发表于2012-07-17 11:55| 491次阅读| 来源施耐德电气数据中心科研| 1 条评论| 作者王逊

服务器模块化数据中心集装箱存储

摘要：集装箱数据中心作为一种标准化和模块化的数据中心实现方式，但是发展至今，却总被概念炒作所困扰，业界目前对集装式数据中心的技术规格和实施方式并没有达成广泛的共识。究竟什么才是集装箱式数据中心？又该如何部署？本文将重点阐述现实的集装箱式数据中心如何实现。

集装箱数据中心作为一种标准化和模块化的数据中心实现方式，自诞生之日起就受到用户和厂商关注。但是业界目前对集装式数据中心的技术规格和实施方式并没有达成广泛的共识，炒作概念的因素远远大于对集装箱式数据中心技术和市场发展的探索，这包括概念的误解和混淆，技术和能力的夸大等。本文将阐述现实的集装箱式数据中心的部署和实施。

误区之一是模块化数据中心被等同于集装箱是数据中心。一提到模块化数据中心就想到是由集装箱模块堆叠而成的数据中心。模块化的形式有很多种，可以使设计方法和理念，也可以是产品。集装箱式数据中心可以认为是一种标准化的，工厂预制和预测试的大型模块化数据中心产品和解决方案。而这种工厂预制和预测试的模块化数据中心并不是依靠模块化这个概念本身来传递价值，而是通过基于模块化的标准化和产品化的数据中心子系统来达到提高可用性，降低成本的目的。

误区之二是集装箱式IT设施模块被等同于集装箱式数据中心。集装箱式数据中心其实是由不同的基础设施子系统组成的，包括IT，供电，制冷，机柜，布线和监控等，这与传统的数据中心并没有本质上的区别。在现在大型的数据中心中，用于支持IT 设备的电气和制冷等系统都有各自独立的分区，它们的投资和占地面积与服务器机房已经是同等重要。因此在通过集装箱这种方式实施时，是需要通过不同的模块单元来实现不同的功能。而是否采用集装箱式模块来代替传统设计中的某一子系统也是要根据业务需求，场地限制以及偏好和习惯来作出取舍。以目前的技术水平，一个成规模的集装箱式数据中心可以由四种集装箱式设施模块组成：1）集装箱式IT 设施模块，它包括采用冷热通道布局的机柜系统，机柜配电，机房空调或机房空气处理单元（风机盘管），用于采集机房温湿度和压力的数据传感器，照明和消防系统等；2）集装箱式电源基础设施模块，它包括市电和柴油发电机接入的开关柜，UPS 系统，蓄电池组，配电柜以及为供电系统制冷的空调；3）集装箱式制冷基础设施模块，它包括排热设备，热交换器，水泵和控制系统。集装箱式制冷模块多采用带自然冷却功能的风冷冷机，因为风冷冷机的尺寸和功率段比较适合用于集装箱装备和模块化部署，其能效也较优；4）集装箱式发电机组模块可以作为可选备用电源（本文不做详细讨论），它包括柴油发电机，油箱和开关柜等。

集装箱式IT设施模块通常采用ISO标准货柜，一个40英尺的普通集装箱能够提供800RU~1000RU的机柜空间，最多可容纳1000台左右1U的服务器和网络设备。以此计算每个集装箱的IT容量可以达到150kW~400kW，在使用刀片服务器时功率可能更高。每个集装箱货柜自重3.6吨，加上内部的IT设备和机柜其总重量在20吨左右。从以上可以分析出适宜集装箱式IT设施模块的使用原则：1）适合于大型IT系统，只有在单次部署上千台服务器的时候，其经济上的优越性才能体现出来。否则在负载增幅不足以达到集装箱提供的容量时，部署集装箱式IT模块则无法充分体现其成本优势；2）对楼体有承重和布局要求，集装箱式IT设施模块需要较高的楼体承重，而且集装箱的运输和部署需要较大的间隙和空间来完成，且不适宜于进入多楼层或高层建筑物；3）需要标准化IT设备，越多的标准化元素越能体现出工厂预制和预测试的优势。举例来说，Google是采用集装箱式IT设施模块的最典型的代表。据Gartner的数据显示，Google拥有约100万台服务器，每季度部署的服务器达到10万台，因此采用集装箱式的大规模部署对Google来说是最合理也最经济选择。

