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新一代数据中心容量规划关键支点(可用性、成本、绿色节能、功率密度)

    新一代数据中心容量规划的支点多种多样,见仁见智。通行的做法不一而足,但基本上可从以下4个支点加以解析。


一. 可用性支点


    面对承载不同业务类型的数据中心,其可用性的要求必然不同。不同可用性要求的数据中心其建设方式差异巨大,可参照《数据中心设计规范》(GB 50174—2017)中对数据中心可靠性/可用性的要求,如表1所示

表1:GB 50174—2017对数据中心可靠性/可用性的要求

    从表1中可以看出,不同可用度等级的数据中心建设几乎在每个维度都不相同。



二. 成本支点


    成本分为投资成本和运营成本两大类。

    1. 投资成本

    数据中心的投资成本(Capital Expense,CAPEX)受不同等级设计、规模、地址、建设速度等条件影响很大。增加可靠性和冗余程度会增加数据中心成本。很小规模的数据中心或很大规模的数据中心通常的每瓦建设成本都比较高,前者因为很多固定成本不能分摊到更多瓦数上,而后者因为需要建设额外的基础设施,有些项目可能包含了土地购买和楼宇建设的成本,而其他项目可能直接在已有的建筑中建设,无须额外土地及建筑投资,因此单位造价有所差异。


    2. 运营成本

    数据中心的运营成本(Operation Expense,OPEX)很难折算,因为它很大程度上取决于运营的标准。同一时刻有多少名安保人员在巡视,柴油发电机多长时间测试和保养一次,数据中心的规模大小如何都会影响运营成本。大型数据中心的单位运营成本会更低些,因为很多固定成本会随着规模增加变得很小。此外,运营成本还会因为数据中心所处物理位置不同而不同,由于气候条件、税收高低、薪酬水平等也会影响运营成本,还有数据中心的设计标准及已经使用的年限等也会影响运营成本。



三. 绿色节能支点


    目前对数据中心绿色节能业界有着相对成熟的计量对标,即PUE(Power UsageEffectiveness)和DCiE(Data Center Infrastructure Effectiveness)。这两个指标被用来评价数据中心的能效利用率,即每瓦IT设备能耗需要消耗多少总输入能耗。而PUE这个值业界也有相对合理和流行的工程值(目前为1.6~2.5),换一个角度,如果能够预先知道数据中心总能耗(初始设计时这个指标往往被用来表征数据中心最大供电能力),就能大致估算出IT设备能耗,也就能够算出数据中心机架的功率密度,从而可以预估关键子系统的建设模式。例如,某场地初始条件给定如下。


    基础背景:

    (a)总面积15 000m2

    (b)机柜1 200个;

    (c)总供电能力20 000kW。


    建设愿景:

    (a)Tier IV& GB50174 Class A;

    (b)10年IT设备发展;

    (c)分期分批、模块化。


    设计之前不清楚某些关键系统(供电、制冷)的建设方式,保守假定PUE取2.0,即PUE=总输入能耗/IT设备能耗=20 000kW/IT设备能耗=2,则IT设备能耗=10 000kW,而机柜为1 200个。因此,单个机柜功率密度为IT设备能耗=10 000kW/ 1 200个=8kW。知道了IT设备能耗,就可以大致核定出供电系统容量;知道了单个机柜功率密度,就可以核定供电系统终端配电设计,同时也可以厘清制冷系统设计的最为关键的容量指标。


    总而言之,特别是在系统初始评估时,PUE指标不仅可以作为数据中心节能与否的计量指标,也可以作为数据中心容量评估的一个有效支点。


四. 功率密度支点


    上述3个维度基本上是从宏观层面去规划数据中心的容量,具体到可操作层面,业界关于数据中心容量规划基本上有3种思路。


    (1)以业务为支点。业界一线供应商基本上会推出针对不同规模客户群的指导性的解决方案。以电信行业供电系统建设为例,如对于省级机房、地市级机房等均有不同的方案模板。

    (2)以面积为支点。不同面积的机房有不同的解决方案。例如,100m2的机房该如何建设,1 000m2的机房该如何建设等在各专业厂家的宣传文案也相对较多。


    但上述两种思路对数据中心的建设往往过于空泛,以面积支点为例,100m2的机房在建设实践中有遇到只需要承载100kW的能量,也有需要承载1 250kW能量的案例。而同样是100m2的机房,两个案例建设的方法、思路、成本等完全不一样。因此,还有同时考虑业务和面积的做法,即确定功率密度为数据中心容量规划的可操作性支点,基本上可以理解为:功率密度=业务(体现为服务器功耗)/面积。功率密度有多种表征方式,如表2所示。




摘自《新基建:数据中心规划与设计》


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