数据中心用户诉求的演进 来自施耐德电气信息技术 00:00 12:24
配音：张屹
数据中心大施【第一期】
大施简介
林密
施耐德电气全球数据中心
科研中心技术总监
致力于数据中心设计和运营方面的研究，并且通过向客户提供风险评估和设计实践方面的咨询，来优化数据中心环境的可用性和能效。在加入施耐德电气之前，林密曾在LG电子公司担任多项要职，积累了丰富的行业经验，包括核心技术，战略，项目研发等。他现在被授予“数据中心认证专家”称号，拥有作为数据中心专业人员所需要的国际认可的知识和技术，同时他还具有职业注册暖通工程师资质。他拥有吉林大学机械工程硕士学位，主修暖通空调，热能与动力工程。
我来自一个叫作数据中心科研中心的团队，这个团队是上个世纪九十年代在美国由APC创始人之一Neil Rasmussen 设立。该团队拥有近九十年的数据中心从业经验，而这个团队在全球只有四位成员。在过去的二十年里，我们团队只做了一件事情，那就是“了解数据中心的技术和发展趋势，倡导最佳实践”。
为了培养与我们用户可值得信赖的顾问的关系，我们始终坚持厂商中立的原则，在过去二十年共发表白皮书190篇，每年有超过40万的下载量；权衡工具22个，每年有两万多的用户在使用，这其中包括数据中心投资成本计算器，PUE计算器，自然冷却计算器，温升计算器，锂电池计算器等等，可以帮助我们的用户在数据中心规划阶段，对IT容量，预算，可用性等级，能效以及成长计划进行权衡；我们还推出了100多个参考设计，可以帮助我们的用户在数据中心规划设计阶段进行快速的决策和项目启动。
我们提出了很多开始不被我们竞争对手赏识而今天被我们竞争对手广泛模仿的各种创新，包括标准化、模块化、预制化，行级制冷，模块化配电，集装箱数据中心等等。这次我给大家带来的是剖析一下过去二十年来，用户对数据中心诉求的演进。
用户的诉求是高可用性
从上个世纪九十年代到2000年之后，数据中心用户以企业类用户和金融类用户为主，他们对数据中心的主要诉求就是高可用性，他们认为高可用性是实现其商业目标的唯一保障。为此，当时我们在美国也成立了一个叫可用性的团队，通过撰写技术报告来帮助用户提高可用性。
什么是数据中心的可用性？首先我们需要辨别可用性与可靠性之间的区别。可靠性是指设备与其设计规格的一致性，而可用性是指能够提供可靠性的时间，是一个时间量。拿我们的飞机进行举例，其设计的可靠性是非常的高，但只有当飞机飞在空中时，它才具有可用性。
那么，我们对可用性是怎么进行分类的呢？1996年，Uptime将可用性分为四个等级，从低到高依次为Tier1到Tier4，但Uptime的描述非常的模糊；因此，2003年，美国通讯产业协会TIA942在Uptime分类的基础上进行了指导方针的细化；我们的国标GB50174在2017也发布了新的版本，是根据数据中心宕机在经济或社会上造成的损失或影响程度确定，将数据中心划分为A，B，C三个等级。我们的用户通常要求Tier3或Tier4的可用性。
Tier3应实现并行维护，相当于国标GB50174中B级数据中心，它要求基础设施不应因设备故障而导致电子信息系统中断。Tier4应实现容错，相当于国标GB50174中A级数据中心，基础设施应该在一次意外事故后，或单系统设备维护或检修时，仍能保证电子信息系统的正常运行。还有另外一种情况，就是当两个或两个以上在同城或异地同时建立的数据中心互为备份，且数据实时传输备份、业务满足连续性要求时，由于数据中心之间已实现容错功能，因此其基础设施可根据实际情况，按容错或冗余系统进行配置。
高可用性的诉求使我们进行了很多冗余的设计，同时，由于那时候我们对模块化认识的不足，通常采用一次性部署，这就导致了我们数据中心IT负载率是非常的低，通常只有20%-30%。供配电以及制冷系统都是具有固定损耗的，当负载率很低的时候，固定损耗将大大降低数据中心的能效，也就是数据中心的PUE是非常的高。通常在2.0以上。
