現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心已然發(fā)生了革命性的改變。進而對云計算、大數(shù)據(jù)和基礎設施的效率提出了新的要求。這種革命性的變化是由越來越多的必須依賴于更多數(shù)據(jù)中心的基礎設施的用戶和數(shù)據(jù)所驅(qū)動的。隨著私有云技術和數(shù)據(jù)的快速增長在許多技術領域(物聯(lián)網(wǎng))中引領潮流，使得正確的數(shù)據(jù)中心優(yōu)化技術從未像現(xiàn)在這般變得如此重要。

　　IT管​​理員們必須了解如何控制其資源，與業(yè)務需求保持一致，并創(chuàng)造更高的效率。最為重要的是，圍繞著工作負載方面所產(chǎn)生的新的挑戰(zhàn)。有鑒于上文所提及的這一切，您企業(yè)的數(shù)據(jù)中心打算如何創(chuàng)造符合現(xiàn)代業(yè)務需求的效率水平呢?您是否知道數(shù)據(jù)中心的需求究竟發(fā)生了什么樣的變化呢?您企業(yè)的工作負載是否合規(guī)?如何通過扎實的最佳管理實踐方案來建立起業(yè)務部門和最終用戶的信心?

　　在本文中，我們將與廣大讀者朋友們共同探討新興的數(shù)據(jù)中心需求的新概念，即關于數(shù)據(jù)中心的能效和散熱優(yōu)化以及現(xiàn)代化的最佳實踐方案方面的議題。

　　數(shù)據(jù)中心的環(huán)境正在經(jīng)歷著一場變革。其操作管理員們的當務之急是要在確保滿足更多的業(yè)務需求的同時，仍然保持最佳的效率水平。讓我們來看一個例子——在全球范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)中心的功耗一直在增長。事實上，根據(jù)美國自然資源保護委員會在2015年發(fā)表的一份報告顯示，到2020年，預計全美數(shù)據(jù)中心的電力消耗將增長到每年約1400億千瓦時。這相當于50個發(fā)電廠的年產(chǎn)值，使得全美企業(yè)每年的電費賬單超過130億美元。而隨著越來越多的企業(yè)將他們的資產(chǎn)納入數(shù)據(jù)中心，良好的數(shù)據(jù)中心管理變得非常重要。

　　數(shù)據(jù)中心管理員們不僅要努力削減成本，同時還要努力減少管理開銷，并提高基礎架構(gòu)的靈活性。

　　通過使用智能且可擴展的平臺，企業(yè)組織可以減少資源分配，提高云服務的利用率。而且良好的數(shù)據(jù)中心平臺能夠為您的數(shù)據(jù)中心消耗更少的能源，并削減基礎設施成本打造堅實的基礎。作為回報，這顯然能夠為您的企業(yè)帶來更多的現(xiàn)金流。

　　在本文中，我們將主要討論以下關鍵主題，希望為您企業(yè)數(shù)據(jù)中心更加高效且經(jīng)濟地運行提供參考借鑒：

　　提升能源利用

　　創(chuàng)造冷卻效率

　　打造提升效率的最佳實踐方案

　　此外，我們還將探索克服冷卻、能源效率、甚至設計挑戰(zhàn)的更好的方法。

　　日益增長的數(shù)據(jù)中心需求和管理效率

　　隨著圍繞云計算和融合技術的不斷向前推進，數(shù)據(jù)中心環(huán)境將需要支持這些平臺。數(shù)據(jù)中心資源利用率也將直接受到影響。IT管​​理員們必須努力確定其資源當前分配的位置以及如何對其進行優(yōu)化。最為重要的是，他們必須意識到可能直接影響整體數(shù)據(jù)中心優(yōu)化的新技術。

　　日益增長的數(shù)據(jù)中心利用率、機架密度和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)

　　隨著企業(yè)越來越專注于更快地將其產(chǎn)品推向市場，提高效率和創(chuàng)新，以及全球人口與移動設備的高度聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預計將呈指數(shù)級的增長。

　　據(jù)思科估計，到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)將包括500億款與互聯(lián)網(wǎng)連接的對象，而互聯(lián)網(wǎng)用戶將達到41億，而2015年的數(shù)據(jù)則為30億。另外，到2020年，全球?qū)⒂?63億款網(wǎng)絡設備和連接，高于2015年的163億。

