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关于数据中心设施更新升级的策略

每一个数据中心将定期对服务器和重要硬件进行一次更新。企业更新设备是为了提高数据中心的稳定性,升级相应的功能,最终达到节省资金的目的。

现如今,新建数据中心设施对于任何一家企业组织而言都可以说是一项既耗时而且成本代价相当昂贵的工程。但企业的数据中心往往又会由于过时等因素,而无法很好的支持当下日新月异的先进的技术。庆幸的是,企业组织可以借助一定的策略来以相对有效、且符合成本效益的方式更新和升级他们数据中心的相关设施。

传统服务器更新周期大约每五年一次,但在过去的十年里由于新技术的发展,加速了服务器更新换代的速度。那么现在服务器更新周期是多少呢?答案可能不是很简单,但有很多重要的因素促使服务器进行更新。

在本文中,我们就将与广大读者朋友们共同探讨关于企业组织数据中心设施更新升级的五大策略,以期待有助于您企业数据中心的设施实现现代化。

  不久前,一些软件工程师发现,运行一个应用程序的服务器是浪费的。因为这台服务器耗费了大量的资源却仅仅使用了一小部分的处理能力。目前,IT部门利用服务器虚拟化好处的理由之一就是减少数据中心的耗电量。遗憾的是,他们不知道促使他们采用虚拟化的同样的理由也影响到了他们数据中心的效率。为什么做服务器虚拟化这样的好事会对数据中心的效率产生负面影响呢?本文将帮助你理解这个潘多拉的盒子,并且提出一些避免这些问题的建议。

寻找服务器新特性与功能

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  一台服务器有电源、内存、硬盘、风扇、板卡、处理器和其它消耗电源的组件。这些组件产生某种形式的有价值的计算能力。在服务器接通电源之后,所有这些组件立即要消耗电源,即使在没有任何计算任务的时候也是如此。这就是已知的固定损耗。服务器的固定损耗一般占服务器最大耗电量的33%至50%.随着处理器利用率的增加,电源的消耗也增加,但是,固定的损耗没有变化。遗憾的是没有采用虚拟化的服务器一般运行一个应用程序,处理器的平均利用率大约是5%至10%。这就意味着这台服务器的每千瓦小时的成本要远远高于运行10个应用程序/操作系统(也就是虚拟机)的主机服务器。

当您现有服务器达到更新周期时,延迟更新是很困难的,甚至是无法做到的。记得在几年前,Intel
TV和AMD
V都在CPU里集成了虚拟化技术,所以运用这些CPU的虚拟化服务器(VM)在性能方面得到显著地提高。

企业数据中心的五大升级策略助您实现设施的现代化

  这种情况与数据中心发生的情况非常相似。一个数据中心在开始运行的第一天就是一个超过当前使用规模的以便应付未来的最大IT负荷。在那个最大负荷到达之前,这个数据中心运行较轻的IT负荷,不间断电源、变压器、冷冻器、风扇和空调都要消耗固定的电量。要记住的重要事情是这些固定的数据中心损耗占整个电费账单的很大一部分。IT管理员认识到,通过在一台主机上放置更多的虚拟机能够更有效率地运行服务器(也就是利用率更高)。要这样做,他们实际上是把更高的计算工作量增加到处理器上来提高服务器的效率。这是最有效地利用IT资源的极好的解决方案。但是,IT管理员没有认识到他们同时还减少了数据中心的能源效率。换句话说,通过虚拟化,大部分电费账单是与物理基础设施联系在一起的。数据中心在实施虚拟化之前一直以低容量运行(一般是工作负荷的50%至60%),在虚拟化之后,一些不担负任务的服务器拔掉电源之后,这种情况会更糟糕。

虚拟化技术的进步不单体现在处理器一个方面。内存在服务器虚拟环境中起到重要作用,因为虚拟机本质上是驻留在服务器内存中的磁盘映像。更多内存意味着更高级别
的整合,内存的稳定性将影响服务器上所有虚拟机整体的稳定性。因此,内存功能可能包含对错误纠正代码内存的改进,能将单个内存设备上的多位错误跨整个内存设备池扩展,当某个内存设备不可恢复时,添加的空闲内存能及时分配给额外的内存设备,并包括跨设备映射复制内存内容的容错内存,类似于RAID
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设备陈旧的数据中心可能已经不能很好的满足当下先进的技术对于电力、冷却和结构化等相关方面的需求了,但现实情况则是:目前很少有企业有充裕的时间及资金来投资建设新的数据中心设施。

