面對(duì)未來(lái)的需求，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越困難。作為一種概念，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)希望通過(guò)對(duì)每一位客戶(hù)的需求、可用性要求、籌資能力以及各種商業(yè)模型的評(píng)估，來(lái)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心的需求。

　　在最近進(jìn)行的一次調(diào)查中，要求被調(diào)查者說(shuō)出所在公司對(duì)正常運(yùn)行時(shí)間的最低要求。針對(duì)這一問(wèn)題，大約25%的人回答,他們最低的要求是99.999%！由此不難看出，為什么現(xiàn)在大部分企業(yè)數(shù)據(jù)中心都將系統(tǒng)可用性看成是最主要的設(shè)計(jì)因素。與此同時(shí)，從業(yè)者和設(shè)計(jì)人員卻很難確定針對(duì)每個(gè)公司的“理想設(shè)計(jì)”。之所以備感棘手，其中涉及到諸多原因。首要原因當(dāng)屬數(shù)據(jù)中心較長(zhǎng)的使用壽命。一個(gè)數(shù)據(jù)中心有可能維持10年甚至更長(zhǎng)，設(shè)計(jì)人員通常不會(huì)介入如此長(zhǎng)的時(shí)間，來(lái)獲得確定如何改進(jìn)設(shè)計(jì)所需的反饋。

　　與此同時(shí)，諸如微小的設(shè)計(jì)缺陷加上低劣的操作程序等各類(lèi)因素也會(huì)引發(fā)很多問(wèn)題。最終，也許正是由于人們對(duì)這方面了解不夠致使改進(jìn)設(shè)計(jì)工作遇到困難。我們只有邊做邊學(xué)，將從修建上一個(gè)數(shù)據(jù)中心過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用到新的數(shù)據(jù)中心上，并加以改進(jìn)。

　　縱觀現(xiàn)有眾多高可用性數(shù)據(jù)中心，每個(gè)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)模式差異巨大，但在很多方面卻又存在著相似點(diǎn)。通過(guò)整合各類(lèi)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)、反饋和目標(biāo)，我們希望促進(jìn)并協(xié)助設(shè)計(jì)或改進(jìn)數(shù)據(jù)中心的過(guò)程。

　　本文要討論的主要問(wèn)題是：

　　● 電源設(shè)計(jì)容量的供求不平衡；

　　● 預(yù)測(cè)未來(lái)的電源需求；

　　● 迅速改變數(shù)據(jù)中心的功率密度；

　　● 建立能夠有效分配電源的基礎(chǔ)設(shè)施；

　　● 增加新數(shù)據(jù)中心的熱限制；

　　● 創(chuàng)建和優(yōu)化電源冗余選件；

　　● 了解運(yùn)營(yíng)和培訓(xùn)的影響；

　　● 解釋實(shí)現(xiàn)“99.999%”的可行性；

　　● 系統(tǒng)的恢復(fù)是如何影響可用性的。

　　UPS供電設(shè)計(jì)容量與實(shí)際需求無(wú)法平衡

　　在設(shè)計(jì)和建設(shè)數(shù)據(jù)中心時(shí)，人們將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心規(guī)模看成是一個(gè)基本的程序。但是，如果預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)壽命是10~15年，那么這項(xiàng)任務(wù)就變得異常困難。在這種類(lèi)型的使用壽命期內(nèi)，房間內(nèi)的設(shè)備可能被新一代的設(shè)備“刷新”或更換四五次。IT設(shè)備的快速更新使得最基本的未來(lái)容量預(yù)測(cè)成為泡影。

　　例如，摩爾定律指出集成電路的集成度每18個(gè)月翻一番。對(duì)于每一代產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，附加的晶體管需要成比例地增加電源容量。相應(yīng)地，微處理器的熱量輸出也顯著上升。Intel最新的Pentium 4芯片大約產(chǎn)生100W的熱量。相比486，后者發(fā)熱量不足10W。芯片密度的增加以同樣的比率增大了熱量的產(chǎn)生。由此聯(lián)想到數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)，我們所看到的是，功率密度的要求在過(guò)去的幾年中迅速膨脹。不久前，每平方米50W還是一個(gè)比較典型的數(shù)值，但是目前的大部分設(shè)計(jì)人員則將這一數(shù)值增大到每平方米150~200W甚至更多。僅僅在最近幾年中，系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了驚人的擴(kuò)展，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的電源容量和冷卻不斷變化的要求。