　　簡而言之，沒有哪個行業(yè)不會受到這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型大趨勢的影響。在這種情況下，數(shù)據(jù)中心已然成為了任何行業(yè)或市場非常重要的一部分。

　　與數(shù)據(jù)中心對計算能力和機架密度日益增長的需求齊頭并進的是：為了遵守當前環(huán)境法律的相關規(guī)定，企業(yè)數(shù)據(jù)中心必須滿足相應的能效目標。而對數(shù)據(jù)中心的能源效率有影響的項目包括服務器硬件的設計(產(chǎn)生較少的熱量)、更智能的電源管理產(chǎn)品、改進的環(huán)境冷卻控制工具、數(shù)據(jù)中心監(jiān)控工具等等。

　　另外，數(shù)據(jù)中心管理員們還需要面對諸如運營和升級成本等其他問題。在綠色網(wǎng)格聯(lián)盟近期針對歐洲數(shù)據(jù)中心的使用情況所進行的研究報告中，能效和運營成本是數(shù)據(jù)中心中最常見的需要改進的領域。此外，對于未來成本(43%)和硬件更新成本(37%)預測的難度被認為是開發(fā)資源效率型數(shù)據(jù)中心的首要挑戰(zhàn)，同時還包括難以達到環(huán)境監(jiān)管目標這一挑戰(zhàn)(33%)。

　　未來需要智能化的產(chǎn)品

　　如上所述，在不久的將來，機架功率密度和能源效率將成為數(shù)據(jù)中心業(yè)界最為關注的問題。

　　為了克服這些挑戰(zhàn)，并為將來做好準備，數(shù)據(jù)中心管理員們必須部署智能化的技術。

　　電力和能源方面的考慮

　　根據(jù)AFCOM最新的數(shù)據(jù)中心報告顯示，70%的受訪者表示，在過去3年里，其數(shù)據(jù)中心的功率密度(每臺機架)均有所增加，其中甚至有26%的受訪者表示這一增長是極其顯著的。由于當前的企業(yè)對于數(shù)據(jù)中心服務的依賴性很大，故而冗余和正常運行時間成為了大家共同關心的問題。今天和未來三年的冗余功率水平都有相當穩(wěn)定的趨勢。例如，該報告顯示，至少有55%的受訪者所在的數(shù)據(jù)中心均已經(jīng)擁有并將繼續(xù)擁有N + 1的冗余水平。同樣，不超過5%的受訪者所在的數(shù)據(jù)中心目前擁有或?qū)�擁�?(N + 1)的冗余電源系統(tǒng)。大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)中心管理人員將至少使用一種冗余級別的電源。

　　為了成功維持更高的功率密度，確定功率需求，并監(jiān)控數(shù)據(jù)中心的功率使用情況是非常重要的。隨著業(yè)務的發(fā)展和技術的進步，資源需求將會呈現(xiàn)波動，所以數(shù)據(jù)中心切記不要采用將會對您企業(yè)的業(yè)務有電源供應能力有限制規(guī)定的體系架構(gòu)。當涉及到電力和能源時，請務必考慮以下幾點：

　　電力監(jiān)控和電網(wǎng)的多樣化

　　冷卻集成

　　支持N + 1或更高功率冗余的系統(tǒng)

　　能夠?qū)崿F(xiàn)高能效設施的技術

　　值得注意的是，鑒于業(yè)界目前對于數(shù)據(jù)中心對當今“綠色環(huán)保”文化環(huán)境影響的關注，許多數(shù)據(jù)中心技術正在密切關注如何提高其冷卻和功率效率方面。數(shù)據(jù)中心正在使用變頻電機取代恒速泵和風機，這些電機能夠更加精準地滿足冷卻需求。他們還將投資于智能化，自動化的方式來配置和運行他們的冷卻機組，包括發(fā)電廠響應數(shù)據(jù)層和數(shù)據(jù)中心建筑外部的溫度和濕度。

　　記住，這不僅僅關乎數(shù)據(jù)中心基礎設施的效率，整個數(shù)據(jù)中心建筑也可以被認證為環(huán)境友好的建筑設施，包括數(shù)據(jù)中心操作運營空間。新型的冷卻和能效技術可以幫助組企業(yè)實現(xiàn)相關的LEED認證/ BREEAM認證，這是當今數(shù)據(jù)中心設備所能獲得的最高效率標志之一。這些效率系統(tǒng)可以在先進的能源計量、低排放材料、室內(nèi)照明和優(yōu)化能源性能領域達到12-20的評分。

