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CIO关注:新一代数据中心构建可遵要诀

  建设新一代数据中心需要经验积累,英特尔、惠普、IBM 等厂商都是这方面的探索者。 英特尔在全球范围内设计和建造了250个数据中心,为了验证计算流体力学模型的效果及动力、散热设计假设, 英特尔还实际建造了部分数据中心。 最新完成建造的T3级、7000平方米的数据中心具备可以支持超过5千瓦/平方米耗能的能力。可谓高密度数据中心的典范。

  惠普、IBM则在数据中心整合方面卓有成效,惠普到2008年底,将把全球85个数据中心整合为6个,集中到美国3座城市;IBM通过少量主机也取代了数千台分布式服务器。 新一代数据中心的建设实际上已经有样板可以遵循,只是视应用环境和实际条件不同,在实现的方式和路径上有所不同。

  应该考虑什么 构建数据中心应该注意的要素很多,尤其是对于新建的用户而言,比如应用需求既应该满足当前需求,又要考虑到未来的灵活扩展,包括功能区的布局,都需要有长远规划;从能源与空间的角度考虑,机房选址不仅要考虑交通、防火,还要考虑对周围生态环境的影响,如果能因地制宜、充分利用能源,如自然制冷或临近能源附近,甚至采用太阳能供电等, 就可以大大节约成本,提高收益,而改造成本也只需要几年就可以收回; 机房应该采取节能技术,注重绿色能源利用,增强管理能力,保持业务连续性和高可靠性等。

  而对于需要优化数据中心的用户来说,他们有哪些经验应该参考呢?英特尔就拥有着大量数据中心的建设经验。英特尔IT咨询服务欧洲亚洲大区资深总监游锡京告诉记者,62%的英特尔数据中心已服役10年以上,也面临着数据存储、成本、效率、散热、业务需求等挑战,这曾一度导致英特尔的服务器容量增长相当于行业平均值的5倍, 但资源的有效利用率却明显下降。

  为此, 英特尔的 IT专家利用先进的处理器技术和IT应用经验, 在实践中总结出了优化数据中心的几项建议。

  首先是合并, 合并包括建设战略节点数据中心和数据中心合并两项内容。 英特尔对数据中心分层管理,最高一层就是战略节点数据中心。 考虑到业务连续性和灾难恢复的需要,英特尔在不同的核心区域都建设了两个以上的战略节点数据中心,这些数据中心拥有强大的计算资源,一些类似于大型程序运行这样的工作,未必要在本地数据中心进行, 可以运行在战略节点数据中心,这样就实现了计算资源的相对集中。

  其次是模块化设计, 这是对于数据中心合并而言的。 由于早期的数据中心将制冷、机房、供电等设备都设计在一起,导致后来需求增长时,却因为空间和设计指标所限, 根本无法扩容。

  模块化设计则是把数据中心按照不同 设备的功能分别建设在不同的建筑里。按照需求,只需要增加如机房、供电室等模块就可以实现扩展。 英特尔认为, 现代数据中心应由具有高效能和散热设计的模块构成,这样利于数据中心的扩展和合并。

  再次是虚拟化和优化, 通过数据中心在虚拟Linux集群上无缝执行设计计算负载, 英特尔提高了有效的节点资源利用率。 这一尝试让英特尔在2006年就尝到了甜头, 虚拟化威力惊人,英特尔当年就获得了2亿美元的净现值回报;同时,用于设计计算的55%、66%服务器资源,也从此前的 提升到了 。

  优化则是为了求得非常好的能效比, 数据中心追求的就是高性能兼顾降耗和散热。 数据中心本身以及数据中心之间,都存在着进一步优化的可能。 例如:多核设计采用的低能耗酷睿微架构,相比前代产品可减少40%的能耗; 技术革新也加速了服务器的更新换代,设备更新带来的正投资回报率在英特尔数据中心已经得到证实。

