如何打造應(yīng)“云”而變的微模塊數(shù)據(jù)中心

信息通信技術(shù)的飛速發(fā)展，正在帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)升級(jí)。當(dāng)前，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)快速 興起，數(shù)據(jù)中心作為信息的重要載體以及互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基石，其規(guī)模日漸壯大。尤其是云計(jì)算應(yīng)用在全球不斷落地，更是對(duì)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展提出了更高的要求， 綠色、節(jié)能、模塊化、集約化正在成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要方向。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)廠商等數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)營(yíng)者而言，如何打造面向云計(jì)算應(yīng)用需要的彈 性、靈活、易部署、低成本且綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心成為重要課題。

數(shù)據(jù)中心是云計(jì)算的重要 基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)前，伴隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展也呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。在綠色、節(jié)能水平不斷提升的同時(shí)，數(shù)據(jù)中心也正在向著集中化、大型 化、專業(yè)化的方向演進(jìn)。而微模塊化數(shù)據(jù)中心，憑借易部署、低成本、可預(yù)測(cè)等諸多優(yōu)勢(shì)，正在受到電信運(yùn)營(yíng)商、互聯(lián)網(wǎng)廠商的青睞。目前，我國(guó)微模塊數(shù)據(jù)中心的 部署量正在快速提升，如何面向云計(jì)算的發(fā)展需要，進(jìn)一步推進(jìn)微模塊數(shù)據(jù)中心發(fā)展，未來(lái)能夠像“搭積木”一樣簡(jiǎn)便地建設(shè)數(shù)據(jù)中心，成為業(yè)界探索的重點(diǎn)。

云計(jì)算時(shí)代，微模塊數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢(shì)顯著

微 模塊數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)是集成化、產(chǎn)品化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)柜系統(tǒng)，它是將傳統(tǒng)機(jī)房的機(jī)架、空調(diào)、消防、布線、配電、監(jiān)控、照明等系統(tǒng)集成為一體化的綜合產(chǎn)品 方案，具有快速、靈活、簡(jiǎn)便、可預(yù)測(cè)等顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)。它是以若干機(jī)架為基本單位，包含制冷模塊、供配電模塊、后備電源以及網(wǎng)絡(luò)、布線、監(jiān)控、消防等在內(nèi) 的獨(dú)立的運(yùn)行單元。該模塊全部組件可在工廠預(yù)制，并可方便拆卸，快速組裝，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速、靈活部署，這不僅可以大幅降低建設(shè)成本，而且能夠大幅縮短數(shù) 據(jù)中心的建設(shè)周期。

伴隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)房的問(wèn)題開始凸顯，更加集約、綠色、節(jié)能的微模塊數(shù)據(jù)中心受到青睞。一般而言，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在以下問(wèn)題：

1.投入大，見(jiàn)效慢，可擴(kuò)展性差。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)容量一步到位而it負(fù)荷逐年增加，數(shù)據(jù)中心一次性投入巨大；大量投入多年不能產(chǎn)生效益；更為重要的是傳統(tǒng)機(jī)房可擴(kuò)展性差。

2.建設(shè)與業(yè)務(wù)脫節(jié)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)周期長(zhǎng)，跟不上業(yè)務(wù)發(fā)展速度，機(jī)房建設(shè)時(shí)間少則半年，多則2年。

3.能耗高。傳統(tǒng)機(jī)房能耗大，能源利用率低，房間級(jí)制冷，大量無(wú)效空間浪費(fèi)了冷量；冷流短路，降低了制冷效率；國(guó)內(nèi)大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的pue值在2.6以上。

微模塊電氣系統(tǒng)——為了保證微模塊的高可用性，配電系統(tǒng)采用雙路市電輸入方案，經(jīng)ats自動(dòng)切 換后到ups，再經(jīng)過(guò)ups后到it機(jī)柜；另直接引一路市電直接到it機(jī)柜。為了保證微模塊的高可用性和高節(jié)能性，不間斷電源模塊化ups配置。為了保證 監(jiān)控系統(tǒng)及安防、消防系統(tǒng)各種傳感器不間斷工作，可單獨(dú)配備一臺(tái)小型ups為其供電。精密配電柜系統(tǒng)配備智能電量?jī)x，將采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括但不限于總電 壓、總電流、總功率、用電量、功率因數(shù)、諧波、各支路電壓、各支路電流、告警信息等）納入監(jiān)控系統(tǒng)。