　　冷卻方面的注意事項

　　與電力需求一樣，在新的數(shù)據(jù)中心時代，冷卻需求同樣也是一大關鍵性的考慮因素。隨著數(shù)據(jù)中心的密度越來越高，散熱對于保持運營效率是至關重要的。根據(jù)AFCOM數(shù)據(jù)中心報告顯示，58%的受訪者目前運行并將繼續(xù)運行至少N + 1冗余的散熱系統(tǒng)，其中18%的受訪者所在數(shù)據(jù)中心目前運行N + 2的冷卻冗余架構(gòu)。這意味著您企業(yè)應該尋找允許第IV層操作的技術，因為它們在冗余系統(tǒng)中不存在潛在的故障點。

　　這個理念很簡單，即：“測量、改進、維護和發(fā)展”。這意味著企業(yè)需要持續(xù)的使用相關工具，以便可以清楚地監(jiān)控到數(shù)據(jù)中心的效率。數(shù)據(jù)中心的效率遠遠超出了電力的范圍。

　　隨著機架熱密度接近，并逐漸增加到5kW以上，整體冷卻優(yōu)化技術能夠提供諸如密封遏制系統(tǒng)，具有增強的密封特征的機柜和節(jié)能的計算機機房布局等方法。請注意，冷卻能源效率低下將使得數(shù)據(jù)中心暴露出如下問題：

　　冷熱空氣分離不良，導致冷卻效果降低

　　空氣通過機柜泄漏，導致熱空氣循環(huán)回流到設備入口，而不是流入CRAC單元

　　氣流障礙物阻礙冷卻氣流的流通

　　為了應對這些挑戰(zhàn)，新型的通道密封遏制系統(tǒng)解決了散熱管理的問題，提高了數(shù)據(jù)中心運營效率和回收損失的功率。確保良好的氣流控制和冷/熱通道密封是至關重要的。高效的通道控制以及良好的操作環(huán)境管理，確實可以幫助數(shù)據(jù)中心保持環(huán)保意識。此外，市場調(diào)研機構(gòu)Gartner公司的分析師Dave Cappuccio表示，通道密封遏制可以將空氣流量和冷卻效率提高10%。

　　通道封閉遏制方案通過將熱/冷通道或管道熱空氣從機柜中封閉起來，提供冷熱排氣的物理分離，所述機柜具有便于以期望的均勻溫度向設備進氣口供應冷空氣的“煙囪”。熱通道密封遏制或管道機柜提供類似的結(jié)果。在空氣流通管理中，服務器機房內(nèi)的冷熱空氣的分離是使冷卻系統(tǒng)效率最大化的第一大關鍵步驟。一旦實現(xiàn)了氣流分離，對冷卻系統(tǒng)進行大范圍的調(diào)整，從而降低了運行成本并提高效率。 成功的氣流管理也增加了“自然冷卻”的時間。

　　您企業(yè)有沒有考慮過“自然冷卻”?您是否知道“自然冷卻”是ANSI/ASHRAE/IES標準90.1-2013所推薦的“除低層住宅建筑外的建筑物的能源標準”冷卻方案呢?你是否還知道自然冷卻有助于節(jié)約能源能源，并可能成為所有數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的標準元素呢?

　　Gartner公司對于自然冷卻散熱的定義：其就像任何用于降低冷卻系統(tǒng)能耗的技術或者通過使用數(shù)據(jù)中心外部的空氣或水的溫度來冷卻數(shù)據(jù)中心的效果設備的方法一樣。一般來說，其是通過對于空氣和水方面的省煤器的使用。至此，空氣方面的省煤器有兩種工作方式。主要的是，省煤節(jié)能器使用直接的新鮮空氣冷卻，通過過濾(并可能調(diào)節(jié))外部空氣的溫度來冷卻數(shù)據(jù)中心。在寒冷的氣候條件下，甚至會被熱空氣排出，以免太冷�？諝鈧�(cè)的省煤器也可以在沒有直接空氣進入數(shù)據(jù)中心的情況下工作，而是通過從較熱的內(nèi)部空氣向較冷的外部空氣進行熱量的傳遞。

　　請注意，部署高效的冷卻系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢。根據(jù)2010年的一項研究顯示，100%采用自然冷卻的數(shù)據(jù)中心所具備的優(yōu)勢包括對于空調(diào)設備的節(jié)省和每月運行空調(diào)的電費的節(jié)省。而且，還有助于您數(shù)據(jù)中心設備和基礎架構(gòu)更高效地運行。

