微模块介绍教材

IDC新技术专题——微模块数据中心目录模块化数据中心的优势模块化数据中心的发展微模块数据中心技术探讨模块化数据中心案例一、模块化数据中心的优势传统机房模块化机房建筑与IT规划耦合解耦，标准化厂房即可施工界面交叉施工界面划分清晰风险控制-现场质量难控制工厂预制，标准化和产品化建设周期长节约建设周期建设成本（CAPEX）高节约建设成本PUE值大于2.0PUE值1.5左右运营成本(opex)高节约运营成本一、模块化数据中心的优势独特的一次性工程设计标准化模块组件一、模块化数据中心的优势基建与IT建设分离。大楼主体及基础水电一次性建设完成。IT模块则按需灵活部署。一、模块化数据中心的优势二、模块化数据中心的发展第一代模块化数据中心第二代模块化数据中心微模块数据中心二、模块化数据中心的发展第一代模块化数据中心也就是集装箱式数据中心，有报道显示，谷歌早在本世纪初就开始集装箱式数据中心的开发。2007年，Rackable发布了名为Concenreo的集装箱式数据中心，随后SUN、HP以及SGI等厂商也陆续开发出这类产品第一代模块二、模块化数据中心的发展在第一代模块化数据中心中，运营商完成了一系列对IT设备架安放和制冷等方面的规定。每个设备架跟集装箱一样长，机架的每一侧都能进入维护，这种布局会产生标准的冷热通道，从而在集装箱内提供完美的冷热气流。集装箱式数据中心的扩容只需要简单的增加硬件，其软件的成本也很低廉。第一代模块二、模块化数据中心的发展集装箱式的设计运输非常方便，基本不用为其配置专门的机房、电力系统等；由于集装箱式数据中心具有一定的隐蔽性，所以对于那些不想让别人知道自己机房位置的IT公司来说，第一代模块化数据中心简直就是一个完美的产品。第一代模块二、模块化数据中心的发展第二代模块化数据中心跟早期的产品不同，具有集成冷却空气的节约装置。如HP的POD系列、IBM的PMDC系列和SGI的ICECubeAir系列。第二代模块二、模块化数据中心的发展第二代模块化数据中心具有“SinglePassThrough”制冷功能，需要站点允许室外空气从一侧进入，然后热空气从另外一侧排出。在低温情况下特别是需要加湿的时候，模块化数据中心可能会回收使用热空气的一部分。“SinglePassThrough”的设计使模块化只能进行线性的机架排列。第二代模块相对于第一代来说，由于安装有车载空气节约装置，第二代模块化数据中心能提供更高的能源效率。在自然条件不允许全部使用这些节约装置的时候，模块化数据中心也能使用蒸发冷却、冷却水线圈或者冷却单元等进行空气侧制冷。将车载空气侧节约装置作为主要制冷系统的第二代模块化数据中心将会提供最低的部署成本、最短的部署时间和更低的运营费用。二、模块化数据中心的发展第二代模块二、模块化数据中心的发展微模块数据中心是将传统机房的机架、空调、布线、配电、监控和照明等系统集成为一体化的整体。采用模块化的部件和统一的接口标准实现数据中心的快速、灵活部署以及后期的扩建。微模块二、模块化数据中心的发展大部分产品都已经在工厂预制，微模块数据中心的部署相当简单，甚至可以简化到如下程度：安排好机房的保安工作，确保有足够电力提供；安装好室外制冷器，然后把模块化的数据中心从货架上卸下来，接上各种接口就可以使用了。微模块三、微模块数据中心技术探讨制冷技术供电技术服务器定制技术标准化与模块化三、微模块数据中心技术探讨Freecooling是当前比较热门的制冷新手段，当室外空气的温度低于所需冷水的温度时，可以利用空气的自然冷能对空气进行冷却，这种情况下机组的能耗非常低。制冷目前，微模块数据中心比较多的是采用下送风冷池或者列间送风冷池的方式来实现高效制冷。三、微模块数据中心技术探讨从整个温度场来看，该组合冷热通道的温度场很均匀；气流循环路径最短，就近制冷，就近能量转移。制冷三、微模块数据中心技术探讨供电劳伦斯伯克利国家实验室经过五年多的研究证明，相比传统的UPS，数据中心使用直流配电可以节约10%~20%的能源消耗。三、微模块数据中心技术探讨供电采用高压直流供电系统的优点备用能源的功能得到充分发挥，可靠性比在传统系统中提高30倍，彻底隔离了供电系统中不可预见、突发性的故障对负载的威胁；负载电流成为稳定的直流，谐波成分从30%~50%降到零，输入谐波电流降到<5%，输入功率因数提高到0.99，最大限度地减少了谐波电流对系统和电网的污染；去掉DC/AC逆变器和静态旁路开关，器件数量和成本去掉60%~70%；高压直流还具有提高系统可用性、提高整个供电系统效率、降低设备成本、改善系统配置等优点。三、微模块数据中心技术探讨供电模块化UPS相对简单，它在传统UPS的性能上做了很大的改善。模块化UPS采用了并联冗余设计，每个模块均具备完整的UPS功能，所以任一模块发生不可预见、突发性的故障，也不会对负载供电造成影响。模块化UPS在可靠性、可维护性以及智能化方面具有更高的指标，能够满足一些微模块数据中心的低能耗需求。三、微模块数据中心技术探讨定制化服务器根据客户需求，去掉部分不常用的本地管理功能，增强服务器的远程管理功能，使得管理人能够同时远程管理大规模的服务器集群。定制化服务器基于共享基础架构设计，电源数量减少，转换效率提高，带来更高的成本效益和电源配置效率；风扇数量变小，扇叶变大，带来更高的散热效率；精简机箱金属框架和机械组件，降低硬件成本和重量。服务器定制三、微模块数据中心技术探讨定制化服务器具备优化的性能、密度、重量、功耗的特性，为客户节省总体拥有成本；长远来看，随着定制化服务器在互联网企业中广泛使用，在提供相同计算能力或互联网服务的情形下，消耗更少的空间、能源、环境资源。数据中心整体将向着更为节能环保的方向发展，定制化服务器将会对微模块数据中心的发展产生长远的影响。服务器定制三、微模块数据中心技术探讨标准化模块化三、微模块数据中心技术探讨

