數(shù)據(jù)中心的大型化增加了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)運(yùn)營的復(fù)雜度與約束，傳統(tǒng)建設(shè)模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)

1) 基礎(chǔ)設(shè)施無法彈性匹配業(yè)務(wù)需求

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施生命周期遠(yuǎn)超出IT設(shè)備。UPS的壽命大約為10年，空調(diào)的壽命約為10-15年，而配電設(shè)施更可以達(dá)到20年以上，企業(yè)很難預(yù)測(cè)在此時(shí)間內(nèi)IT系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求與發(fā)展。當(dāng)業(yè)務(wù)增長時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)容困難，因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施通常采用在規(guī)劃階段采用一次性部署完成的策略，致使初期投資大、負(fù)載率低、能耗高、投資回報(bào)周期過長。而且傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心工程化的建設(shè)方式過程復(fù)雜，多個(gè)子系統(tǒng)相互耦合，涉及多個(gè)施工單位，建設(shè)周期長，無法滿足業(yè)務(wù)快速上線的需求。當(dāng)前虛擬化、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展正帶給IT系統(tǒng)革命性的變化，進(jìn)一步增加了業(yè)務(wù)上線的速度要求及預(yù)測(cè)未來業(yè)務(wù)發(fā)展的難度，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心更加無法適配業(yè)務(wù)發(fā)展變化對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施彈性的需求。

2) 高能耗大幅侵蝕利潤

電費(fèi)開支是數(shù)據(jù)中心的長期運(yùn)營成本，其投入常超出基礎(chǔ)設(shè)施的投資。以部署1MW IT設(shè)備、PUE為2的數(shù)據(jù)中心為例，其年耗電可達(dá)到1752萬kWh，十年的生命周期內(nèi)耗電就達(dá)到1.75億kWh。在全球范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)中心的年耗電量已達(dá)3000億度，約占全球總發(fā)電量的1%-2%，相當(dāng)于1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，對(duì)環(huán)境有不可忽視的影響。當(dāng)前國外數(shù)據(jù)中心的PUE約為1.8，國內(nèi)大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心PUE在2.2-3.0之間，非IT設(shè)備能源消耗過高，巨大的電費(fèi)支出侵蝕了企業(yè)的利潤，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

3) 管理粗放、運(yùn)營低效，ROI低

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心更多關(guān)心的是供電和空調(diào)制冷可靠，只需滿足基本的日常運(yùn)行需求即可。對(duì)于精細(xì)化的運(yùn)營管理不關(guān)注，而以粗放、低效的運(yùn)營方式為主，產(chǎn)生了大量浪費(fèi)，數(shù)據(jù)中心ROI處于低水平。具體表現(xiàn)在：①缺乏完善的狀態(tài)數(shù)據(jù)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)依賴人工巡檢采集，更不用談自動(dòng)報(bào)表與智能分析;②系統(tǒng)缺乏前瞻性的預(yù)防措施，必須在故障之后才發(fā)現(xiàn)問題，故障之后處理速度慢，無法快速定位消除故障;③運(yùn)營效率低下，需要大量的人力、電力、空間等資源投入滿足管理與運(yùn)行需求;④資產(chǎn)與資源利用率低，依靠人工優(yōu)化，缺乏識(shí)別低效環(huán)境、提升效益的工具與方法。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模與復(fù)雜度的增大、能源和人力成本的上升，傳統(tǒng)上依靠大量資源消耗、人力投入的運(yùn)營維護(hù)方式難以為繼，亟需改變。

4) 過度依賴系統(tǒng)冗余保障可靠性與業(yè)務(wù)連續(xù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)為確保物理安全和運(yùn)行可靠性，僅將基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行多重冗余設(shè)計(jì)，缺乏從運(yùn)營角度保障系統(tǒng)的可靠性。比如，缺乏環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)與健康程度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)IT配置發(fā)生變化時(shí)，不能及時(shí)確認(rèn)供電與制冷的冗余情況，系統(tǒng)的健康程度無法及時(shí)獲得。而依賴冗余保障可靠性的方式也導(dǎo)致實(shí)際負(fù)載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)容量，基礎(chǔ)設(shè)施低效運(yùn)行，后端能耗等成本大大增加。

智慧數(shù)據(jù)中心是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的必然選擇

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心僵化的建設(shè)模式、高能耗、高投入的運(yùn)營模式已經(jīng)無法適應(yīng)數(shù)據(jù)中心大型化、精益化的趨勢(shì)，更難以匹配現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心貫穿于整個(gè)規(guī)劃建造過程中多層次、相互依存、分布式、網(wǎng)絡(luò)化的特征。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)運(yùn)營必須完成從僵化到柔性、從粗放到精細(xì)、從依賴人力到依賴流程與工具的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)以高彈性、高效、高可靠及高度智能化自動(dòng)化為特征的智慧數(shù)據(jù)中心。智慧數(shù)據(jù)中心具備以下特征：