　　優(yōu)化數(shù)據(jù)中心不僅可以幫助您企業(yè)重新獲得對于寶貴資源的控制權，還可以幫助您的管理員規(guī)劃未來。

　　最佳實踐方案總結(jié)

　　數(shù)據(jù)中心將一直不斷發(fā)展壯大。新的技術也將不斷影響您企業(yè)如何部署資源，優(yōu)化工作負載，甚至整合云計算。

　　考慮到這一點，綠色網(wǎng)格組織在一系列虛擬圓桌會議上舉辦了相關的討論會，會議討論了其在歐洲的最新研究狀況，并分析了影響數(shù)據(jù)中心能效、監(jiān)測工具和IT領導者們所面臨的提高能源效率的壓力等一系列因素所帶來的主要趨勢。趨勢顯示：業(yè)界仍然有很多提升效率的機會亟待把握，并且很多業(yè)內(nèi)人士都愿意使數(shù)據(jù)中心更加優(yōu)化。他們的研究表明：

　　88%的受訪者表示，其數(shù)據(jù)中心是他們所在企業(yè)承擔社會責任(CSR)戰(zhàn)略的重要組成部分。

　　但是，將近一半(43%)受訪者表示他們在數(shù)據(jù)中心設計和運營方面并沒有制定明確的能效目標。

　　此外，只有29%的企業(yè)能夠完全量化其數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的影響。 (盡管這些企業(yè)所面臨的來自所在國家和歐盟決策者改善環(huán)境可持續(xù)性方面的壓力越來越大)。

　　以下是該圓桌會議的重要結(jié)論：97%的數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(包括能源效率)可以得到改善。

　　考慮到上述這一切，讓我們快速瀏覽一些有助于您企業(yè)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在和未來實現(xiàn)更高效運行的最佳實踐方案吧。

　　1、氣流管理

　　在您企業(yè)數(shù)據(jù)中心的機房內(nèi)將冷熱空氣進行隔離，以增加冷氣流流經(jīng)設備。指定可在設備周圍提供完整的前/后密封的機柜，以最大限度地提高設備的空氣流通量。這通常需要在機柜內(nèi)使用額外的一組擋板，用于開放式機架空間的下檔板和機柜底部的擋板。在機房內(nèi)指定隔離冷熱空氣的具體方法。有三種基本解決方案：機柜頂部的“煙囪”，用于排出機柜內(nèi)散發(fā)的熱排氣;熱通道密封解決方案(圍繞熱通道構(gòu)建的機箱);或冷通道密封解決方案圍繞冷通道建造的圍欄。

　　2、去除更高功率/熱量密度的障礙

　　消除關鍵氣流設計的限制，為實現(xiàn)更高的功率密度和熱密度敞開了大門。高密度數(shù)據(jù)中心具有強大的空氣流量管理設計和實踐方法，其中機柜可以作為供應和回風之間的完全隔離的屏障。這種隔離是通過結(jié)合配件來實現(xiàn)的，如機柜下方填充擋板，設備安裝區(qū)周邊的密封空氣設備和地磚切割毛刷密封墊圈，以及消除從機房返回的空氣進入天花板吊頂返回機房空間的一款系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)將包括具有密封墊的堅固的后柜門;以及機柜和天花板吊頂之間運行的垂直排氣管。在這種結(jié)構(gòu)中，無需再依賴于多少空氣可以通過一個單一的多孔地磚進行推送，并且在操作機房的任何地方都沒有加熱的空氣，以防止將冷空氣送到該機房的任何地方。由于熱密度的增加超過了地面空氣輸送實際可達到的水平，而不會形成超寬的冷通道，可以由此完全消除高架活動地板，操作機房可以借由墻壁格柵或者天花板而充滿大量的冷空氣。

　　3、跟蹤機架條件和環(huán)境變量

　　對環(huán)境變量進行持續(xù)的跟蹤將有助于創(chuàng)建更高效​​的機架設計。一些服務器會產(chǎn)生更多的熱量，而另一些可能需要消耗更多的功率。通過查看哪些系統(tǒng)正在占用哪些資源，管理員們可以更好地定位其環(huán)境，以獲得最佳使用。使用能夠讓您數(shù)據(jù)中心查看基礎架構(gòu)的散熱和環(huán)境性能的解決方案。使用這些工具，企業(yè)可以更好地決定如何構(gòu)建其機架基礎架構(gòu)。此外，我們還推薦使用可以為您企業(yè)提供圍繞環(huán)境密封機柜，高效的網(wǎng)絡和服務器機柜，甚至支持抗震保護的設計技術。所有這些都有助于提高了數(shù)據(jù)中心的效率、彈性和冗余水平。

