[设计下一代数据中心的几点思考] 下一代数据中心

　　更小的物理空间、更强的计算能力、更绿色、更节能，面对来自各方的压力和挑战，CIO们开始了他们构建下一代数据中心的旅程。那么，企业究竟该如何构建下一代数据中心呢？在设计和选址时该注意哪些问题呢？该如何做到更节能、成本更低呢？
　　
　　今天的数据中心相比过去需要占用更小的物理空间，同时还需要具备更强的计算处理能力，这样的发展要求给下一代数据中心的设计带来了很大的挑战。
　　事实上，整合虽然减少了数据中心对物理空间的需求，但同时却也造成了系统供电和冷却不足的问题。10年前，数据中心的耗电功率为每平方英尺30到50瓦，而据研究机构的最新数据显示，现在数据中心每平方英尺的耗电功率已经达到了150到225瓦。并且，数据中心的耗电量还在不断地增长，虽然刀片、虚拟化等技术实现了数据中心的整合，但与此同时，更多的刀片服务器和虚拟化软件也被封装进了数据中心，而这就需要提供更多的电力。
　　正是因为下一代数据中心需要大量的供电及冷却资源，因此企业用户必须用一种更注重节能的方式来设计，并应用一些新技术来实现这一目标，比如使用更环保的能源和材料、应用可升降地板等，以此来提高数据中心的冷却效率，同时降低能耗。
　　其实现在很多企业整合自己现有的数据中心或是构建新的下一代数据中心都是为了降低企业的运营成本。有些企业是因为电力和冷却的供应不足，因此不停地在数据中心中添加高密度的刀片服务器；还有些企业是因为需要更强的计算、存储和网络传输能力，再加上新版本的软件和更多的数据收集任务迫使它们不得不构建新的数据中心；还有些企业是为了遵从法规而要提高自己的灾难备份和恢复能力。
　　不过，CIO们的预算却并不宽裕。据IDC最新的一份调查显示，在被调查的27名CIO中，有一半以上的人表示会在今年缩减预算。IDC的分析师认为，在降低成本成为企业IT投资的原动力，而不再是为企业增加业务收入的今天，在构建新一代数据中心时尽可能地降低成本就成为了一种必然。
　　
　　节能五大要点
　　
　　如果企业现在想要构建自己新的下一代数据中心的话，一个很重要的前提就是要保证数据中心的灵活性，并且还需要时刻关注企业未来的发展和应用需求，因为新一代数据中心必须能够适应企业未来的业务发展。
　　目前，在企业构建新一代数据中心的过程中出现了这样一种新趋势，简单地说这是一种“刚好够用”的运作模式。在数据中心刚开始运营的时候，就只是分离出一部分空间投入使用，等到一年或者两年以后，如果企业有了新的需求，需要添加新的设备，再进行重新规划，到那个时候如果有更好的设计思路或者散热冷却方法，就可以更好地利用新技术了。这无疑就在很大程度上保证了数据中心的灵活性，其实CIO们都非常清楚，新的数据中心可能将会使用20年甚至30年以上的时间，因此这种灵活性至关重要。
　　为了实现这种灵活性，并应对企业未来发展的各种挑战，用户在设计自己的下一代数据中心时，有以下五大要点需要特别注意。
　　第一，提高能源利用率和冷却效率。在为数据中心配置各种设备时，用户需要使用一种更便于操作和维护的方式，比如服务器被放置的位置必须能够使其以最有效的方式运行，并实现在对散热系统进行优化的同时，尽可能地消耗更低的能源。可升降的地板、高效的冷却方式以及热量疏导技术也都有助于提高数据中心的能源利用率。而将服务器排出的热空气与冷空气分离开，使用传感器测量并调节某区域的温度（比如保证服务器区域的温度低于电缆区域的温度）等方法也可以降低能源消耗。
