如何提高数据中心的可操作性和性能？

数据中心的设计有许多要素，包括位置、效率、布局、机械设计等等。所有这些因素都有助于提高其可操作性和性能。

FutureFacilities的产品经理马克·芬顿（MarkFenton）将数据中心的性能定义为多种因素的混合，每个业务部门的数据中心都有不同的KPI。“无论总体目标是绿色高效，将尽可能多的容量塞进空间，还是尽可能地抵御故障；实现这一目标的关键在于数据中心的设计和重新设计。

“数据中心是一个复杂的系统，有许多活动部件：电源、冷却、机架、IT、电缆等。通常，这些都是独立设计，组装成一个工作系统。从本质上说，这意味着我们按下一个开关，希望它能工作。然而，通常情况下并不是这样。”

Fenton接着谈到了由FutureFacilities委托进行的独立研究，该研究发现，三分之一的数据中心使用经验法则来管理温度，40%的数据中心由于人为错误而出现宕机。“数据中心操作员必须记住，当数据中心的各个部分组装在一起时，它们将对彼此产生重大影响。”这可不是瞎猜的地方。

“例如，要有一个设计良好的白色空间，但是屋顶上糟糕的基础设施布局只会导致糟糕的数据中心性能。同样，如果您为制冷基础设施设计了一个高效的屋顶配置，但不考虑空白空间布局，最终结果也可能是性能不佳。数据中心运营商需要考虑完整的解决方案。幸运的是，有许多技术可用于实现数据驱动的决策，这些技术将改进数据中心的设计及其运行性能。其中一种技术就是数字孪生。通过这种基于物理的模拟，运营商可以对这些单独的元素如何协同工作进行建模，并确保他们获得的数据中心不仅仅是其各个部分的总和。”

我们听到了许多专家的意见，他们继续就数据中心的设计如何有助于实现最佳性能进行讨论。

施耐德电气安全电源部科学中心高级研究分析师WendyTorell：“首先，了解什么是‘最佳性能’非常重要。对于大多数数据中心来说，可用性是一个关键的性能标准，因为它们支持的IT负载是任务关键型的，而且停机成本很高。但是，还需要考虑其他性能指标，例如，数据中心的能效如何、其电源使用效率（PUE）评级是多少、在资本支出、运营成本或总拥有成本（TCO）方面的成本效益如何，以及设计的可持续性或“绿色”程度。

“在开始设计规划时，就数据中心性能的所有关键标准进行讨论是很重要的，这样可以避免回到绘图板，并及时实施项目。”

有助于以这些不同方式实现最佳性能的关键设计属性包括：

• 高效设计——运营商应选择专为高效率设计的电源系统（即UPS、PDU）；并选择允许在其地理位置内实现最大节能器冷却时间的冷却系统。他们还应密切关注影响气流组织（安全壳系统、加高地板等）的设计选择，因为这些选择对数据中心的整体能效有很大影响。

• 互联系统——选择使用基于云的、移动友好的数据中心基础设施管理（DCIM）软件的系统，该软件可远程管理并连接到数据湖，与传统的基于日历的维护相比，允许用户利用数据中心以外的信息进行更具预测性的维护。因为在组件发生故障之前，可以最大限度地延长电池的使用寿命。

• 冗余系统——如果需要高可用性，操作员应在设计时考虑冗余；这确保组件故障或所需维护活动不会降低关键负载。

• 可扩展设计——未来的负载通常是未知的，因此拥有一个可以轻松扩展的设计是一个重要的属性。许多UPS都是模块化的，因此随着负载的增长，可以添加额外的电源模块。同时考虑当前和未来的密度需求。随着芯片密度的增加，散热设计能否跟上？随着芯片密度超过风冷数据中心的限制，液体冷却的趋势越来越明显。

• 标准化——使用标准化设计有助于确保可预测的性能；独特的设计可能意味着独特的问题。预集成、预制系统还可以缩短数据中心部署时间，这可能是一个重要的性能标准。

“今天，有许多资源可以免费提供，帮助决策者了解数据中心性能属性的取舍。例如，施耐德电气资本成本工具或PUE工具可以帮助运营商了解成本和效率的驱动因素，从而能够根据数据中心的性能优先级做出正确的选择。”

Wasabi创始人兼首席执行官大卫·弗里德（DavidFriend）表示：“随着数据继续大规模激增，组织数据中心以实现最佳性能已成为一个越来越重要的考虑因素，事实证明这是业务成功不可或缺的一部分，而本地数据保护要求是首要考虑因素。

“一些数据中心运营商已经开始提供计算和存储基础设施即服务。由于这些设计的发展，在不久的将来，数据中心可能需要一个专门的“存储区”，出于安全和冷却的考虑，该区域与其余的数据中心隔离开来。这是因为一般存储比计算机使用的电力少，所以冷却要求更低。得到正确的冷却是最重要的，因为你很容易浪费不必要的冷却功率。”