　　4、電力監(jiān)測

　　始終保持對于您數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境功耗情況的檢測。該理念不僅是要準確的知道使用了多少電力，而且要使環(huán)境變得更有效率。根據(jù)要求尋找節(jié)約電力的方法。例如，某些功率較大的機架可能需要更高效地分配，從而節(jié)省功耗和成本。而且，隨著數(shù)據(jù)中心空間問題的日漸凸顯，亟待尋找能夠支持空間周期升級的系統(tǒng)。尋找具有更高熱/功率密度的設備，同時仍然使用相同的數(shù)據(jù)中心空間。

　　5、冷卻監(jiān)測

　　就像對電力資源的消耗一樣，對于冷卻狀況的監(jiān)測也很重要。這可以概括為服務水平協(xié)議(SLA)的一部分，或者企業(yè)也可以人工手動監(jiān)控冷卻狀況。根據(jù)ASHRAE指南跟蹤入口溫度和不斷變化的設備規(guī)格是關鍵。確保IT系統(tǒng)保持最佳運行將有助于對于環(huán)境變量的控制。此外，企業(yè)還需不斷探索新的冷卻系統(tǒng)，這有助于支持云系統(tǒng)，新的融合水平和快速發(fā)展的商業(yè)模式。

　　6、監(jiān)視正常運行時間和狀態(tài)報告

　　定期檢查各個系統(tǒng)的正常運行時間報告，并注意各個系統(tǒng)的狀態(tài)。匯總報告將幫助管理員們更好地了解操作環(huán)境的執(zhí)行情況。此外，管理人員們可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心報告系統(tǒng)提供的狀態(tài)報告進行效率提升方面的方案修改。

　　7、關于新型氣流管理和HVAC優(yōu)化系統(tǒng)的預算開銷

　　例如，使用管道式排氣系統(tǒng)，HVAC系統(tǒng)產(chǎn)生的每一點冷空氣都必須通過服務器。

　　送風和回風之間的唯一途徑是通過服務器傳遞熱量，所以不會有浪費。

　　標準熱通道/冷通道數(shù)據(jù)中心無需旁路也無需過度配置。

　　緊耦合和液體冷卻解決方案的效率要求是基于對具有大量旁路空氣,本質(zhì)上低效的數(shù)據(jù)中心所進行的比較,以及由于整個機房內(nèi)的壓力和氣流的極度變化而導致冷卻的過度調(diào)配。由于傳統(tǒng)的空氣傳遞依賴于通過接近的穿孔入口地磚，所以冷卻能力提供公式不得不計劃向機房中的最低空氣流量點提供足夠的空氣，導致了通常200-300%的過度配置，進而導致了大量的旁路空氣浪費。當冷空氣所供應的具體領域不再成為問題，以及100%的空氣必須通過服務器時，也就不再需要這種過度的供應，因此也就不會再有浪費了。

　　優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心有助于支持融合和云計算等技術的最佳運行，現(xiàn)如今的企業(yè)將不得不將其數(shù)據(jù)中心基礎設施提升到一個新的水平。新型的散熱技術和電源系統(tǒng)旨在創(chuàng)造一個更加健康的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，能夠順應新趨勢的發(fā)展而不斷變化。好消息是：數(shù)據(jù)中心業(yè)界正在實施更多的技術，以實現(xiàn)更靈活的機架和操作空間結(jié)構(gòu)。借助自動化，細分機架、轉(zhuǎn)移電力/冷卻變得更加容易，并能夠?qū)崿F(xiàn)更好的環(huán)境控制機制。 在部署這些技術時，請務必尋找具有以下所有特性的制造商：

　　具備能夠解決未來數(shù)據(jù)中心設計和解決方案相關技術的專業(yè)知識

　　具備定制化的功能，以滿足您企業(yè)獨特的設施要求

　　具備全球性制造、可用性和服務支持，無論您的數(shù)據(jù)中心位于何處，都可以放心的依靠他們