微 模塊制冷系統(tǒng)——微模塊內(nèi)，空調(diào)同微模塊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電源柜以及ups柜共同組成密閉的冷通道，實(shí)現(xiàn)冷熱空氣隔離，微模塊采用水平送風(fēng)的列間空調(diào)進(jìn)行制冷。 列間空調(diào)采用前部雙側(cè)送風(fēng)，正面送風(fēng)方向<90°，冷空氣直接靠近熱源，送風(fēng)距離大大縮短，減少了氣流沿程壓力損失和冷空氣的泄漏量，冷空氣利用率 提高15%~20%。

微模塊消防系統(tǒng)——主要實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測(cè)、天窗和設(shè)備聯(lián)動(dòng)、消防告警 等功能。消防系統(tǒng)主要由煙感、天窗磁力鎖和消防門禁控制箱等組成。密閉冷通道內(nèi)頂部安裝有煙感；在活動(dòng)天窗上安裝有天窗磁力鎖；在微模塊頂部安裝一個(gè)消防 門禁控制箱，內(nèi)置天窗電磁鎖控制模塊；外接消防24v控制電源及220v交流電源，由數(shù)據(jù)中心機(jī)房總的消防控制器提供的干接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。

微 模塊綜合布線系統(tǒng)——微模塊采用上走線的布線系統(tǒng)，在頂部安裝線槽，實(shí)現(xiàn)線纜的有序管理。具體特征包括：微模塊頂部實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電線槽和弱電線槽分離，分別用于 電源線和信號(hào)線走線；紅色標(biāo)簽線槽走強(qiáng)電，藍(lán)色標(biāo)簽線槽走弱電；微模塊頂部提供橫向線槽和縱向線槽；橫向線槽位于微模塊每列機(jī)柜頂部，實(shí)現(xiàn)橫向走線，縱向 線槽連通微模塊兩列機(jī)柜；微模塊頂部線槽內(nèi)有清晰的強(qiáng)弱電標(biāo)識(shí)；每個(gè)機(jī)柜內(nèi)后部左側(cè)安裝弱電線槽，右側(cè)安裝兩條豎裝的交流pdu和直流pdu；兩個(gè)微模塊 之間通過(guò)機(jī)房走線架進(jìn)行連接，走線架分為電源線走線架和信號(hào)線走線架。

微模塊智能管理 系統(tǒng)——微模塊數(shù)據(jù)中心需要設(shè)置24小時(shí)不間斷運(yùn)行的智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)機(jī)房微模塊內(nèi)的動(dòng)力設(shè)備、環(huán)境設(shè)備、安防設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)對(duì)微模塊能耗、資 產(chǎn)、容量等統(tǒng)一運(yùn)維管理，最終達(dá)到對(duì)微模塊基礎(chǔ)設(shè)施智能化監(jiān)控管理的要求。微模塊監(jiān)控系統(tǒng)作為云管理服務(wù)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，通過(guò)交換機(jī)，將每個(gè)微模塊 的信息統(tǒng)一與上層的云管理服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通。

當(dāng)機(jī)房?jī)H有一個(gè)模塊時(shí)，微模塊內(nèi)置的 監(jiān)控系統(tǒng)可以獨(dú)立完成該模塊的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控能力，通過(guò)顯示層的各種展示終端和報(bào)警發(fā)送設(shè)備，實(shí)現(xiàn)微模塊監(jiān)控與用戶的人機(jī)交互。在有多個(gè)微模塊組成的數(shù)據(jù)中 心中，微模塊內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集處理單元將采集的數(shù)據(jù)和處理后的結(jié)果、報(bào)警信息等上傳至上級(jí)云管理服務(wù)系統(tǒng)。