还有一些方法可以使数据中心冷却更有效地适应大型存储区域，而不是将存储分散在每个租户的机笼中——例如，在设计这种性质的平面图时，计算即服务和存储即服务可能会被隔离开来。

“设计数据中心时的另一个主要考虑因素是数据中心本身的规模和相对分布。考虑到大多数数据都是在本地生成和消费的，在大型设施之间进行远距离移动并不直观。”

“在Wasabi，我们正积极考虑使用一个由较小的云存储单元组成的紧密网络，而不是使用一些非常大的存储设施，问题是如何在不损失规模效率的情况下实现这一目标。虽然在实践中如何实现这一点还没有“智能”，但理论上，有一个由更小的存储设施组成的紧密网络是可能的，这些设施靠近客户，靠近计算机，相互了解，甚至共享元数据。这实际上意味着本地数据可以在世界各地缓存和访问。随着5G的推出，对这种存储架构的需求将大大增加，并将为许多行业带来巨大的好处。例如，在医疗保健领域，不同地区的医生可以即时访问患者的病历，因为元数据是全局复制的，每个存储节点都可以充当“原始”服务器。”

“有许多方法可以确保数据中心设计有助于实现最佳性能，但云产业正在迅速发展，如果要保持和提高未来的效率，数据中心设计战略也必须如此。”

Genetec战略合作伙伴关系总监PhilippeOuimette：“我的建议是，当您考虑设计数据中心时，不要低估您的安全措施如何提升业务性能和客户体验。如果操作正确，它可以为客户提供无摩擦的体验（在新冠肺炎期间尤为重要），并使运营更具成本效益，并提升员工体验。

“以我们的一个真实客户为例，可以最好地解释这一点。NEXTDC是澳大利亚最值得信赖的数据中心提供商之一，它是一个很好的案例研究，它展示了如何在高度安全的环境中使用物理安全系统来超越纯粹的安全性，从而改进业务运营并增强客户体验。

“NEXTDC长期以来一直在使用Genetec安全中心来管理其数据中心的访问控制和视频监控（包括视频访问控制对讲机）。随着其数据中心占地面积的快速增长，2019年，它实施了SecurityCenterFederation，以实现对所有9个数据中心位置的集中监控、报告和警报管理。

“这改变了游戏规则，因为它统一了NEXTDC的整个全国足迹，并允许所有站点之间的冗余和协作。NEXTDC现在拥有完全的透明度和统一控制，有效地监控全国各地的设施，以防止和防止安全漏洞，并确保安全的环境。

“Genetec开发了一种高度可扩展的架构，可以同步摄像头、门和其他托管硬件、接入点和解决方案。NEXTDC确定的基于角色的协议为客户和工作人员提供了对视频监控系统、视频分析和报告、访问控制、双因素身份验证系统和对讲机的适当访问权限。

中东和北非地区Equinix董事总经理JeroenSchlosser：“产品设计的数字化进步正在创造新的机遇，以提高环境可持续性和利润率。通过使产品开发更加注重设计和信息，公司正在创造新一代的数字化增强产品，这些产品减少了材料的使用，降低了能源需求，增加了收入。”

“尽管数字化进程加快，但总体而言，由于服务器效率提高、数据中心整合以及单个站点设计和运营创新的综合作用，数据中心的能源消耗总量曲线已趋平缓。数据中心正在推动现代世界的数字化，推动对环境影响远小于实体或模拟产品的消费，并推动社会价值。”

“事实上，数据中心正在支持现代世界的数字化，这正推动着更可持续的成果。虽然它不能作为直接的数据中心效益来衡量，但数字产品和服务的碳足迹远低于其实体产品和服务。例如，电子邮件的占地面积比邮寄信件小，下载专辑比购买光盘更节能。”

“大型数据中心运营商（无论是托管、托管服务、网络还是云）都具备规模经济优势，能够应用最佳实践，并在其足迹范围内提高能源效率，速度远远快于单个小型企业数据中心独自实现的速度。在推进可再生能源方面，规模更大也意味着更大的购买力。”

“Equinix一直致力于通过帮助客户和合作伙伴的供应链绿色化来增加业务价值，即使在困难时期也尽量减少对环境的影响。Equinix的全球影响力、规模和购买力使Equinix能够：

