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    微模組機房以模組化、標準化的架構和高效高可靠的UPS、精密空調等靈活組合成功打造新一代模組化資料中心基礎設施,以其快速部署、高效節省、智慧管理等優點成為企業未來資料中心建設的關注焦點,下面我們看看微模組機房是如何佈局設計的。

    微模組機房的優勢具體表現在:

    一、場景適應性強:

    1、最低只需2.6m的安裝層高要求,在普通辦公環境下即可進行部署;

    2、透過單雙排靈活組合,最大化利用空間。

    二、快速完成部署

    1、一體化整合UPS、精密空調、配電、機櫃、智慧管理等主要子系統,即插即用;

    2、工廠預測試、預驗證、預製,1到2周內完成現場部署,部署速度較傳統提升50%。

    三、模組化架構,滿足高能效低PUE:

    1、最佳化的配電和製冷系統設計,採用密閉冷/熱通道和行式空調近端製冷技術,實現PUE≤1.5,節省能耗30%以上;

    2、行級空調、高頻模組化UPS、密閉通道、高整合配電櫃的聯合應用使PUE降至1.5以下。

    四、智慧化管理系統,實時可監可控:

    1、智慧管理系統,實現實時監控;

    2、透過能效管理、3D虛擬展示等功能,顯著提升資料中心的運維效率與體驗。

    微模組機房的設計原則:

    1、安全可靠性

    高可靠性是資料中心運營成功的關鍵,也是資料中心的基本原則。因此決不能出現單點故障,要對資料中心的佈局、結構設計、裝置選型、日常維護等各個方面進行可靠性的設計和建設。在關鍵裝置採用硬體備份、冗餘等可靠性技術的基礎上,採用相關的軟體技術提供較強的管理機制、控制手段和事故監控與安全保密等技術措施提高機房的安全性。針對資料中心的網路方案,其可靠性設計包括:鏈路冗餘、關鍵裝置冗餘和重要業務模組冗餘。

    2、可擴充套件性

    資料中心方案設計中,每個層次的設計所採用的裝置本身都應具有極高的埠密度,為資料中心的擴充套件奠定基礎。在Internet互聯層、核心層、分佈層的裝置都採用模組化設計,可根據EDC網路的發展進行靈活擴充套件。功能的可擴充套件性是資料中心隨著發展提供增值業務的基礎。實現負載均衡、動態內容複製、MPLSVPN、VLAN等功能,為資料中心增值業務的擴充套件提供基礎。

    3、標準化

    在中心機房系統結構設計時,基於國家頒佈的有關標準,包括各種建築、機房設計標準,電力電氣保障標準以及計算機區域網、廣域網標準,堅持統一規範的原則,從而為未來的業務發展、裝置增容奠定基礎。

    4、靈活性

    模組化設計,可根據資料中心不同需求進行取捨,特別是後臺管理平臺設計思想,使得資料中心可實現對於不同使用者的定製服務,如在後臺管理平臺中的使用者資料備份中心、資料中心客戶中心、資料中心維護中心,使得資料中心使用者可以方便地進行對其應用的控制與更新。

    5、可管理性

    在建設資料中心時,隨著業務的不斷髮展,管理的任務必定會日益繁重。所以在資料中心的設計中,必須建立一套全面、完善的管理和監控系統。所選用的裝置應具有智慧化,可管理的功能,同時採用先進的管理監控系統,實現先進的集中管理監控,實時監控、監測整個中心機房的執行狀況,實時燈光、語音報警,實時事件記錄,這樣可以迅速確定故障,提高的執行效能、可靠性,簡化資料中心管理人員的維護工作,從而為資料中心安全、可靠的執行提供最有力的保障。

    資料中心微模組佈局:

    從下圖可以看到龐大的資料中心內密佈著一排又一排的機櫃,機房層高很高,周邊是寬闊的運輸通道,頂部是橫豎交錯的母線排和消防照明等管路,伺服器狀態燈藍光閃爍,總體非常簡潔清爽。

    大家會發現這個機房和傳統意義上的資料中心有明顯的不同,既沒有送風地板,也沒有空調吊頂風管或者空調間等,那麼資料中心內部非常核心的散熱空調在哪裡?又是如何散熱的呢?一排排機櫃頂部的多個“煙囪”以及“煙囪”底下的厚厚空調盤管,這才是微模組資料中心散熱的秘密武器。在偌大的機房內選擇了這樣的一個角度,如第一排機櫃上方隱藏的空調,點但不破,還有第二排機櫃列右側的那些機櫃空缺位置藍色布簾及其背後隱藏的秘密——我們後面會發現其機櫃的部署及建設方式和傳統的機房也有很大的差異

    1、資料中心微模組原理

    從上圖可以看到,資料中心機櫃是以連體三聯櫃為最小的建設顆粒度,或者以6個機櫃和置頂空調構成的的微模組為最小顆粒度來建設的。前面提到的機櫃空缺位置藍色簾子,那裡就是擺放連體三聯櫃的機櫃位,只是暫時機櫃還沒就位,先用布簾子(或者白鐵皮)先擋住防止熱氣流外洩。