例如，eBay2012年初完成的一个大型数据中心项目“Project Mercury”中采用了传统机房和集装箱式IT设施模块两种部署方式混和使用，来满足现在和未来可能发生的业务需求。位于美国亚利桑那州的两层数据中心设施中一层为传统IT机房，二层为办公区和储物间，楼顶部署最多11台40英尺集装箱式IT模块设施，总容量为6MW。经过测算，每台集装箱由卡车吊装至楼顶安装的时间为22分钟。eBay在新项目“Project Quicksilver”中，将继续使用这种思路。位于犹他州盐湖城的新建数据中心设施既能按5-40kW规模扩展服务器机柜，又按100kW扩展服务器集装箱。

目前，很多数据中心并不完全具备部署集装箱式IT模块的业务需求和场地条件，其中很重要的一点就是空间和承重的限制。在eBay的项目中，这栋两层建筑所用的钢材相当于普通六层建筑所需的钢材。在设施楼体为多层或高层建筑时，将IT集装箱吊装至较高的楼层或顶层面临着很现实的困难。这种工程会需要大型吊装机械进作业，还需要较大的间隙和活动空间。同时需要楼层地面承受较高的重量，但是空间内承重柱的间隙尽量大。而摈弃多层建筑，使用平层建筑又会讲题土地的利用率。eBay的项目团队针对“Project Mercury”总结的经验之一就是在接下来的项目中尽量避免采用在将集装箱IT设施模块吊装置屋顶的设计方案。综上所述，在不能使用集装箱式IT设施模块时，“砖石混凝土”结构的传统机房仍然是非常有效的方案。而在传统机房中同样可以实施模块化，这种IT模块的大小可以依据业务需求来制定，既可以是以一个或几个机柜为单位，也可以是两行机柜组成的机柜集群POD为单位进行部署。

物理基础设施模块的使用较为灵活。集装箱式基础设施模块是将传统的数据中心基础设施各子系统进行模块化和标准化的集成。这些基础设施模块可以与集装箱式IT设施模块匹配使用。当设施现场不适宜部署IT集装箱时，基础设施模块也可以用于支持传统“砖石混凝土”数据中心内的机柜。传统数据中心设施的电气、制冷和发电机等系统多数位于数据中心的底层，集成化的基础设施模块同样可以安装在数据中心建筑物的底层或外围周面区域。即使在多层数据中心建筑中相对于IT集装箱，基础设施模块的部署对吊装作业的要求较低，和可供集装箱卡车装卸的泊位。集装箱式基础设施模块也同样拥适用于室内部署的模块，可以将所有的设备安装在一个支撑底座上，安装在数据中心建筑的底层电气分区内。

集装箱式电源和制冷基础设施模块可以用最精确和经济的方式满足业务需求。它既可以按容量需求以每个模块数百kW的规模进行扩展，又可以按可用性需求扩展冗余配置从N到N+1,再到2N。

集装箱式基础设施模块的应用也受到一些条件的限制。例如，基础设施模块和室内数据中心的距离，物理风险，尺寸限制因素，人员舒适性，法规要求和运输等都有可能成为制约条件。所以在考虑使用集装箱式基础设施模块，应将这些因素加以考虑。

集装箱式基础设施模块的典型应用如下：

寻求经济快速的方式为客户提供“分阶段可重复”部署的外包服务商

市电接入容量有余，但内部缺乏电源和制冷容量或空间的数据中心

时间紧迫的新建项目

在租赁场地上运行的数据中心

IT部门的工作人员期望能够管理供电和制冷

为现有基础设施的高PUE所拖累的数据中心设施

拥有闲置场地的公司

综上所述，集装箱式数据中心和设施模块是一种具有针对性的产品和解决方案。它的出现并不会在短时期内取代传统上采用“砖石混凝土”的建设方法。集装箱式数据中心和设施模块为更加经济和快速的部署数据中心提供了一种标准化和产品化的途径。它的应用应按照业务需求，场地限制以及偏好和习惯来作出取舍，在不具备应用条件的时候，也可以采取室内模块进行模块化部署。集装箱式电源基础设施模块和制冷基础设施模块受到场地限制较少。相比于集装箱式IT设施模块能更好的适应用户的使用习惯和偏好。