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关于网络连接的和高效率的数据中心

现如今,数据中心作为企业组织机构内的战略资产已经承担起了新的、更突出的作用。随着容量需求的增加,以及支持“永远在线”的数字业务的压力迫使数据中心必须积极的适应和发展,并且需要以日益加快的速度对这些需求进行响应。云服务、移动性、物联网、大数据——所有这些新兴技术和其他相关的趋势正在给现代数据中心带来巨大的压力。为了跟上市场需求的发展,今天的数据中心物理基础设施较之十年前要变得更加复杂,更具相互关联性,且更加是以性能驱动的。

作者:佚名来源:机房360|2017-01-09 15:47

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现如今,数据中心作为企业组织机构内的战略资产已经承担起了新的、更突出的作用。随着容量需求的增加,以及支持“永远在线”的数字业务的压力迫使数据中心必须积极的适应和发展,并且需要以日益加快的速度对这些需求进行响应。云服务、移动性、物联网、大数据——所有这些新兴技术和其他相关的趋势正在给现代数据中心带来巨大的压力。为了跟上市场需求的发展,今天的数据中心物理基础设施较之十年前要变得更加复杂,更具相互关联性,且更加是以性能驱动的。

关于网络连接的和高效率的数据中心

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。

在这种新的模式下,数据中心通过提升效率进而提高性能和盈利能力的机会可以说是无处不在;不仅是在电力消耗和冷却方面,同时还包括在容量规划、资产管理、可扩展性、空间利用率(如密度)等等方面。

利用这些机会,意味着拥有了一个新的效率定义,其反映了一个更全面的方法,包含了数据中心的整个物理系统。

这就是网络连接的和高效率的数据中心。

不断发展的数据中心需要关于效率的一套新的整体性定义

当涉及到定义和测量数据中心物理基础设施的效率时,传统的讨论通常开始并结束于电源和冷却。这种对于功率使用的关注作为衡量效率的主要标准是可以理解的。毕竟,能源消耗成本占整个数据中心运营成本的25%到40%。在美国,数据中心能源消耗减少40%(约一半在技术上是可能的),将节省共计约38亿美元。因此,电力效率的提升作为数据中心效率增益的来源不能也不应该被忽视。

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。

将所有这些物理资源作为一个相互关联的整体实施管理便是推动实现新的效率水平的可能性。如下是这方面的例子。

  • 空间利用:地板和机架空间的浪费是容量的浪费。普遍的共识是:估计有15%的数据中心的服务器未使用或利用率不足——这些服务区位于机架上,不支持任何对企业业务有实际价值意义的应用程序(应用程序已被迁移)。然而,这些服务器仍然会消耗大量的电力资源并会占用宝贵的机架空间。事实上,一些报告称,这些“僵尸”或“昏迷”服务器大约可以达到数据中心服务器总量的30%左右。消除这些服务器无疑将会有助于降低能源成本,并释放出更多额外的机架空间,以推迟昂贵的容量增长投资。
  • 资产管理:大量的资金消耗与数据中心资产的管理和维护有关——特别是包括交换机、服务器和存储设备在内的IT资产的生命周期管理。持续进行技术更新、库存管理和审计的成本需要以美元资金、时间、可用性和容量来衡量。毕竟,数据中心不能使用陈旧过时、笨重的excel电子表格来持续管理复杂的IT资产群。
  • 连接:增加机架密度并加速光纤的采用正在数据中心的结构化布线和连接网络中创造一个完美的风暴。而数据中心管理人员们则需要更好地管理这种复杂的环境,这使得连接成为了提高节能效率举措的首选。

虽然数据中心决策者们不能忽视电源和冷却散热的影响,但他们必须采取更全面的方法来定义、测量和管理数据中心所有物理资源的“效率”。

整体指挥与控制

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。

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。

今天的DCIM解决方案,如CommScope公司的iTRACSDCIM软件套件,可以在监控和管理数据中心IT设备和设施系统的同时,提供大量精确和准确的关于所有系统的实际操作情况的信息,包括其历史操作和实时操作的详细信息。因此,这就使得数据中心管理人员们有了大量的机会得以能够通过更好地利用时间,空间,劳动力和资金,以提高效率:

  • 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。

当我们谈效率时我们谈些什么?