    連體三聯櫃朝外側為冷通道,內側即空調下方為熱通道,這樣背靠背的兩側伺服器機櫃散發出來的熱空氣在機櫃間的密閉熱通道內聚集並自然上升,被頂部的空調盤管制冷後,再經盤管頂部的6個高效率EC大風扇帶走,飄散到整個機房大環境中,然後冷空氣自然下沉重新回到機櫃的冷通道側被伺服器吸入,重新開始整個迴圈。整個過程中氣流組織非常短而高效,幾乎沒有多少冷量傳遞損失,且符合熱空氣上升冷空氣下沉的自然對流法則。熱通道完全封閉後,空調送回風溫差deltaT非常高,因此需要的空調風量較小,風機的轉速較低,損耗也可以很小,真正實現了高效散熱的目的。

    2、微模組機房內機櫃單元和製冷單元佈局

    上圖是機房內多排機櫃單元和製冷單元的佈置示意圖,我們可以更為清楚地看到製冷單元和整機櫃是如何搭配的。機櫃每三個一組,頂部的TOR放在三聯櫃中間,每三個櫃子依次排開。兩排機櫃間根據實際機櫃的功耗和裝置型別,搭配不同數量的製冷模組,比如高負荷的計算類機櫃列比儲存型的機櫃列製冷模組要多。

    如果出現部分割槽域的裝置功耗密度較低,則可以多個三聯櫃共享稍微少量的製冷模組,這樣製冷模組間的頂部空隙可以透過薄鐵皮來封閉熱通道,如圖標籤418所示,如果某個三聯櫃需要搬遷或者維修,則可以透過底部滾輪靈活由一個運營人員就可容易推走,如圖標籤424,但推走後的機櫃位需要製冷模組正面的鐵皮封板封堵住熱通道,以免整個封閉熱通道的熱氣流洩露到機房冷環境中,如圖標籤為416的封板所示。

    3、微模組資料中心製冷基礎設施

    上圖是包含了資料中心製冷基礎設施的更為詳細的剖面圖,從這個圖我們可以清楚看到冷站604提供的冷凍水透過地板下維護空間內(考慮地板下管路檢修維護需要,實際goolge某個專案的地板下高度高達122cm)的冷凍水管614和612,送到機櫃上方的製冷模組來帶走裝置產生的熱量。

    冷站604包括了冷卻塔622、板式換熱器626、冷機620和水泵624/616等,採用三通閥等設計,可以選擇直接冷卻或間接冷卻。實際建設的時候,冷站也可以是模組化的工廠預製單元,運送到機房現場和對應的多排機櫃列對接即可投入使用,真正達到了模組化快速建設的目的。冷站模組間的冗餘,也可以透過將這些不同的冷站模組互聯到公共接頭的主環網中,透過互聯互通的環網結構來實現冷站間的冗餘,即便某個冷站故障也不會影響整個系統。

    4、機房的溫度設定得高能達到節能

    資料中心為了節能執行,會將機房的溫度設定得較高,整個機房作為冷通道,整體溫度場較為均勻,且較為適合運維人員操作。伺服器的進風溫度往往高達27攝氏度甚至更高。熱通道內的溫度則高得多,甚至不適合於運維人員呆在裡邊,因此伺服器全部設計成冷通道前維護。

    比如熱通道內的溫度會高達43度以上,經過頂部空調盤管降溫後的溫度約為25攝氏度,deltaT高達18度,這樣頂部空調的風量可大大減少,風扇也可低速執行功耗很低。同時整個機房採用高溫27攝氏度執行,冷凍水供水的溫度也可以設定在20攝氏度的高位溫度,回水溫度則約為40攝氏度,這樣高溫差執行也可大大節省水泵的功耗。如果冷凍水的供水溫度可以達到20攝氏度,這樣每年製冷主機真正需要開啟的時間就非常少,甚至在歐洲的幾個資料中心都實現了無冷機執行,而冷機能耗是機房內最大一塊,所以這些設計可以大大節約能耗。

    5、微模組機房整體佈局建設

    上圖是整個資料中心機房內的全景圖,整個機房空間非常開闊(由於面積很大,採用的是更為經濟安全的水消防),頂部是照明和消防管網,以及一排排的供電母線排,透過支路配線盒直接給機櫃伺服器供電。再往下就是直接架設在製冷模組頂部的走線橋架,以及三聯櫃微模組了。

    從上圖放置黑色移動維修臺的機櫃空缺位,我們可以非常清晰地看到資料中心是先建設好置頂空調及配電介面泊位,採用三聯櫃的方式滾輪移動即插即用快速交付。如果該機櫃位尚未被佔用,則採用三聯櫃白鐵皮或者藍色布簾臨時封堵熱通道,防止熱氣流跑到整個機房外部空間的冷環境。機房還配備了梯子、叉車和移動工作臺、簡易維修工作臺、工具箱等,方便現場運維。

    總結:

    採用微模組的方式建設資料中心,運維和搬遷等更為靈活和方便。透過整個機房的整個冷池作為緩衝,且考慮到了製冷模組、外部冷機等的冗餘,可靠性更高,運營體驗也更好。還可以根據不同裝置型別和裝置的不斷升級更新等,靈活配置製冷模組來快速滿足業務不斷變化的需要。

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