設備本身由模塊化部件組成,例如500kW SYPX UPS 由20個25kW電源模塊組成 。數據中心的很多設備已經逐漸實現模塊化,如服務器、存儲、網絡設備等都實現了模塊化,不過,這并不代表數據中心就是模塊化架構的。
數據中心的功能塊(子系統)如UPS、機房空調和冷水機組等,可作為一個整體單元部署,也可作為多個設備(模塊)部署,這些設備同時運行并分擔負載。例如,要滿足1MW UPS需求,可以使用1個1 MW UPS,也可使用4個250 kW UPS,或10個100 kW UPS,甚至1000個1 kW UPS。
子系統模塊化普遍存在于大型數據中心是因為PDU和CRAC等子系統通常都是由多個設備單元組成的。
高容錯性、易并行維護和易搬運是推動子系統模塊化的三大要素。容錯性,是指當某個模塊發(fā)生故障時,子系統仍能運行且對負載無影響。并行維護,是指在不影響負載的情況下,對一個模塊進行離線測試或維修。數據中心設施中移動設備得益于模塊化,特別是當某個模塊較小,能夠通過客梯搬運、由卡車運輸,并能順利通過門廊。當設備需要在室內地板上移動時,易搬運特性更為重要。這些因素促使數據中心設計從龐大的單一子系統,向由多個模塊構成的子系統轉變。
盡管對數據中心的許多設備類型來說子系統模塊化很普遍,但這些子系統使用的很多設備并未實現理想的模塊化“即插即用”式的安裝。例如,在數據中心添加一個60kW 機房空調設備,仍需要開展大量的規(guī)劃、設計、管道鋪設、控制編程和試運行工作。這些產品的供應商將繼續(xù)致力于改進產品,簡化流程,以實現子系統“即插即用”式模塊化架構的優(yōu)勢。
和設備模塊化一樣,子系統模塊化通常是模塊化數據中心設計的重要元素,但只是子系統模塊化并不意味著數據中心采用模塊化架構。真正的模塊化架構中,設計方案還必須定義不同子系統通過何種方式部署在一起。
模塊化層次體系
隨著數據中心建設的規(guī)模和涵蓋內容不斷擴大,其復雜性日益加劇,在定義模塊化架構時,僅關注模塊化、設備、子系統這三個方面是不夠的,我們還必須說明將它們應用在架構的哪個層次。為了清晰地說明數據中心單元,我們定義了如圖2所示的標準層次結構,不同模塊化子系統可以部署在不同層次 。
圖2 各個模塊化子系統的層次結構
模塊化關聯
我們定義了模塊化類型和模塊化層次體系,那么不同的模塊在系統在不同的層次是如何組成有機的整體的,就需要定義模塊化關聯。一般來說,關聯有兩種:
一是成套打包關聯,即不同子系統的設備成套安裝在一起,必須作為一個整體部署。例如,一個 IT Pod 模塊(或集裝箱)包含固定數量的機柜、空氣處理單元、列頭柜、以及環(huán)境監(jiān)控設備,作為一個整體。
另一種是基于規(guī)則的關聯,即明確所允許的模塊組合方式,例如每三個UPS 模塊需配置一套發(fā)電機模塊。
理論上說,數據中心由多個相同的微型數據中心構成的架構是一種最純粹的模塊化架構,每個微型數據中心包括所需的一切要素,但這種理論上的最優(yōu)在現實世界里不可行,關聯通常會很復雜。
在進行模塊化關聯時通常要注意遵循以下幾點經驗:
· 每個模塊都按照微型數據中心的容量做不現實。
· 有些子系統在大容量上實施更加經濟。
· 在一組模塊的基礎上實現冗余比每個模塊實現冗余要更經濟。
· 每個單獨微型數據中心里的容量容易被浪費。
· 模塊的選擇應盡可能小以達到靈活性,但有些設備在小容量規(guī)模下運行效率極其低下,如發(fā)電機。
盡管讓所有子系統集成為完整獨立的數據中心模塊是不太現實的作法,模塊化數據中心架構必然存在某種方式將子系統進行分組,以便能夠合理一致地部署子系統。先以設備機柜和機柜配電條的部署為例,兩種設備可以按1:1比例部署。再以配電柜和機柜的部署為例,可以定義一條規(guī)則,即1個配電柜 支持20個機柜,繼而繼續(xù)定義集成關系,1個發(fā)電機支持500個機柜,1個機房空調單元支持40個機柜,以及1個數據采集系統支持200個機柜等。我們將這些部署規(guī)則稱為各子系統間的模塊關聯。這些關聯可以是簡單的部署規(guī)則,也可由預先規(guī)劃和生產的臺架、集裝箱或安裝“工具包”實施。
在傳統數據中心設計中,關聯關系模糊地包含在用以確定數據中心總容量,如冷水機組總容量、占地面積(建筑面積)、機房空調容量等整體設計中,F實中,我們往往一開始就制訂完整的設計方案,數據中心通常不采用任何模塊化架構,而是會按照最大設計參數建設。同時,在數據中心的早期運行階段,為延遲投資,常常會忽略某些設備。例如,為5個柴油發(fā)電機組設計、采用 N+1配置的系統,可能部署了適用于5個柴油發(fā)電機組的開關設備、基礎設施和臺架,但在開始時僅安裝3個柴油發(fā)電機組?梢哉f此數據中心發(fā)電機組子系統采用了模塊化,獲得了部分模塊化優(yōu)勢,但因為各子系統間不具備任何正式關聯,所以并非模塊化數據中心架構。