  IT管理员如何在虚拟化环境中提高数据中心基础设施的效率?两个最有效的改进方法是正确的尺寸和转换到紧靠热源的制冷。

在未来服务器功能可能包括支持新的芯片组,可以处理更多的内存类型、更快的I/O、更高的总线速度等等。

庆幸的是,企业组织可以通过对设施进行更新升级,从而延长数据中心的服务年限寿命。数据中心设施的升级允许企业采用新的标准,并改善现有基础设施,以引入性能更高、效率更高的新兴技术。

  正确的尺寸包括用可升级的高效率不间断电源替换老式的单模块不间断电源。可升级的不间断电源系统总是高效率地运行,因为它安装了足够的电源模块支持这个IT工作量。例如,一个有61千瓦IT工作量的数据中心将得到7个10千瓦电源模块的支持。这些电源模块将嵌入到一个模块化的不间断电源设备中。如果这个IT工作量增加到75千瓦,这个不间断电源模块就要在不关机的情况下增加一个额外的10千瓦电源模块。转换到可升级的高效率不间断电源可以将运营电源成本减少50%至70%.

评估系统出租或租赁的经济

如下,我们就将为大家介绍有助于帮助企业数据中心延长老旧设施使用寿命的五大修复和数据中心设计更改策略。

  转换到紧靠热源的制冷包括使用模块化队列空调关闭或者替换部分或者全部传统的基于环境的空调。传统的制冷设备需要超大尺寸的风扇电动机以便克服冷空气在进入IT设备前走过的长距离。现在,在活地板下面经常发现一些障碍,恰当地冷却一个高密度机架的服务器是非常困难的。另一方面,基于队列的冷却设备按照服务器机架同样的队列进行安装。这就意味着风扇电动机要小得多,因为它们只需要向附近只有几英尺远的IT设备送风。传统的冷却设备中的风扇一般以固定的速度运转,不管IT的工作量如何。这就好像是你以每分钟6000转的速度开车,而不管驾驶的情况如何,更不用说要经常加油了。模块化基于队列的空调配置了与IT工作量匹配的可变速度的风扇,提供了正确选择数据中心尺寸的另一种方法,减少了电费账单。通过紧靠热源的制冷和使用变速风扇电动机,基于队列的冷却系统能够使风扇电动机的耗电量减少大约65%.

许多企业都拥有自己的服务器,还有很多租赁形式可供组织选择,同样让组织获得更新更强大的硬件设施,同时可将集资费用转换成运营费用。另外,服务器厂商对于有资格的业务提供两选一的付款模式,如分期付款。

1、提升数据中心操作运营环境的运行温度

  模块化可升级基础设施随着IT工作量的增加而增加。使用这种基础设施的数据中心能够把总电费账单节省60%以上(或者减少虚拟化的应用规模)。除了节省能源之外,采用模块化不间断电源系统和队列内冷却设备有两个主要的好处:有针对性的可用性和改善的容量以及改变管理。

对于加快服务器硬件更新周期,企业可能会犹豫不决,因为他们不愿意频繁地投入资金。此外,企业也不想在频繁更新硬件的基础上频繁处理替换下来的硬件设备。传统租赁服务器形式可以减轻企业资金负担,并解决旧硬件处置的问题。

关于数据中心操作运营环境的温度可以说一直是业界的一个谜一般的讨论主题。但是,根据诸如美国制热、制冷和空调工程师协会(American
Society of Heating, Refrigerating and Air/Conditioning
Engineers)等业内的研究组织的调研和倡议,我们却发现:数据中心其实并不需要类似于肉类储物柜冻库一样级别的冷却。现代化的服务器和其他计算设备其实完全可以在高温下保持可靠的运行。

  在一台主机服务器上的多个虚拟机将极大地提高主机服务器的重要性,因为一个电源或者热事件能够破坏整个虚拟化的机架(假如没有现成的备份策略的话)。采用模块化电源和冷却设备,单个机架可以有针对性地使用N+1不间断电源或者N+1队列内冷却设备,达到具体的可用性水平。这种有针对性的可用性将节省提供不必要的高电源和冷却的成本,减少不需要的IT机架和设备。