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。

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。

成本:一般有诸如资金、时间、能量或甚至信息的形式,这是实现预期结果所需的投入。

因此,测量任何进程、操作或资源的效率都是可能的。

优化布线和连接性

在当今复杂的关键型任务数据中心环境中,确保其正常运行是强制性的——没有任何允许出现错误的余地。这意味着数据中心的IT团队必须能够快速识别、诊断和解决可能影响到IT服务交付给企业业务的潜在问题。但这说起来容易做起来难。根据ZK Research最近的一项调查显示,90%的平均解决时间( mean-time-to-resolution,MTTR)是花费在了识别问题方面;事实上,75%的问题最先是由最终用户所识别的,而并不是IT部门。大部分的问题可归因于对数据中心的布线和连接网络缺乏可见性。直到最近,此环境的库存和管理仍然还在大范围的使用诸如电子表格和Visio图形等工具来进行手动或半手动的处理。

庆幸的是,如今的自动化基础设施管理(AIM)解决方案正在为数据中心专业人员提供对其结构化和非结构化布线的更深入的洞察和控制。诸如CommScope公司的imVision等AIM解决方案将所有网络布线和补丁信息整合到单个数据库中,为每个补丁程序和交换机端口提供实时智能化信息和可见性。数据中心管理人员们可以通过细粒度和洞察力来理解和主动管理此环境,从而在多个领域创造提高效率的机会:

  • 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%。

整体方法的优势

使用最新的技术来全面的管理数据中心物理系统有许多好处,但大多数决策者都认为,在如下的三个领域中可以实现最大的价值:

  • 高效的操作运营。今天的基于软件的解决方案可以帮助加快决策并最小化人工手动任务。例如,AIM解决方案可以加速新的IT资产的上市时间,并简化与连接性相关的诊断问题——而这是基础设施管理领域最棘手的问题之一。
  • 易于管理。全面的DCIM软件套件可以更轻松地管理当今复杂的互连环境。所有资源(包括IT和设施)都在一个玻璃窗格中实现了可视化、管理和优化。
  • 易于规模化。新的预制模块化数据中心可以帮助企业客户随意扩展容量,并能够在短短几周内(而无需花费几年的时间)就能投入使用。同时,光纤解决方案现在可以轻松扩展到40/100 / 400G,以满足对速度和性能的无止境的需求。

日益被强调的互联互通

基础设施管理解决方案(如DCIM和AIM)使数据中心专业人员们能够退后一步,从一个更大的视视觉角度来回顾并查看其物理基础设施架构。他们所看到的是一个单一的互连和高度动态的物理系统——包括电力、空间、资产、冷却、布线和系统(IT和设施系统)彼此密切相关。一种资源的变化总是会在其他资源中产生预期的和非预期的变化——并往往会对数据中心的整体性能和效率产生直接或间接的影响。这表明提高效率的关键是能够全面地看到和管理这个广阔的互联互通的系统。

例如,更改单个资产的位置将改变前一个和新机架位置的电源功率要求,还将更改资产数据库,并在结构化布线中创建更改等。如果数据中心团队无法全面了解如何监视和记录变化所带来的所有相关影响;而且如果他们没有使用软件来获取预期和非预期影响的可见性,那么他们可能无意中或不知不觉地损害数据中心相关设备的可用性级别或影响实际容量级别。所有这些都在某种程度上影响了数据中心的效率。如下是另一个例子:正是由于有了DCIM,使得数据中心管理人员们现在越来越敏锐地意识到结构化布线管理和冷却效率之间的密切联系。例如,优化布线网络以实现更大的可用性可能对冷却和功率效率具有不利影响。对各种相互依赖性的全面理解对于实现更高的总体效率是至关重要的。

通过了解并能够管理迁移,添加和变更的预期和非预期后果,数据中心管理人员能够更好地实现IT投资的更高的业务产出,优化可用性,最大化IT容量,包含OpEx预算,可能实现对IT员工的最佳利用。

