為部署下一代高效數(shù)據(jù)中心加速：密度規(guī)劃有了新辦法

常用的辦法為提前規(guī)劃電源和制冷基礎設施，以便支持預先定義的功率密度。這樣做好處是，預先安裝設備可 確保在以后進行 IT 部署時，不需要在已運行的數(shù)據(jù)中心中再做主干電源的部署。但是，這個方法還存在多個不利的影響，包括：

當以后的 IT 密度超過電源和制冷基礎設施的密度時，更改或進行重新部署是很困難的

當以后的 IT 密度低于電源和制冷基礎設施密度時，必然會造成主要基礎設施投資的浪費

基礎設施從來沒有擴展，或由于某些規(guī)定或其他商業(yè)問題而導致在另一個位置進行了擴展，因此造成主要基礎設施投資的浪費

近期內數(shù)據(jù)中心的負載遠遠低于電源和制冷基礎設施的額定容量，導致電氣效率的顯著降低和不必要的大量電費花費

提前安裝目前不需要的電源和制冷基礎設施，造成不必要的設備資金支出和維護合同成本

有效的密度指定模式可以通過將電源和制冷基礎設施定制為模塊化的大小可調的設計和實施方法來避免以上這 些問題。實施這種架構時要求預先安裝主供電配電線路，如行或區(qū)域范圍內使用的電源設備和制冷設備。昂貴 的電源和制冷基礎設施的安裝則需要延后，如 UPS 系統(tǒng)、PDU、機架、行內的配電設備、空調及空氣分配設備。區(qū)域或行內支持的具體密度將在延期后具體部署時確定，并且電源和制冷基礎設施將按行部署或以行為基 礎來部署。APC InfraStruXure 系統(tǒng)是此類結構的實際示例。

這個討論引出了建議密度規(guī)范方法的另一個主要因素：需要在將來部署的數(shù)據(jù)中心行或區(qū)域進行規(guī)劃時，應 充分考慮在最壞情況下的最大密度值，并要求主要的電線和管線應當預先安裝并支持此密度；但是對這些行 的實際電源和制冷設備的選擇應當延后到確定了部署密度和規(guī)劃之后再進行。這樣，電源和制冷設施的主要 成本將控制在實際應用的合理范圍內，并且在需要的位置和時間進行部署。這樣就可以大大減少資金投入和操 作成本，建造更具有能源效率的數(shù)據(jù)中心。

模式

現(xiàn)在可以建構一種功率密度規(guī)范模式來滿足前面所述的要求，并解決實際操作中的約束和限制問題。

該模式包含下列關鍵因素：創(chuàng)建的數(shù)據(jù)中心物理布局以成行的機架或機柜為基礎

對于每一行，要求達到表 1 所示的數(shù)據(jù)

表 1 — 機架范圍內要求的數(shù)據(jù)

對于要在以后部署的行，應當指定最有可能出現(xiàn)的平均和最高機架功率，在實際部署之前降低這些值只會對規(guī)模過大的主要電源布線和管線系統(tǒng)產(chǎn)生非常小的影響

從上述信息中，可以計算出表 2 所示的數(shù)據(jù)

表 2 — 計算得到的密度數(shù)據(jù)

使用這個方法來定義密度的最復雜的問題就是機架位置的確定，這是部署電源和制冷基礎設施必須要解決的問題，如不確定則會產(chǎn)生 IT 設備無法使用的情況。1 個機架位置被電源和制冷基礎設施所占用，合理的密度估 算參考值為每個 IT 負載 15 kW。根據(jù)從現(xiàn)有的 1N 和 2N 數(shù)據(jù)中心安裝中得到的經(jīng)驗，這個參考值的得出包括了電源和制冷設備和相應的空間要求。精確值將取決于選擇的電源和制冷基礎設施、機房限制和系統(tǒng)供應商提供的指導原則。以 APC InfraStruXure 數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)為例，可以使用 APC 提供的計算機輔助設計工具，對每個房間設計進行計算。

使用操作指南

使用已說明的模式來指定密度規(guī)范并不能保證得到最佳的機房設計。用戶對機房布局的選擇、對機房本身的設計以及用戶對密度要求的估計都可能影響最終安裝的效果。但是，使用這種模式可得到很多的好處，包括：