寻找服务器额外计算能力

早在2008年,由ASHRAE所发表的一份文件建议1类数据中心设备的操作环境温度范围可设置为华氏65至80度。2011年,该机构建议将企业级服务器的允许的操作环境温度范围从59华氏度提升到90华氏度,而适当设计的服务器和其他设备的操作环境温度范围则为41到113华氏度。

  采用模块化不间断电源系统和队列内冷却设备的最后一个好处是显著改善容量和改变管理。想想你上一次必须要安装一台新的服务器并且要设法搞清楚这台服务器应该安装到哪一个机架上的情况。头脑中出现的问题是“哪一个机架有足够的电源和冷却容量可以插入一台新的服务器?”,或者“我会通过在机架中放入额外的服务器破坏为具体机架提供的冷却冗余度吗?”或者“额外增加的服务器会使这个机架过热吗?”这些问题老式的数据中心是不可能回答的,因为地板下面冷却的不可预见的性质和缺少测量电源的设备。

服务器虚拟化驱动着处理器的设计和计算能力的发展。当投资允许更高级别的整合时,整合项目与桌面虚拟化都能从服务器更新周期获益。例如,英特尔E7-2803服务器拥有6核心和12线程的至强处理器,但新一代英特尔E7-8870服务器拥有10核心和20线程的处理器。当获得有二或四个处理器插口的新一代服务器时,计算能力将进一步提高。

在ASHRAE所建议的标准范围内,调整数据中心的环境温度和更高的操作温度几乎没有任何成本。现有的机械冷却系统可以节省大量的磨损和能源成本。此外,操作环境温度范围的提升也使得企业数据中心采用替代或补充冷却方案成为了可能(至少在一天中的某些时间段是可能的),例如企业甚至可以采用在您数据中心创建之初所根本没有被考虑过的免费的室外空气或空气/水节能器等冷却技术。

  专门用于机架的具体区域的模块化电源系统能够向集中的管理系统实时报告电源容量的状态。同样,由于空气路经短和有温度监视功能,队列内冷却设备按照设计也拥有可预见性。当这些系统的实时信息发送到一个集中的容量和改变管理应用程序时,就消除了安装一台新服务器的猜测工作和浪费的时间。可预见性的电源和冷却基础设施还允许一个容量管理系统实施“如果出现什么情况将采取什么行动”的分析,以便理解在做任何事情之前变化产生的影响。

考虑系统分布和冷却的改善

2、升级服务器和系统,以获得更好的整合和效率

  对于虚拟化的所有这些好处(包括减少的电费账单),它展示了一些挑战,迫使IT人员很好地理解自己的电源和冷却系统,以保证主机服务器需要的更高的可用性。通过采用可升级的模块化电源和冷却系统,这项工作被极大地简化了,同时,利用全面的权利以减少数据中心的电费账单。

因为新服务器在更小空间提供更多容量,所以解决数据中心空间拥堵或散热问题将加快服务器技术更新。例如:您当前4U机架服务器包含的计算能力也许在1U机架服务器可以提供相同的效果。

服务器消耗了数据中心的绝大部分能源消耗——而其中主要是便是处理器和内存组件。在已经制定了资金预算的正常技术更新周期内,企业可以通过将服务器更新升级为更高效的模式,来获得能源效率的显著提升,甚至可以通过采用诸如思科的统一计算系统(UCS)这样的集成基础设施。

原文出处:

因此,占地空间小容量更大的新服务器能让数据中心管理员跨机架空间重新分配服务器硬件。这样可以提高冷却空气流动模式和减轻设备的“热点“。假如你正在部署冷却装置来降低数据中心操作温度,建议采用符合当前美国供暖,制冷,空调工程师(ASHRAE))标准,这样做可以降低冷却成本。此外,消除热点可以提高系统的稳定性,从而减少停机时间和服务中断。

来自Kroll Factual Data公司的首席技术架构师Chris
Steffen表示说:“现如今的数据中心设备供应厂商们已经在刀片服务器、UCS和其他基础设施系统的功耗和运行参数方面取得了重大进展。而几乎所有的新服务器产品的管理都要比早期的萨饼盒式的独立机架式系统来得更容易。”