　　預(yù)測(cè)未來(lái)電源需要這一極富挑戰(zhàn)性的任務(wù)引發(fā)了最嚴(yán)重的數(shù)據(jù)中心問(wèn)題之一，即UPS設(shè)計(jì)容量供求的不平衡。這一問(wèn)題的出現(xiàn)不僅影響了數(shù)據(jù)中心的效率、利用率和支持能力，而且還妨礙了資本的最優(yōu)使用。例如，一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心建成后，經(jīng)常需要2~4年才能達(dá)到或接近設(shè)計(jì)能力。因此，在前幾年的運(yùn)營(yíng)中對(duì)電源容量的需求很少。而這時(shí)的用戶(hù)經(jīng)常會(huì)斥資數(shù)百萬(wàn)美元建設(shè)能夠達(dá)到全部設(shè)計(jì)容量的數(shù)據(jù)中心，包括購(gòu)買(mǎi)數(shù)兆瓦的冗余電源系統(tǒng)來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)中心。系統(tǒng)在以最小限度的低容量運(yùn)行幾年后，才能使用全部容量。在這種情況下，大量的資金用于最初的容量建設(shè)，以滿(mǎn)足多年以后才會(huì)出現(xiàn)的需要。具有諷刺意味的是，在使用全部電源容量的同時(shí)，數(shù)據(jù)中心仍有很大的占地面積可供使用。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)樵O(shè)備的功率密度在兩年內(nèi)不斷增加，電源容量已被全部使用，但占地面積卻十分充足。瞬息萬(wàn)變的設(shè)備技術(shù)使這種情況變得更糟，通常數(shù)據(jù)中心每四年就需要一次大修。除了大修的費(fèi)用，數(shù)據(jù)中心的宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)也在實(shí)施過(guò)程中大幅度增加。

　　

　　 圖1 大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的利用率典型曲線(xiàn)

　　這對(duì)于以出租數(shù)據(jù)中心為主要收入來(lái)源的設(shè)備托管和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商來(lái)說(shuō)尤其危險(xiǎn)。這些公司在正式運(yùn)營(yíng)以前就要支付整個(gè)設(shè)施的費(fèi)用，但是與此成本對(duì)應(yīng)的收入經(jīng)常是在多年以后才會(huì)收到。對(duì)于這類(lèi)資本密集型行業(yè)來(lái)說(shuō)，在獲得收入之前承擔(dān)巨大的成本負(fù)荷是極其危險(xiǎn)的(如圖1所示)。應(yīng)注意的是，利用率曲線(xiàn)可能有很大的變化，而且兩年通常是一個(gè)非常樂(lè)觀的數(shù)字。從圖1中可以看出，供求平衡點(diǎn)幾乎永遠(yuǎn)也不存在，這樣就會(huì)導(dǎo)致巨大的成本，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的利用率。

　　
　　 圖2 可擴(kuò)展系統(tǒng)中電源供求的關(guān)系曲線(xiàn)

　　圖2所示為具有更高可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)方案電源供求關(guān)系。

　　在圖2中，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)允許容量升級(jí)。供給始終大于需求。但是這個(gè)特別的階段性設(shè)計(jì)方法也有局限性。由于基礎(chǔ)設(shè)施的變更會(huì)給數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，分四個(gè)階段建設(shè)非常罕見(jiàn)。實(shí)際上，在完成數(shù)據(jù)中心最初的建設(shè)之后，通常需要在一兩個(gè)階段內(nèi)就要完成整個(gè)工程。

　　為了改善電源設(shè)計(jì)容量與實(shí)際需要容量間的不平衡，首先預(yù)測(cè)未來(lái)的需要是很重要的。盡管困難很大，結(jié)果也總是不盡如人意，但對(duì)于長(zhǎng)期的成功卻至關(guān)重要。其次，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要融合以前設(shè)計(jì)缺少的靈活性和可擴(kuò)展性。第三，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心須注意的另一個(gè)方面是實(shí)現(xiàn)解決方案的定制化，使其更加標(biāo)準(zhǔn)。這不僅可以降低設(shè)計(jì)費(fèi)用，而且可以加速項(xiàng)目的實(shí)施。