一套整体框架的方法使得数据中心管理人员们能够意识到对数据中心做出的改变对于各种效率度量的影响。例如,旨在改善特定性能度量的改进可能会导致另一项度量看起来更差。一套整体框架能够帮助数据中心操作人员记住对所有度量的影响。——摘自绿色网格组织《协调数据中心能源效率的全球指标》

借助预制模块化实现“适当规模的”数据中心,以优化资本支出

虽然行业倾向于考虑运营成本方面的效率,但在资本支出方面也有显着的增长。在使用传统的,成本密集的实体设施增加数据中心容量时。正如许多决策者容易承认的那样,传统的实体建造通常是昂贵的,耗时的,不精确的,并且受到可能永远达不到的预计使用水平而进行的过度建设趋势的困扰。

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。

实体基础设施的成本从每兆瓦1千万美元到2千万美元不等,而这取决于数据中心具体的设计和结构,并且可能需要4 - 5年的时间来部署。研究表明,在典型的实体设施启动时:

  • 数据中心的即时容量需求通常比企业组织大五倍。
  • 对于在启动第一天就空闲的80%的容量,大部分可能在设施的整个生命周期内都持续保持为闲置未使用状态。
  • 由于这样的低效率,决策者常常会面临一些持续的问题,即他们的实体战略是否代表了企业组织资源的最佳利用。

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。

这种灵活敏捷的、即购即用的方法提供了一种新的效率水平,来实现能力的交付和管理,从而加速了企业客户产品和服务上市的时间。事实上,根据蒙大拿大学最近的报道,其只用了9个星期,以建立一处20台机架的模块化单元。

这些预制模块化解决方案突出了通过从第一天开始就确保数据中心的“适当规模”,将CapEx资金投入到更有效利用的机会。根据451 Research的研究显示,较之建立部署实体的数据中心,部署模块化的企业组织能够将他们的建设成本降低10-30%。难怪451 Research的分析师预测,模块市场将快速增长——从2013年到2018年的年均复合增长率为30%,到时该市场将达到近40亿美元。 “我们预计预制模块化(PFM)数据中心将成为几乎所有规模的企业新的基准,包括从中小企业到超大规模运营商。”451 Research写道。

最佳一流光纤和铜缆的优点

除了基于软件的智能连接管理(如AIM和DCIM),还有未开发的效率可以在光纤和铜缆布线网络本身实现。例如,部署预先端接的铜缆和光纤布线的部署速度要比现场终端电缆的部署速度快8倍。该过程加速了安装,最大限度地减少了潜在的错误,并节约了现场安装人员的时间。

增加光纤密度还带来了部署结构化布线网络的更有效的方式。通过利用转换光纤模块,数据中心管理人员们可以通过将多模光纤迁移到40G和100G时实现100%的光纤利用率。因此,他们能够减少由未使用的或“暗”光纤引起的低效率。为了增加数据中心空间和节省资本支出,许多数据中心正在评估宽带多模光纤,其在实际距离上可以处理四倍于相同数量的光纤线路的信息。

结论:

这就是关乎网络连接和高效率的数据中心的问题:

在当今快速发展的数据中心,传统的效率定义正在快速演变和扩展。随着每一美元的成本预算都变得相当关键,数据中心不能再将其效率计划仅仅只专注于电力消耗和冷却的效率方面了。今天的连接和高效的数据中心必须提高其所有物理资源(包括数据中心空间,网络连接和IT资产)的效率,以充分发挥其数据中心基础设施的真正价值。

幸运的是,目前市场上有各种各样的DCIM、AIM、预制模块化数据中心解决方案和其他方面的创新解决方案来帮助数据中心的决策者们应对这些挑战。如今的连接和高效的数据中心可以作为具备财务指标的战略业务资产管理,其所需关注的不仅仅只是相关资产的采购价格或水电费账单。而且还可以探索新的测量效率的方法,包括可用性、空间利用、工作流程优化、延期或降低资本支出等等。

在连接的和高效的数据中心内,有充足的发挥物理有形基础设施的战略价值的机会。

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