  六大技术要素 从业务视角来看, 下一代数据中心应该是以IT服务供应链的方式提供服务的,它包括基础设施、应用、信息三个部分。 基础设施是服务器、存储、网络,还包括电源等设施,上面有软件组织起来的应用,最上面的层次就是数据和信息。 所有信息都要预先建好共享的服务目录,以 SOA架构给整合起来,最终提供给业务用户。这样一系列的业务流程要自动化进行提供IT 服务,这是未来数据中心的架构。为了支撑下一代数据中心的这一架构, 惠普归纳出了6个关键的技术要素,这些被抽象出来的要素被认为是用户新建或改造数据中心时的对照模板。 它们分别是 IT 系统与服务、电源与散热、统一的管理、主动的安全、虚拟化和自动化。

  IT 系统与服务是指标准化、模块化和可扩展的平台技术。 基于标准的软硬件共同构成了这一平台, 并且可以灵活扩展。 电源与散热是数据中心的重要保障, 也与当前的绿色节能计算节约总体成本关系最为密切。 数据中心向高密度计算的方向发展, 很自然的问题是散热怎么办?本身供电就不够又该怎么办。这时,解决交流电的电源利用率如何提高, 散热效率和效果怎么提高的问题, 都需要有一整套绿色方案来对应。 如池化的电源管理、节约电源传输损耗、高功率密度超过了15%或者20千瓦以上时采用的水冷机柜等等。统一的基础设施管理也是非常重要的技术要素,高昂的运维成本与能否做到高度集中的管理有很大关系,需要强调的是对整个平台基础设施的统 一 管理,比如 惠普的Software Conters工具, 它的作用就是将平台识别为统一界面,这对运维管理人员、系统人员来说非常实用。 统一管理可以实现高效运维, 一个管理员就能管理上百个系统,还可以快速解决问题,把时间的量级从小时降低到分钟级。

  安全可以分为三个层面,第一就是IT资源安全,通过可信平台保护网络、系统、软件等资源;第二是数据安全,在存储使用访问每一个点都需要做到安全,这是非常重要的安全,第三是用户身份安全, 它不仅仅是一个技术问题,跟我们管理制度是息息相关的。来自数据中心内部的威胁通常风险最大。使用身份认证和行动跟踪系统可以有效地增加安全系数。 同时,运行资料自动化和虚拟化也能够改进数据中心的运行和安全,并提供审计索引。

  虚拟化是用来池化和共享IT资源以优化利用率的技术,最终实现IT共享的服务目标。 它不仅在主机上使用,目前在IA平台上的虚拟化技术也已成熟,并在数据中心中呈普及态势。用户当初为数据中心采购硬件系统时,几乎都是按照最高负载来采购的,但实际上的资源利用率很低,据统计不超过25%。 而采用了虚拟化技术之后, 改变就非常明显了。 根据实际统计,通过服务器聚合,用户最多可以达到70%的能耗节省, 而采用虚拟化技术还不只是要降低成本, 它还能够为数据中心提升灵活性, 进而提升整体服务质量。 现在不仅仅是服务器,还有存储、网络、电源都要走虚拟化的池化管理道路。

  数据中心的自动化要实现动态的IT资源部署,以满足业务变化需求。如果没有实现自动化管理, 数据中心就需要有很多专职人员去管理设备、排查故障,这就为整个运维带来了复杂性, 如果对拥有成千上万的服务器的数据中心来说,这样的工作不啻于一场梦魇。 未来的数据中心要无人值守,就必须有非常强的自动化技术。下一代数据中心的自动化应该覆盖从客户端,到数据中心、网络服务器的整个过程。 用户通过 CMDB 统一、共用地把数据库管理起来,把所有运维、管理、变更的策略都预先制定好,发生事件后就可以自动响应。 虽然目前数据中心的自动化程度还不够高,但发展形势很好,自动配置和自动安装补丁应当成为所有数据中心的必备功能。

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