1) 上線速度快，易于疊加，按需在線擴(kuò)展，以保護(hù)投資，確保每一分投資的效益最大化。

2) 通過使用高效的供電、制冷方式實(shí)現(xiàn)非IT設(shè)施的節(jié)能，降低PUE，結(jié)合綠色I(xiàn)T系統(tǒng)，確保滿足業(yè)務(wù)需求的前提下整體能耗最小;并通過自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化能夠協(xié)同數(shù)據(jù)中心內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)與部件實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化狀態(tài)運(yùn)行，進(jìn)一步降低能耗與PUE，降低企業(yè)成本。

3) 數(shù)字化、使系統(tǒng)可視可管。數(shù)字化實(shí)現(xiàn)器件級(jí)、部件級(jí)、系統(tǒng)級(jí)的可量化可感知，讓數(shù)據(jù)中心簡(jiǎn)單易管，所有設(shè)備信息盡在掌控。

4) 智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)管理和維護(hù)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)點(diǎn)眾多，實(shí)行單點(diǎn)監(jiān)控，分散管理，導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)無法共享，團(tuán)隊(duì)無法復(fù)用，使得運(yùn)維成本成倍上升。這就要求智慧數(shù)據(jù)中心能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一、智能管理，能夠提供大平臺(tái)滿足大容量監(jiān)測(cè)的需求，并提供大數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理和維護(hù)。

5)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營。智慧數(shù)據(jù)中心趨向于網(wǎng)絡(luò)化統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)分層管理集中監(jiān)控。高效運(yùn)營主要體現(xiàn)在三方面，節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)中心多層級(jí)、精細(xì)化能耗管理，構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心;最佳資產(chǎn)管理，全網(wǎng)資產(chǎn)的全生命周期管理;容量最優(yōu)，全網(wǎng)數(shù)據(jù)中心配電、制冷、空間的精準(zhǔn)監(jiān)控，系統(tǒng)容量的三相平衡。

智能微模塊是智慧數(shù)據(jù)中心的最佳載體

智慧數(shù)據(jù)中心提倡數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方式使數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高彈性、高效、高可靠的目標(biāo)。這個(gè)趨勢(shì)和方向已經(jīng)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可，圍繞“智慧”兩個(gè)字，國內(nèi)外眾多涉及數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的知名廠商都在悄然進(jìn)行技術(shù)布局。如何結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以新型的氣流組織管理理念，使復(fù)雜的大型數(shù)據(jù)中心變成如家用電器一樣易管理易維護(hù)的產(chǎn)品化設(shè)備，一時(shí)間成了熱門的話題，甚囂塵上。

與此同時(shí)，模塊化的發(fā)展這幾年下來也愈演愈烈。早期模塊化以Google、Facebook近年來建設(shè)的眾多大型數(shù)據(jù)中心為例，采用集裝箱框架的模塊化單元，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的冷、熱通道隔離技術(shù)，來快速建設(shè)高效、低PUE的模塊化數(shù)據(jù)中心。在土地資源緊缺的國內(nèi)，尤其是東部，直接照搬他們的經(jīng)驗(yàn)顯然未必合適。室內(nèi)模塊化因更適合多層建筑而逐漸成為國內(nèi)數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要方向，微模塊類產(chǎn)品在移動(dòng)、電信、騰訊、世紀(jì)互聯(lián)等電信互聯(lián)網(wǎng)巨頭已經(jīng)廣泛應(yīng)用，因其靈活性和可預(yù)測(cè)性也深得大中型企業(yè)青睞。

而一些走在行業(yè)前列的廠商，已經(jīng)開始更進(jìn)一步，在智慧數(shù)據(jù)中心的大構(gòu)想下，結(jié)合模塊化理念，推出智能微模塊產(chǎn)品。據(jù)知情人士透露，住建部和工信部將會(huì)針對(duì)數(shù)據(jù)中心行業(yè)起草數(shù)據(jù)中心節(jié)能、檢測(cè)、運(yùn)維等標(biāo)準(zhǔn)草案，同時(shí)也在考慮把微模塊，尤其是智能微模塊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)納入其中，以提升我國的數(shù)據(jù)中心能源利用和管理效率。

那么智能微模塊，究竟有什么優(yōu)勢(shì)？

1) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，部署快速，可實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間兩個(gè)維度按需增長

