欧博国际平台,重新考虑数据中心布线措施以提高能源效率,数据中心能源

根据美国能源、卡耐基梅隆大学,西北大学和斯坦福大学的研究人员的调查研究,2014年美国的数据中心耗电量约为700亿千瓦时。虽然数据中心消耗大量的电力来运行服务器,交换机,导向器,存储设备和其他IT设备,但研究表明如果不是近年来提高了能源效率,2014年的能源消耗量可能将达到1100亿千瓦时。

现在,数据中心基础设施运营的高度重视使得工程师们设计出了性能更高并且效率更高的新产品。尽管这些创新技术在减少数据中心的碳足迹方面发挥了关键作用,但它们只是促使数据中心更加环保的一部分,而结构化布线却是组织在节能方面可能忽略的一个部分。

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数据中心布线可能很难管理,并且可能阻碍散热的热空气通道。因此,数据中心管理人员必须设法提高冷热空气分配的效率。而以下一些简单步骤可以帮助数据中心管理人员做到这一点。

1. 消除电缆拥塞

电缆拥塞是电缆没有进行有效管理的常见问题,这可能会造成一系列负面影响。首先,电缆拥塞可能阻止设备上的冷空气进入,导致硬件过热并可能发生故障。电缆拥塞还可能阻止热空气从机柜出来进入热通道,并可能导致热空气扩散到冷通道冷却系统中,从而浪费电能,同时降低了制冷效率。IBM公司调查表明,数据中心布线基础设施的改进,比如消除电缆拥塞,可以节省15%到40%的能源成本。

2. 采用更小的密度电缆

为了防止机柜拥塞,增强空气流动,促进更有效的散热冷却,采用到密度较小电缆比采用笨重的电缆更轻、更灵活。

3. 依靠线缆管理器

构建更高能效的数据中心的主要因素是:采用水平和垂直电缆管理器,防止气道堵塞设备,并简化新设备的安装和连接,其中包括更好地管理较长的电缆,确定电缆布线路径,并在移动、添加和更改(MAC)时节省时间。

4. 安装盲板

通过用盲板填充额外的机柜空间,以确保热通道与冷通道分离。其结果消除了热空气与冷空气的混合,提高电能的利用率。

5. 限制机柜中的设备

在单个机柜中尽量减少光纤通道设备和盲板的数量,以便限制终端的数量。这样就可以减少布线,以免阻塞机柜内和周围的气流。

6. 绞合电缆

预端接的导向中继线确保了卓越的性能,因为它们专门适用于当今最流行的导向器级交换机中的光纤通道交换模块。其每个接头应交错排列,以适应每个端口,消除电缆的松弛,防止柜体堵塞,同时增强气流。

布线基础设施在数据中心的设计中起着关键作用,但往往被忽视,而通过采取这些措施,数据中心管理人员不仅将为更加节能的数据中心铺平道路,而且还可能获得更高的投资回报率以及总拥有成本的改进。

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根据美国能源、卡耐基梅隆大学,西北大学和斯坦福大学的研究人员的调查研究…

4. 安装盲板

然而,既然电力和冷却成本占到了数据中心每月运营成本的25%到40%,那么,这也就意味着运营成本中有60%到75%的比例用在了其他物理资源方面,包括诸如数据中心空间、IT资产和网络连接方面。这些其他资源都具有其相关的成本,不仅是在资本方面,而且还包括了时间、生产力、工作努力程度和机会成本。

数据中心机房平面布局通常采用矩形结构,为了保证制冷效果,通常将 10 至 20
个机柜背靠背并排放置成一行,形成一对机柜组(又称为一个POD)。

为了防止机柜拥塞,增强空气流动,促进更有效的散热冷却,采用到密度较小电缆比采用笨重的电缆更轻、更灵活。

很多问题是由于今天所新建的实体数据中心必须设计为不仅仅要满足服务于企业组织当前的业务需求,同时还要满足未来10-20年的预期需求。通常,为了获得建设投资的最大投资回报,管理人员需要根据预计的容量能力需求来构建,而这些需求可能需要很多年才能实现。