面向未來(lái)

微模塊數(shù)據(jù)中心持續(xù)演進(jìn)

當(dāng) 前，政企市場(chǎng)正在快步進(jìn)入云計(jì)算時(shí)代，一方面越來(lái)越多的中小企業(yè)從自建小微數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)而向成熟的云計(jì)算服務(wù)提供商購(gòu)買云服務(wù)；另一方面，政府也開始嘗試與 專業(yè)it廠商合作建立市級(jí)、省級(jí)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，為二級(jí)單位提供云服務(wù)，云計(jì)算已經(jīng)從前幾年的概念炒作發(fā)展到今天在政企市場(chǎng)中實(shí)用的階段。

可以預(yù)見(jiàn)，數(shù)據(jù)中心作為支撐云計(jì)算服務(wù)的基礎(chǔ)單元，隨著云計(jì)算的快速發(fā)展，勢(shì)必會(huì)呈現(xiàn)集中化、大型化、專業(yè)化的趨勢(shì)，微模塊數(shù)據(jù)中心正是在這種背景下出現(xiàn)的一種新型數(shù)據(jù)中心部署形式。

云 計(jì)算的重要特征之一就是彈性擴(kuò)容，而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的彈性化部署則是其中尤為重要的一環(huán)。it界的新技術(shù)往往最早出自更具創(chuàng)新力的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，在建設(shè)彈性數(shù) 據(jù)中心的探索中，由于對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求量更大，規(guī)模更集中，又更加看重成本，國(guó)內(nèi)外的大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)又一次走在了行業(yè)的前列。以google的比利時(shí)數(shù)據(jù) 中心為例，配電和制冷分別位于機(jī)房?jī)蓚?cè)，采用類似集裝箱的模塊化單元，機(jī)房?jī)?nèi)部也采用了冷、熱通道隔離的微模塊單元，實(shí)現(xiàn)了真正的模塊化數(shù)據(jù)中心。但國(guó)外 的成功經(jīng)驗(yàn)并不一定適用于我國(guó)，在土地資源尤其緊張的中國(guó)，容積率超低的單層廠房式數(shù)據(jù)中心無(wú)疑是奢侈的，所以更加適合多層數(shù)據(jù)中心的室內(nèi)微模塊正在成為 國(guó)內(nèi)彈性數(shù)據(jù)中心探索的主要方向。

總工點(diǎn)評(píng)：

作為開展相關(guān)多元化經(jīng)營(yíng)的大型甲級(jí)設(shè)計(jì)單位，江蘇院也在密切關(guān)注、研究和實(shí)施微模塊數(shù)據(jù)中心，就像建筑工業(yè)化是建筑行業(yè)的未來(lái)一樣，模塊化也是數(shù)據(jù)中心發(fā)展到中后期的必然趨勢(shì)。

數(shù) 據(jù)中心模塊化從基礎(chǔ)設(shè)施上可分為集團(tuán)級(jí)、園區(qū)級(jí)、建筑級(jí)、機(jī)房級(jí)、機(jī)架級(jí)到機(jī)框級(jí)六個(gè)層次，微模塊屬于機(jī)房級(jí)模塊化層，微模塊是中國(guó)傳統(tǒng)建筑數(shù)據(jù)中心與西 方倉(cāng)儲(chǔ)式數(shù)據(jù)中心的折中，為通信設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。江蘇院一直致力于數(shù)據(jù)中心技術(shù)變革的研發(fā)與應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心作為未來(lái)sdn/nfv、信息化、大 數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、廣泛連接的節(jié)點(diǎn)型基礎(chǔ)設(shè)施，其軟硬件技術(shù)的變革也影響著數(shù)字地產(chǎn)、電信業(yè)改革、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)、數(shù)字服務(wù)業(yè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”的進(jìn)一步健康 發(fā)展。