　　据了解，现在已经有很多新建的数据中心使用了可升降地板，这样冷空气就能够从地板下面向上发散出去，通过整个房间后变成热空气并从天花板上排出。当然，数据中心机房天花板上的空调也使用了大型叶片和水泵等，因此也需要供电。不过，在数据中心中使用这种自下而上的冷却方式还是能够提高10%到15%的能源利用率。
　　第二，用直流电源替代交流电源。下一代数据中心应该更多地应用那些科学的节电技术，直流电源是一个值得考虑的选择，因为直流电比交流电的效率更高。不过由于一些原因其还没能得到更广泛地使用。这其中的原因包括：直流电比交流电的潜在危险更大，直流电源的电压会一直很高，而交流电则可以根据需要调节电压；直流电使用起来的成本更高，且购买直流整流器的价格也十分昂贵。因此，并不是所有的设备都可以用直流供电。不过相信今后直流电的成本会逐渐下降，并且会逐步成为数据中心的主流供电方式。
　　第三，尽量选择“绿色”的电源产品，用飞轮替代电池。现在，数据中心的设计者甚至已经开始选择使用飞轮替代电池作为备用电源了。原因很简单，飞轮更加环保，且不需要再为处理废旧电池而发愁，再加上不需要不停地更换，因此飞轮的投资回报也很清晰。当然，现在飞轮还有一个很明显的缺陷，只能提供不到一分钟的能源。不过，如果不出意外，在不到一分钟的时间内就可以开启设备并启动发电机了，因此很多人建议可以开始使用飞轮供电这项新技术了。
　　第四，寻找并利用可再生能源。专家建议在数据中心运转的过程中使用那些可再生的能源，比如太阳能、风能等，并使用环保的材料构建新一代的数据中心。英国新建的一个数据中心甚至开始利用燃烧木屑所产生的能源，而在美国圣安东尼奥的一个新一代数据中心中则使用了风能发电。
　　第五，把握好性能与效率的平衡。业内专家认为，企业在构建新一代数据中心时会遇到很多矛盾，比如性能太高自然就会降低效率，因此企业在构建新一代数据中心时必须要时刻权衡一些利弊。甚至也还包括要在更小的占地面积、更低的电力成本和选择可再生能源等之间找到一个平衡点。当然，现在并非到了终点，技术还在不断地进步，CIO们需要不停地抓住一切机会改进自己的数据中心。
　　
　　最大限度地节省成本
　　
　　在构建下一代数据中心时，CIO们还有一个不得不面对的问题，那就是来自各方面的成本压力，这其中就包括IT设备昂贵的价格。据IDC的统计，构建新一代数据中心，每平方英尺大概需要1500美元左右，这就意味着IT的管理者们需要考虑投资回报率的问题，甚至他们还会想自己现有的数据中心真的已经被充分利用了吗？真的需要再新建数据中心吗？
　　事实上，现在也有很多技术和方法能够帮助企业用户来弥补自己现有数据中心的不足。不过，有IDC的分析师认为，如果数据中心的问题已经开始成为企业业务发展的重大瓶颈，那么可能改进现有数据中心就要比建立新的下一代数据中心的成本更高了。
　　如果一旦企业决定构建新的数据中心，那么也就意味着开始了与IT厂商们斡旋的过程，谋求一个更合理的价格是企业用户必须要做的。如果CIO们想在构建下一代数据中心时更省钱，或者说是自己的钱花得更值得，可以通过以下几个方式来节省成本。
　　首先就是要尽可能地减少设备的体积，因为即使是建立新的数据中心，在成本以内最大化投资效果也是一个永恒的话题。高密度的设备能够充分发挥出计算的优势，并且还可以在很多情况下大幅度地减少应用程序运行所需的占地面积。换句话说，占地面积的减少其实就相当于运营和维护成本的降低。