智能微模塊沿襲和繼承了模塊化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢(shì)，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)分解為多個(gè)可獨(dú)立支撐業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)功能單元，并根據(jù)業(yè)務(wù)需要配置不同數(shù)量的模塊，實(shí)現(xiàn)按需投資。不過難能可貴的是，智能微模塊在傳統(tǒng)模塊化數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將傳感器及通訊無線化，可縮短安裝交付周期至3周，支持業(yè)務(wù)快速上線，相比之下，建造傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心通常需要數(shù)月，甚至數(shù)年。在時(shí)間維度上，智能微模塊可作為最小復(fù)制單元。當(dāng)業(yè)務(wù)增長時(shí)，無需過多規(guī)劃、設(shè)計(jì)即可直接復(fù)制，實(shí)現(xiàn)按成長付費(fèi)模式投資，避免一次性投資過多。在空間維度上，對(duì)于不同規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，只需按需使用不同配置與不同數(shù)量的微模塊。

2)前瞻性運(yùn)維，更可靠、更值得信賴

數(shù)據(jù)中心的可靠性一直是業(yè)界最關(guān)注的話題，尤其對(duì)于金融、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，無論是何種原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)中斷都會(huì)給企業(yè)帶來難以接受的巨大損失。智慧微模塊的管理是自動(dòng)化的，將人力解放的管理，依靠數(shù)字化技術(shù)顛覆傳統(tǒng)部件監(jiān)控模式，實(shí)現(xiàn)器件級(jí)精準(zhǔn)管理，讓設(shè)備可視、可監(jiān)、可管，讓數(shù)據(jù)中心更簡(jiǎn)單，讓運(yùn)維質(zhì)量測(cè)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)更易懂。同時(shí)智慧微模塊可以將人為的日常巡檢、隱患預(yù)判斷、健康度檢查用傳感器、執(zhí)行器所替代，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)環(huán)境、設(shè)備、部件、器件多個(gè)層次完善的狀態(tài)獲取，提前評(píng)估不同層級(jí)的健康狀態(tài)，并在異常時(shí)提前發(fā)出告警，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維和及時(shí)備件更換，提升設(shè)備壽命進(jìn)而大大改善整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

智能微模塊創(chuàng)新性的提出了前瞻性運(yùn)維的概念，對(duì)易損關(guān)鍵部件如電池、電容、空調(diào)風(fēng)扇、水閥等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并形成健康度評(píng)估數(shù)據(jù)。以電池為例，通過監(jiān)控電池的內(nèi)阻、溫度、電壓、電流等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化超出正常工作范圍，智能控制器就可以迅速響應(yīng)，給出告警并采取隔離措施。除此之外，還會(huì)結(jié)合出廠特性參數(shù)、歷史充放電數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中心整網(wǎng)維護(hù)數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行深度分析，見微知著，從細(xì)微的變化預(yù)測(cè)出可能存在的故障單體，并給出針對(duì)性預(yù)防措施。再比如UPS內(nèi)部關(guān)鍵器件母線電容，可以通過實(shí)時(shí)在線的監(jiān)測(cè)主動(dòng)感知其健康度，避免突然失效導(dǎo)致設(shè)備宕機(jī)，將事后被動(dòng)響應(yīng)改為主動(dòng)運(yùn)維。

智能微模塊結(jié)合傳感器與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將傳統(tǒng)的故障維護(hù)變?yōu)榱斯收项A(yù)測(cè)、前瞻性維護(hù)。這些措施將極大的提高數(shù)據(jù)中心可靠性。

3)可實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營的智能管理系統(tǒng)

智慧微模塊同時(shí)能夠提供高效運(yùn)營，智慧數(shù)據(jù)中心的高效運(yùn)營主要是實(shí)現(xiàn)三個(gè)最佳：最佳綠色數(shù)據(jù)中心，最佳資產(chǎn)管理以及最佳容量匹配。