POD中的机柜都采用前后通风模式,冷空气从机柜前面板的吸入并从后部排出,由此在机柜背靠背摆放的POD中间形成
“热通道”,相邻的两个POD之间形成“冷通道”。

根据美国能源、卡耐基梅隆大学,西北大学和斯坦福大学的研究人员的调查研究,2014年美国的数据中心耗电量约为700亿千瓦时。虽然数据中心消耗大量的电力来运行服务器,交换机,导向器,存储设备和其他IT设备,但研究表明如果不是近年来提高了能源效率,2014年的能源消耗量可能将达到1100亿千瓦时。

事实上,随着现代数据中心日益变得更为复杂,以及在更大规模上解决效率问题的需求,使得整个数据中心业界必须要以更快更有效的新方法来构建数据中心,并采用更有效的管理数据中心的工具。例如,新的预制模块化数据中心的设计、数据中心基础设施管理(DCIM)以及自动化基础设施管理(AIM)等工具现在可以帮助数据中心管理人员们在数据中心的所有领域显著的提升效率。

EOR布线方式的缺点:从服务器机柜到网络机柜的铜缆多(约有20-40根铜缆),且距网络机柜越远的服务器机柜的铜缆,在机房中的布线距离越长,由此导致线缆管理维护工作量大、灵活性差。

1. 消除电缆拥塞

为了帮助管理这种不断变化的环境,新的思维方式和基础设施不断涌现。现在,数据中心设计人员已经开始将诸如电源、空间、处理、冷却和网络连接等物理元素作为可以“调整”的变量,以满足其特定的性能目标,同时控制成本。而与此同时,基于软件的数据中心基础设施管理(DCIM)解决方案、自动化基础设施管理(AIM)工具和“适当规模”的预制模块化数据中心等等备选方案现在已然使得数据中心的IT和设施管理人员能够更全面地管理其数据中心了。

TOR布线方式特点:

在单个机柜中尽量减少光纤通道设备和盲板的数量,以便限制终端的数量。这样就可以减少布线,以免阻塞机柜内和周围的气流。

  • 容量利用率:DCIM能够帮助数据中心管理人员们发现、回收和重新部署包括机架空间、搁置电源、交换机端口、服务器和其他设备的搁置容量。这有助于推迟延缓企业数据中心的资本支出,同时充分利用现有的数据中心的空间占地。
  • CPU效率:跟踪和映射CPU的利用率和功耗可以使得数据中心的管理人员们能够提高消耗每瓦能耗所处理的交易事务量,并将为相关应用程序匹配恰当的服务器。
  • 空间密度:数据中心目前正在使用DCIM来安全地、并最大限度地利用其机柜和机箱,以提高服务器密度,而不会危及数据中心操作环境的安全性。因此,管理人员能够提升每台机架所创造的营收和生产率。
  • 可用性:整个数据中心互连物理系统的实时可见性具有用户友好的功能,如根本原因分析和预测建模,可以帮助当今的数据中心运营商们长期保持所需的可用性水平,并避免潜在的服务问题。

热通道正对CRAC(机房空调),热空气沿热通道流回CRAC,再开始新一次循环。

数据中心布线可能很难管理,并且可能阻碍散热的热空气通道。因此,数据中心管理人员必须设法提高冷热空气分配的效率。而以下一些简单步骤可以帮助数据中心管理人员做到这一点。

庆幸的是,目前有一种新型的预制模块化数据中心,使企业组织能够以可扩展和高效的方式扩大其实体数据中心设施。CommScope公司的Data
Center on
Demand(DCoD)模块化数据中心解决方案是预先构建、预先测试、然后交付到现场。其能够从第一天就适合企业客户的容量需求、而且所有的电源、电气和冷却系统均是预配置的。客户只需购买他们
当前需要的,然后根据他们的业务需求扩展部署额外的容量(扩展模块化部署)即可。