　　不过，前面提到，在对数据中心进行整合的同时也造成了供电和冷却不足的问题，很多CIO因此陷入了两难的境地：一方面他们需要为冷却和电力成本问题担忧；另一方面业务部门需要IT部门提供相当于现在两倍以上的运转能力。因此，IT部门不得不想办法寻求一种能够使能耗更低，但计算能力更强的技术，这其中高密度系统成为了企业的一种选择。
　　其次就是最大化利用空间，很多CIO选择通过各种方式最大化利用物理空间以此来节省成本，比如前面提到的可升降地板除了使冷却的效率更高外，也是一种充分利用空间的有效手段。当然，刀片技术也实现了对物理空间的节省，此外，据统计，使用刀片技术后能耗降低的程度也很明显。
　　最后就是多利用大自然，微软在芝加哥新建的50万平方英尺的数据中心就利用了这座风城丰富的自然资源来实现冷却。这项技术是通过使用外界空气来冷却数据中心的，并且还提取了小溪、河流和湖泊里的水来冷却数据中心中的热水，并使其不断地循环，而这就不需要用管道将水排出。这种技术能够减少在挑选数据中心地点时的麻烦，其实如果能够使用消耗更少的高密度系统，同时能够找到更环保的替代能源，那么数据中心是否建立在水利发电站旁边也就不那么重要了。
　　
　　选址时需要考虑的几大因素
　　
　　谈到为数据中心选址，很明显，这也是构建新一代数据中心时要考虑的重要问题。
　　在为数据中心选址时，首先要尽可能地降低自然和人为可能造成威胁的几率，特别是先要预估一下自然灾害爆发的频率及严重性。此外，研究机构的分析师还指出，地址的选取还是由数据中心需要完成的任务来决定的，如果当前企业构建新的数据中心的驱动力是灾难备份和恢复的话，尽量选择自然和人为威胁几率较低的地址就显得更加重要了。而在调查中我们发现，大约有25%的企业将灾难恢复列为它们建设新数据中心的主要出发点。
　　其次，在建设新的下一代数据中心时，CIO们还要考虑的一件事情就是弄清楚自己能把新建的数据中心放在离原有数据中心多远的位置，还必须了解数据中心中运行的业务以及为客户提供的服务等是不是对距离有所限制。如果企业正在将原有的数据中心进行升级，那么可能在构建新数据中心时就要想办法更靠近老数据中心了，因为这样会使网络和电力连接更畅通。
　　随着很多企业的全球化进程，在国外建设新的下一代数据中心的企业越来越多。不过，在国外选址可能会遇到更多风险，企业要了解当地政府对于入境事务、雇员福利等方面的政策，甚至还要考虑到当地的货币是否稳定等问题。目前，选择在国外建设数据中心的企业一般都会选择一个地点作为海外数据中心的主地址，并且还要选择一个地点作为应急备份中心。
　　第三，数据中心除了需要大量的能源来支撑供电和制冷系统外，还要通过宽带连接到分布在各地的工作场所和其他数据中心，因此拥有丰富完备的电信基础设施和管理的网络服务是非常重要的。如果企业需要对IT资产或IT服务做出快速恢复的话，还必须找出在该地区有哪些技术服务是可用的。低风险、拥有廉价的电力但是却没有IT服务的地点也是不能考虑的，又比如在偏远的地区，铁路、高速公路等交通设施都很不便利，更换设备或快速地获取燃料也非常困难，因此也并不是建设下一代数据中心很好的地址。
　　最后还有一个底线就是成本问题，地点的成本问题不仅仅是指房地产的价格，还包括更重要的能源成本和劳动力成本。为了应对不断提高的能源成本以及相关部门对环保的要求，很多数据中心选择建在了水利发电站旁边，不过前面提到如果能够找到更绿色环保且成本更低的替代能源的话，那么数据中心在选址时就会有更大的余地。而劳动力成本也是一个越来越凸显的问题，就算是在国内，劳动力成本也在逐步加大，不过也有很多CIO表示，一个技能熟练能够处理关键难题的员工是更重要的，成本的问题还不是考虑的最重要因素。