• 自2011年以来，在能源效率升级、改造和改进方面投资超过1亿美元，这有助于在同一时期避免110万兆瓦（MWh）和43万公吨的碳排放。

• 为Equinix国际商业交易所（IBX）的160多个（共200多个）数据中心购买可再生能源。

• 用可再生能源覆盖Equinix全球90%的能源消耗。在欧洲、中东和非洲，我们的覆盖率超过95%。

• 在我们的数据中心部署有利于所有客户的尖端创新，例如机器学习，以确定新的能源效率。IBXSmartView是我们的实时数据中心基础设施监控（DCIM）软件，可帮助客户做出更好的决策，以提高能效。

“所有这些创新都会传递给客户，使他们比自己更环保、更高效。”

MartijnImming，Eaton数据中心业务开发经理：“当前的数据中心设计和构建方法通常涉及‘混合和匹配’的方法，即逐块评估组件以完成电源链。在过去的三十年里，这种产品方法已经被成功地部署，但是不能满足下一代客户和他们所需要的数据中心不断增长的期望。更快的构建计划和更精简的构建将需要一个更集成的系统方法，可以降低成本和提高运行时间。”

“Hyperscales通过其快节奏的建设计划加快了数据中心的发展，而以前最大的托管提供商一年内只能提供几个数据厅，现在Hyperscales却在一个月内实现了这一点。通过使用单一制造商，可以对组件选择进行微调并更紧密地匹配，从而缩小功率链中的组件。通过在电气系统的设计中采用系统方法，混合和匹配设计所面临的许多问题可以轻松、快速地得到解决。”

“这样一种方法涉及到将设计视为不仅仅是一系列功能块，而是作为一组相互协调和调整的智能组件，作为一个连贯整体的一部分。模块化构建数据中心最大限度地发挥了系统方法的优势，特别是当存在限制因素时，这些因素阻碍了传统的柱式构建方法。它们部分或全部在场外预制，提供许多好处和优化的性能，包括更快的部署速度、节省设计和安装成本以及降低总体拥有成本。系统设计方法将决定数据中心的未来。制造商的理想定位是结合完整的组件理解和深入的设计经验，以生产更精细的调整电气系统。这不仅为客户带来了性能上的提高，而且在整个数据中心的周期内，从最初的构建到生命周期的结束，也大大节省了成本。”

“智能不间断电源（UPS）安装可以在数据中心设计的智能系统方法中发挥关键作用。智能UPS与更了解其正在使用的能源的电力基础设施相集成，可以更有效地应对停电，即使是几秒钟的停电也可能是关键的，同时还可以通过高效的电源性能提供显著的节能效果。智能安装与系统设计方法相结合，可以对新数据中心部署的性能和效率产生真正的变革性影响。“

iland的产品经理SarahDoherty说：“目前，企业的发展依赖于指数级增长的数据。因此，数据备份是保护所需的初始步骤，以便企业能够保证顺利运营。它还用于保护组织的数据不受损坏、网络犯罪、盗窃、软件故障和灾难的影响。数据中心不仅仅是一个安全可靠的设施，其空间配备了可靠的电源和网络，它们已成为许多业务的宝贵补充，因为它们被证明是IT团队的可靠扩展。”

“数据中心是无限的实体。处理能力和带宽越大，它需要的资源就越多。数据中心性能的每一次改进都会被最新的应用程序或需要更大吞吐量、更快处理速度和更多数据存储的新项目所消耗。对于IT团队来说，保持同步是一个持续的挑战。数据中心需要提供最佳性能，最大限度地减少浪费，并提供具有成本效益的运营。诸如老化的基础设施、不合适的位置或糟糕的数据中心设计等问题都会阻碍最佳性能目标的实现。”

“在维持可靠的运营方面，企业所有者始终需要可靠性。一个数据中心可以轻松地承受24/7全天候的服务，但是，这些组件在硬件和软件方面都需要大量的基础设施支持。其中包括电源子系统、稳定且不间断的电源、适当的通风、高质量的冷却系统、灭火、可靠的备用发电机以及与外部网络的连接。商业世界正以惊人的速度发展，同时满足了人们对信息的巨大需求和过多的数据创建。随着现代商业模式需求的不断变化，许多公司都对云数据中心充满信心，因为这些设施在满足其IT需求方面起着至关重要的作用。与使用本地数据中心相比，使用云有很多好处。例如，本地数据中心需要在硬件上进行大量资本投资。有了云，组织只需为其使用的硬件部分付费。内部数据中心还会招致电力、环境控制（HVAC）、定期升级和测试、安全等方面的额外成本。对于云提供商，这些成本内置于订阅费结构中。”

“数据中心设计是一个大规模的过程。它不仅需要一种常识性的规划和组织方法，而且需要专家的帮助，以确保运营中的持续优化。在专家的帮助下，企业可以制定成功的战略，妥善管理资源，避免影响效率和成本的陷阱。通过正确的云数据中心设计，业务可以根据需要进行扩展和增长，同时仍然提供所需的最佳IT性能。”
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