4.機(jī)房利用率低。單位建筑面積承載的計(jì)算能力有限，基礎(chǔ)建設(shè)投入利用率不高；機(jī)柜功率容量低，無(wú)法放置高密度服務(wù)器；傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜功率不到2kw；資 產(chǎn)管理難，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的it資產(chǎn)連盤點(diǎn)都是難題，更不清楚什么設(shè)備在什么位置；資產(chǎn)人工盤點(diǎn)，開銷大、效率低、易出錯(cuò)。

5.it設(shè)備空轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在大量幽靈（空轉(zhuǎn)）服務(wù)器，數(shù)量可達(dá)15%以上。浪費(fèi)能源，浪費(fèi)機(jī)房容量。

6.設(shè)備部署或變更難、設(shè)計(jì)容量浪費(fèi)。一次規(guī)模部署或變更，事前花大量人力確定方案；錯(cuò)誤的部署或變更有可能引發(fā)事故；非智能設(shè)備部署導(dǎo)致設(shè)計(jì)容量浪費(fèi)。

與傳統(tǒng)機(jī)房相比，微模塊數(shù)據(jù)中心具有簡(jiǎn)單、可預(yù)測(cè)、節(jié)能三大顯著特點(diǎn)，同時(shí)還能夠顯著降低總擁有成本（tco），易于部署，且能夠快速響應(yīng)用戶的需求（見(jiàn)右表）。

1.簡(jiǎn)單。模塊化結(jié)構(gòu)在工廠經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)計(jì)和調(diào)試，在現(xiàn)場(chǎng)可以簡(jiǎn)單部署，所需要的建設(shè)規(guī)模小和復(fù)雜程度低。由于設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了供配電接口、制冷接口、網(wǎng)絡(luò)接口等，因此可以做到即插即用，這種預(yù)生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化、外觀統(tǒng)一便于客戶采購(gòu)、部署和調(diào)試。

2.可預(yù)測(cè)。模塊化結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)的可預(yù)測(cè)性，大大降低了數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)。由于模塊化結(jié)構(gòu)是預(yù)設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)試、預(yù)安裝的系統(tǒng)，預(yù)先要經(jīng)過(guò)工廠驗(yàn)證，預(yù)先調(diào)試到其最佳性能，因此具有很好的質(zhì)量保障，而且交付期也非常短（一般為7~8周）。

3.節(jié)能。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的pue值一般都在2.0以上，而模塊化數(shù)據(jù)中心的pue值可以達(dá)到1.8以下（水冷方式則可以到1.5以下），微模塊數(shù)據(jù)中心相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心每年可以節(jié)約20%以上的電費(fèi)。

五大關(guān)鍵系統(tǒng)，構(gòu)建微模塊數(shù)據(jù)中心

從微模塊數(shù)據(jù)中心的整體組成上看，主要由底座、服務(wù)器機(jī)柜、電源柜、電池柜、列間空調(diào)、天窗、頂部線槽和端門等部件組成。從系統(tǒng)來(lái)看，可劃分為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)采用雙排機(jī)柜冷通道密封形式，提供1.2m寬的冷通道空間；采用若干定制機(jī)柜，單機(jī)柜提供42u安裝空間，單機(jī)柜可分別提供3kw功率支持。供配電 系統(tǒng)采用雙路市電輸入方案，對(duì)于服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)的it負(fù)載，提供雙ups電源供電。制冷系統(tǒng)采用列間精密空調(diào)，靠近機(jī)柜設(shè)備進(jìn)行制冷。消防系統(tǒng)主要由煙感、 天窗磁力鎖和消防門禁控制箱等組成，需要依賴于數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)已有的消防系統(tǒng)完成消防滅火動(dòng)作。綜合布線系統(tǒng)采用機(jī)柜上走線，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電分離。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)動(dòng)環(huán)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)能耗顯示、資產(chǎn)自動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)容量檢測(cè)等多種功能，并與上層云管理服務(wù)系統(tǒng)智能聯(lián)動(dòng)。同時(shí)提供門禁、紅外入侵、視頻監(jiān)控、水浸、機(jī)柜門 磁、聲光報(bào)警、煙感等全面保護(hù)。

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