和其他一般用過的規(guī)范方法相比，它可提供更完全和更精確的數(shù)據(jù)中心密度說明

按照此規(guī)范建造數(shù)據(jù)中心具有更多可預見的性能

該模式非常具體，因而各種成本（包括資金投入和操作成本）都可以快速估算，進而可以加快設計周期并對替換情況進行分析

支持調整數(shù)據(jù)中心部署規(guī)模的模塊化系統(tǒng)，由此可顯著提高電氣效率并降低 TCO 。

對于所說明的密度規(guī)范方法的實際應用還包括：

比較替換數(shù)據(jù)中心地點或機房位置的 TCO

估算在規(guī)劃中或現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心中增加密度的成本

提供可讓 IT 用戶易于理解的可清楚確定密度預期要求的規(guī)范，以便 IT 用戶、數(shù)據(jù)中心操作員以及數(shù)據(jù)中心供應商可以確定相同的預期要求

在計算機輔助數(shù)據(jù)中心設計工具中實施密度規(guī)范方法可以加速自動化規(guī)范和設計的流程。

數(shù)據(jù)中心規(guī)范示例

下面以示例說明如何使用規(guī)范模式來設計實際的數(shù)據(jù)中心。在這個示例中，首先必須提供一個機房，必須在機 房中確定所有 UPS、配電和冷卻系統(tǒng)的位，由于凈空限制，沒有高架地板。將要部署的各種網(wǎng)絡設備包括刀片式服務器、機架安裝式服務器、存儲設備和網(wǎng)絡設備。將刀片式服務器放置在一起，不要分散擺放。根據(jù)估算，當前的要求是填滿機房空間的一半。機房保留的剩余空間的部署密度將超過目前部署密度的 20%，其容 量至少可以支持 3 個刀片式服務器機架，據(jù)估測每個機架的功率為 25 kW。可用性要求主要針對非冗余電源 和制冷系統(tǒng)。

圖3 顯示機房的大致輪廓，其中包含建議的機架布局，整個機房共有 41 個機架位置。根據(jù)說明，第 1、2 和3 行將會立即完成部署，而第 4、5、6 和 7 行將在以后進行部署。對目前規(guī)劃的部署進行審視可以指定行中 諸如電力設備等的位置以減少行內的峰值/均值比，并分配位置以便按照要求在第 2 行將刀片式服務器擺放在 一起。第 1、2、3 行機架范圍的規(guī)范已經(jīng)寫入表 4。

圖 3 — 建議的數(shù)據(jù)中心平面圖布局，含建議的機架布局
（APC InfraStruXure Build-Out Tool 軟件中的圖像）

表 4 — 建議的數(shù)據(jù)中心行密度數(shù)據(jù)

從這些信息可以計算出第一次部署的平均密度為，每機架 (2×7+ 5×7+ 3×7) / 21 = 3.3 kW。如果其他行的規(guī)劃密度超出 20%（尚未指定這些行的詳細部署），則可計算出整體數(shù)據(jù)中心平均密度為，每機架 (2×7+ 5×7+3×7+ 4×5+ 4×5 + 4×5+ 4×5) / 41 = 3.7 kW。給以后未定的行指定較高的峰值密度 15 kW，將在以后對這些行 進行設計和變更時享受極大的靈活性。表 4 說明第 4、5、6 和 7 行的未來規(guī)范。在以后的行中應用較高峰值 的唯一結果是限制主要制冷和電源設備的規(guī)模。

使用圖 1 對電源和制冷設備最后占用空間的首次估算為，機架密度為 3.7 kW 時保留 30%，相當于 13 個機架（30% × 41 機架）。從這一點來看，根據(jù)密度規(guī)范，最終可用的 IT 機架為 70%，即 28 個機架。

建議的服務器的密度規(guī)范在表 4 中表述，表 5 顯示了計算值。

表 5 — 建議的數(shù)據(jù)中心機房范圍計算值

接下來的步驟是根據(jù)設備和系統(tǒng)設計的性質，建立電源和制冷設備的實際位置。這個過程由具體設備的復雜算 法模式、優(yōu)化規(guī)則和客戶的偏好習慣而定。針對不同的電源和制冷設備供應商，這個過程也各不相同，因此這 里不再詳述。理想狀況下，在最初的部署中，只設計必需的電源和制冷設備，但在實際安裝中卻需要包含和實 施在將來規(guī)劃的電源和制冷設備，以部分滿足指定的將來部署規(guī)劃。例如，在部署的第一階段確保主要電源布 線和冷卻管線已預裝在將來的機架中。請注意，盡管目前為以后的行指定了機架密度的平均值和峰值，但是這 些值可以在將來實際進行部署之前隨時更改，只要整個區(qū)域的總功率不超過目前規(guī)劃的值。