智慧微模塊管理系統(tǒng)能夠幫助客戶節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心多層級(jí)、精細(xì)化能耗管理，通過多種報(bào)表精確定位能源額外損耗點(diǎn)，基于大數(shù)據(jù)分析，輸出節(jié)能優(yōu)化方案，構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心。以空調(diào)為例，傳統(tǒng)模式下，數(shù)據(jù)中心單個(gè)精密空調(diào)都是通過自身的出/回風(fēng)溫濕度來判定如何工作，可以說是各自為政。智能微模塊的所有空調(diào)都是由統(tǒng)一智能控制器作為“將軍”，結(jié)合眾多溫度傳感器構(gòu)成的溫濕度場(chǎng)情況來發(fā)布指令。少數(shù)廠商更甚一籌，通過智能微模塊內(nèi)部的溫度傳感器和服務(wù)器、存儲(chǔ)自身獲得的芯片溫度疊加成“溫濕度天網(wǎng)”，生成實(shí)時(shí)的溫濕度場(chǎng)圖。可精準(zhǔn)定位潛在過冷/過熱區(qū)域，精確制冷，完全避免加濕和除濕在不同位置同時(shí)運(yùn)行的惡劣情況，據(jù)稱同等硬件設(shè)施情況下可以再降低PUE0.07到0.15，對(duì)于我國大部分無法應(yīng)用自然冷卻技術(shù)的區(qū)域，將會(huì)是很大的福音。

在供電層面，智能微模塊通過內(nèi)置模塊化UPS，結(jié)合IT業(yè)務(wù)量迅速匹配最佳供電效率點(diǎn)，UPS效率可持續(xù)保持在96%左右，而不會(huì)出現(xiàn)低載低效的情況。同時(shí)，智能微模塊的集成智能控制器通過和IT設(shè)備層保持通訊，可手動(dòng)或自動(dòng)下達(dá)指令對(duì)運(yùn)行業(yè)務(wù)進(jìn)行必要的遷移，提升設(shè)備利用率，關(guān)閉部分區(qū)域空閑設(shè)備，最高可減少耗電80%以上。

最佳資產(chǎn)管理是對(duì)于全網(wǎng)資產(chǎn)的生命周期管理，從資產(chǎn)自動(dòng)入庫，到資產(chǎn)變更信息同步，再到資產(chǎn)日常維護(hù)，最后到資產(chǎn)生命周期結(jié)束，通過標(biāo)準(zhǔn)化的ITIL流程管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)信息的閉環(huán)管理，保證數(shù)據(jù)及時(shí)刷新，及時(shí)管理。同時(shí)基于設(shè)備生命周期的精確監(jiān)控，幫助制定資產(chǎn)維護(hù)計(jì)劃，在維護(hù)計(jì)劃內(nèi)幫助客戶實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)警，在執(zhí)行維護(hù)計(jì)劃過程中，依靠大數(shù)據(jù)分析，動(dòng)態(tài)調(diào)整維護(hù)計(jì)劃，按照當(dāng)前實(shí)際情況輸出優(yōu)化方案，構(gòu)建最佳資產(chǎn)管理功能。

最佳容量匹配是對(duì)數(shù)據(jù)中心配電、制冷、空間的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從大樓級(jí)容量到機(jī)柜級(jí)容量，實(shí)現(xiàn)精確管理。通過歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)實(shí)際需求進(jìn)行準(zhǔn)確估測(cè)，減少實(shí)際需求與潛在需求間的余量，實(shí)現(xiàn)電源、制冷與負(fù)載間的匹配。基于最佳機(jī)位匹配算法，全面考慮供電、散熱、U空間、端口的匹配能力,使用what if的模擬測(cè)試方法，分析和測(cè)試發(fā)生變更可能產(chǎn)生的影響，從而已裝機(jī)的供電、制冷系統(tǒng)中獲得最佳的機(jī)柜供給，最大化的使用裝機(jī)容量。智能微模塊中，容量管理以實(shí)際的配置以及配置的變更為基礎(chǔ)，通過測(cè)量、分析與評(píng)估，給出問題改進(jìn)建議以及可用性分析報(bào)告，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心容量最優(yōu)化部署。

智能微模塊在傳統(tǒng)微模塊的基礎(chǔ)上，融合了物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字技術(shù)與信息技術(shù)，制冷、供電、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)從孤立無思想的部件變成有思想、統(tǒng)一可管理、通訊的智能部件，系統(tǒng)可視可管，并從基礎(chǔ)設(shè)施、IT設(shè)施層多個(gè)層面進(jìn)行綜合分析和優(yōu)化，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心確實(shí)更為簡(jiǎn)單、高效、可靠，有著極大的優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)

隨著數(shù)據(jù)中心大型化、集中化的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心由僵化的結(jié)構(gòu)、低效的管理與運(yùn)營，向具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化特征的智慧數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)投資效益與運(yùn)營效率的最大化，無疑是大勢(shì)所趨。而筆者相信，智能微模塊作為智慧數(shù)據(jù)中心的載體，正是實(shí)現(xiàn)這種美好轉(zhuǎn)變的最佳選擇，在未來的數(shù)據(jù)中心發(fā)展中也必將占據(jù)更加重要的地位。

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