标准化与模块化的优势：可扩展性。模块化DCPI可以根据当前的IT需求进行部署，并且能在以后添加更多组件。这种“系统规模优化”能力显著降低了总拥有成本。可变更性。模块化设计在重新配置DCPI以满足不断变化的IT需求方面提供了极大的灵活性。可移动性。在安装、升级、重新配置或移动模块化系统时，独立组件、标准接口以及易于理解的结构既节省了时间又节约了金钱。可更换性。发生故障的模块可以很容易被换下，以便进行升级或修理，而且通常无需停止系统运行。标准化模块化三、微模块数据中心技术探讨DCPI包括:•电源•制冷•机柜和基础设施•布线•安保和消防•管理系统•服务标准化模块化三、微模块数据中心技术探讨标准化模块化三、微模块数据中心技术探讨标准化模块化2012年11月27日，云计算发展与政策论坛在三亚成功召开了第九次工作组会议，即“微模块数据中心标准化研讨会”。本次会议经过热烈的讨论，与会代表一致认为微模块数据中心的标准化具有现实意义。同时也提出了开展标准化研究工作需要解决的各项问题。三、微模块数据中心技术探讨标准化模块化对微模块数据中心的标准化包括对微模块空间、IT机柜、IT负载、制冷、供电、施工安装、运营维护等多个方面的标准化，这是一个系列化的工作，需要业内目光长远、合作互利，逐步在有利于产业发展的方面制定统一的微模块数据中心标准，为微模块数据中心的良性健康发展奠定基础。四、模块化数据中心案例Schneider集装箱数据中心Google微模块数据中心腾讯微模块数据中心四、模块化数据中心案例施耐德20MW数据中心四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例5个停车位建造一个500kW的电源及制冷系统电源模块制冷模块冷却水制冷模块空气四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例上图为哥伦比亚河畔的Dalles数据中心。建设在河流旁边开阔的谷地，其典型的建筑风格是大开间低层厂房结构，多为结为合理的长条矩形状。大型架空冷却塔和底下的储冷罐位于建筑边上，附近是两个为数据中套的变配电站。直接采用附近水电站便宜的绿色充足水电来给数据中心供电，空气质量很好。四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例空调管道采用了Google企业标准色来区分不同管路的功能，以便运维人员快速定位并查找问题。绿色是冷却水回水管黄色是冷却水供水管蓝色是冷冻水供水管深红色（或者冷机侧的粉红色管）是冷冻水回水管白色是消防管路四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例采用了厂房式大开间框架结构，封闭热通道的一排排机柜构成庞大微模块阵列。采用创新的空调置顶散热方式，整个机房大环境作为冷通道提供冷量给服务器吸入，加热后的热空气在封闭通道内上升。然后通过热通道顶部的空调盘管制冷并被几个烟囱状导风管和大散热风扇重新循环回外部冷环境。四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例热通道宽度大约是两块标准地板砖，里边安装的是机柜顶部空调盘管的安装支架和加固支撑，通过地板底下的快接软管提供冷冻水给热通道顶部的空调盘管提供冷冻水。顶部空调盘管也做了模块化冗余设计。右边图Google还申请了三明治服务器的专利，采用液冷散热片，上下两个服务器靠此散热片内部的冷冻水以及循环风扇带走热量等。四、模块化数据中心案例四、模块化数据中心案例Google的服务器上架有两种配置方式，分别是低密的十五六台一个柜子，以及高密的每机柜接近三十台左右（可能采用类似facebook的1.5U高效风扇设计），TOR交换机置顶，PDU和网络快速接口都在左侧。服务器没有前面板也无上盖板成本更低散热更好。机柜底下滚轮设计方便整机架快速部署和搬迁，全正面维护，方便现场快速维修和免工具更换。四、模块化数据中心案例Google在定制的服务器内部安装了分布式的带电池UPS，可以省掉传统数据中心大量UPS的采购成本，并且采用该内置UPS可以实现供电效率99.9%，相比传统的UPS方案也可以实现数据中心总节能15%，在能源紧张运营电费高企的今天也是非常大的费用节省。四、模块化数据中心案例三种微模块使资源分配更标准，也更灵活四、模块化数据中心案例MicroModule（微模块），指以若干机架为基本单位，包含制冷模块、供配电模块、高压直流以及网络、布线、监控、消防在内的独立的运行单元。该模块全部组件可在工厂预制，并可灵活拆卸，快速组装。微模块容量为80-120Kw，服务器机柜12个，600W*1200D*52U，可至多提供功率10Kw/rack微模块整体尺寸根据配置可变化，通常为5400mmW*3600mmD*2750mmH，安装基础为25-30cm（含综合配电柜尺寸）微模块整体重量根据配置变化，通常按12,000kg计算。四、模块化数据中心案例微模块的供电接口：自带输入配电柜，可支持UPS或HVDC供电，N或2N方式