用户的诉求是绿色节能
从2007年开始，随着网络巨头和Colo的崛起，在美国有Big4（亚马逊，谷歌，微软，IBM），在国内有BAT。由于他们数据中心规模非常的庞大，因此他们对数据的能效非常的在意。这时他们的诉求就是绿色节能。
在2007年的时候，如果以乌兰察布的气候数据作为参考，采用冷冻水系统的典型数据中心的PUE为1.96，那么，我们在思考，通过什么措施可以降低我们数据中心的PUE呢？
首先，我们来看一下我们数据中心的能耗来自于哪里？我们认为只有IT设备的能耗是有价值的，其它所有物理基础设施的能耗都是为了实现IT计算功能而服务的，所以能耗越小越好。PUE等于1.96，意味着数据中心基础设施的能耗与IT设备的能耗相当。这时，制冷系统占到整个数据中心能耗的37%，供配电及照明系统占12%，这都是我们可以优化的地方。
接下来我们再来看一下我们在供配电系统优化方面所取得的成绩。2007年的时候，美国劳伦斯伯克利实验室认为典型UPS的峰值效率为88.9%，我们通过对UPS产品的不断的创新，比如，采用超级旁路模式，消除了逆变器所带来的损耗，今天，我们实现了UPS峰值效率98.9%，将PUE降低了14.6个百分点。
同时，我们对配电架构进行了优化，用一路市电一路UPS来取代传统的两路UPS，降低了供配电链路的损耗，也实现了11.5%的PUE的降低。
下面，我们看一下，我们在制冷系统优化方面所取得的成绩。2007年的时候，EYP公司的Bruce 曾经说过，气流管理是当今新建和改建数据中心实现节能增效的最有效的措施之一。冷热通道封闭，可以实现IT机房的冷热气流隔离，提高数据中心的IT送风温度，提高制冷系统的效率，消除数据中心的热点，提高数据中心的可用性，同时，可以将PUE降低22个百分点。
在部署了通道封闭之后，我们可以提高IT的送风温度。美国暖通工程师协会ASHRAE在2008年将数据中心IT送风温度的推荐值从20-25摄氏度扩展到18-27摄氏度，接着又在2011年又把允许的相对湿度的范围进行了放宽。这就使得我们可以获得更多的自然冷却时间。
同时，我们也进行了观念的转变，从过去依赖机械制冷到现在主要依赖自然冷却，将机械制冷只作为后备冷源。在类似乌兰察布这样的气候条件下，我们可以实现90%以上的时间利用自然冷源。
因此，过去的十年，我们取得了PUE 80%的降低，对于一个500kW，50%IT负载率的数据中心来说，我们可以实现节能173万，如果你是5M瓦的数据中心，将实现节能1,730万元。
用户的诉求是最大化商业价值
从2015年开始，随着云计算的快速发展，我们的用户正在思考，如何能够进行快速的部署。对于Colo的用户来说，快速部署意味着服务器能够提前上架，时间就是金钱。当前，像谷歌，Facebook，他们的部署周期基本在12个月左右，我们在思考，能否将部署的周期缩短为6-8个月。因此，我们用户的诉求是更高的商业价值。
什么是数据中心的商业价值？其实，就是我们所谓的投资回报率。那如何来提高数据中心的商业价值？我们认为，可以通过提高数据中心的可用性，提高数据中心的灵活性，降低数据中心的投资成本，运行成本和维护成本，也就是TCO。
因此，我们需要进行标准化和模块化的设计。标准化已经遍布我们生活的每个角落，以至于我们都注意不到它的存在。曾几何时，在美国，我们需要把火车架起来更换车轮以适应不同州之间轨道的宽度。1904年，巴尔的摩被大火烧为平地，原因是周边城市的灭火设备无法与巴尔的摩的消防栓配套。
模块化设计可以实现数据中心的边成长边部署，可实现快速扩展和复制，不需要一次性投入，降低了投资成本和运维成本。同时，提高了数据中心的可用性和灵活性。
因此，我们认为在云计算商业模式下，数据中心应采用标准化、模块化、预制化以及定制化的设计理念，同时，需要实现智能化的运维。
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