平米的巨型数据中心,你要保证你温仓里面是一个恒温你不能说这一块温度很高,那一块很冷。你在机房设计的时候没有考虑到温仓,永远是不行的。空调有一个原理,制冷的时候一定除湿,所以空调到18度、16度的时候就会加湿,所以在热的时候是制冷除湿,冷的时候是制热加湿。

二个方面刚才讲的动态分配能量。如果我们自己提出来,要求你的空调在一个数据中心里面是十几台、几十台,甚至三百台,这个就时候就要求群控,要求有一个机房的空调立体监控,冷的地方关机,热的地方加能个这里面就讲了两个问题,第一个规划设计的时候有没有考虑到通道、出口风,有没有高考虑到运行分布。第二个服务器机架的排量有没有考虑到温仓的温度。第三个你空调本身是不是可以结合你立体的分布来调节风级。

这就是风道,风道对空调的节能至关重要,如果说在一个IT机房里面不能做到冷热空气给它隔离,冷就要让它发挥作用,把热的带走,本来这个冷风就应该在22度,结果和热风一结合,变成32度了,你可以空调可以节能吗?再好的空调也不能节能。所这是红色的热风,这个蓝的是冷风。冷风的风道隔离是一个很重要的。大家都不知道,其实投资很小,加一个隔离板就可以解决了。这是设计上的问题。注意,你的热密度的问题,你的面积的问题,所有问题都要考虑,这个地板的高度不是随便定的,注意这个高度不是随便定的。它直接影响到节能的效果。

第三个方面机架和合理覆盖的原理,大家看一下,谁关注机架,其实在节能里面很重要的一个末端,就是机架的通孔和密度,就是说机柜的通孔的密度直接关注到散热的效率,如果买的机架是55,那个机架可以达到83%,83%就比前面讲的提高了30%。所以说这个系统的问题,它的每一个环节都要考虑到。另外一个是机械的管理,什么都设计好的,可是空调后面的口给堵住了,一样烧机,一样增加能耗。所以机架是很精细管理的东西。

另外一个是服务器能源的管理,设计的时候有一个PUE,实际上你的PUE是多少呢?夏天和冬天不一样,白天和晚上不一样,峰时和闲时不一样,怎么样找到不一样?有一个剂量和服务和管理器。它实际的能耗会记载,然后进行分析。所以在这个基础上我们对机房进行整体的管理。通过管理,管理时间?实际上就是管理PUE。首先是以IT能效的逻辑。第二个对机房能耗进行统计分析,第三个方面就是从PUE各个能耗因子中找到节能的方向。所以有一套管理系统,这是我们实际做的一个真实的模型,给北京的一个大型银行做的,这是按照传统的规划模式来做的,五千平米,我们对它采用了刀片式模式以后,进行重新的规划设计以后就是这样的。所以给这么大的制冷和这么大的制冷一样吗?完全不一样,这个模型大家可以看看,这就是实际的节能。在北京、上海这个地方,你省了一半的面积机房,你想这个基础投资是多少?可能就是中心的几倍来计的,这个地价多贵。

这就是节能以后给大家带来的实际效果。而且这个投资是可以得到回报的,每一项措施的回报都有一个时间,这不是我自己说的,这是第三方的专门的公司做的研究。


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