但对于EOR布线方式来说,接入交换机的端口密度高,在网路最初设计时,就可能存在包含较多端口数的VLAN。TOR方式的接入交换机数量多,EOR方式的接入交换机数量少,所以TOR方式的网络设备管理维护工作量大。

电缆拥塞是电缆没有进行有效管理的常见问题,这可能会造成一系列负面影响。首先,电缆拥塞可能阻止设备上的冷空气进入,导致硬件过热并可能发生故障。电缆拥塞还可能阻止热空气从机柜出来进入热通道,并可能导致热空气扩散到冷通道冷却系统中,从而浪费电能,同时降低了制冷效率。IBM公司调查表明,数据中心布线基础设施的改进,比如消除电缆拥塞,可以节省15%到40%的能源成本。

当我们谈效率时我们谈些什么?

而机架式服务器则需要分别对每台服务器进行跳线连接。例如,一个42U的服务器机柜安装10台1RU机架式服务器,1台接入交换机,并采用TOR布线方式时,在机柜后面将看到22根电源线(服务器和交换机都配置冗余电源)、10根KVM线、至少30根双绞线(每台服务器两个业务网卡和一个管理网卡),2根光纤(交换机上行端口),这还不包括连接外部存储和其他设备的线缆,显的非常凌乱。

布线基础设施在数据中心的设计中起着关键作用,但往往被忽视,而通过采取这些措施,数据中心管理人员不仅将为更加节能的数据中心铺平道路,而且还可能获得更高的投资回报率以及总拥有成本的改进。

生产是期待有任何方面的结果的,包括诸如:降低运营支出(OpEx)和资本支出(CapEx),实现更高的可用性和容量等。

机架式服务器的布线方式:交换机EOR(End of Row)布线方式

3. 依靠线缆管理器

  • 容量:数据中心管理人员们正在使用AIM系统来定位和恢复已断开的交换机端口——即那些似乎正在使用中,但事实上已搁浅的交换机端口,因为服务器已经迁移,但补丁程序本身仍然还在。这有助于提高效率,同时释放交换机端口以供重复使用,从而无需在新交换机端口上花费CapEx。
  • 速度:更好的智能化信息带来了电缆布线实践方案的改进和新服务器的更快的生存时间(TTL,Time
    To Live ) 。
    “引导确认”使安装程序能够快速、准确地在新服务器上安装补丁程序。
  • 可用性:根据一些估计,AIM系统可以通过快速识别可能影响网络服务的问题,将停机时间减少30%至50%。

TOR布线的缺点:

通过用盲板填充额外的机柜空间,以确保热通道与冷通道分离。其结果消除了热空气与冷空气的混合,提高电能的利用率。

结论:

集成刀片交换机的刀片服务器在进行机柜安装时,不需要考虑机柜内从服务器到接入交换机/或配线架的跳线,只需考虑刀片交换机上行端口的配线方式即可。

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根据2015年《韦氏词典》,效率被定义为:通过对成本消耗(如能源、时间和资金)的比较来衡量生产的有效操作运行。
而在数据中心内,生产和成本有多种形式。

机架式服务器的布线方式:交换机TOR(Top of
Rack)布线方式(真正大型数据中心的部署方案)

预端接的导向中继线确保了卓越的性能,因为它们专门适用于当今最流行的导向器级交换机中的光纤通道交换模块。其每个接头应交错排列,以适应每个端口,消除电缆的松弛,防止柜体堵塞,同时增强气流。

更高的可用性要求、更多的关键任务应用程序和不断上升的吞吐量需求,导致了更大的光纤密度,并需要将更多的资产安置覆盖在更小的区域中,而物理层也正在变得越来越难以管理。

交换机MOR(Middle of
Row)布线是对EOR布线方式的改进。MOR方式的网络机柜部署在POD的两排机柜的中部,由此可以减少从服务器机柜到网络机柜的线缆距离,简化线缆管理维护工作。

【编辑推荐】

这就是关乎网络连接和高效率的数据中心的问题:

集成交换机模块的刀片服务器主要采用EOR/MOR布线方式,但这种EOR布线方式与机架式服务器TOR布线方式的特点基本相同,如图所示。

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