如何区分数据中心模块化、标准化、预制化、定

2020-03-31 21:58 未知

模块化、标准化、预制化、定制化、智能化……每当看到这些名词堆在一起，就像回到了上学时代，对着书本上一个个名词解释，睁大眼睛努力辨别它们到底有什么不同。为此，我们特地向几位来自施耐德电气的资深数据大牛讨教。凭着对数据中心行业的热爱，还有十几年在数据中心的摸爬滚打，这些大牛们对数据中心的理解已是神级。今天他们将从历史的角度、用户的角度以及商业的角度等等为大家一一剖析这些名词的定义以及它们对数据中心规划建设的影响。
　　
　　模块化
　　
　　数据中心的模块化其实是指一种可以衍生出多种类型数据中心设计的方法。模块化数据中心是由很多模块化的设备，比如IT设备、供配电、制冷、机柜、综合布线等组成。数据中心的模块化设计大大简化了施工，也极大降低了维护难度。现在，数据中心的模块化设计已是业界共识，这一概念是由施耐德电气旗下的APC在1997年提出的。
　　
　　为什么当时会提出模块化这一设计理念呢?原因是施耐德电气在为用户提供机房维修服务的时候，意识到一个问题：当时的机房运维人员只有IT工程师，没有今天所说的机械工程师，如供配电和制冷工程师，当机房的供配电或制冷设备出现了故障，客户必须依赖这些设备的厂家来进行维修，因此需要忍受漫长的等待时间。于是，施耐德电气的工程师们开始思考，是否可以让客户自己——即使是IT工程师——也可以操作和维护这些机械设备。很快，他们提出了模块化的概念，即将制冷、供配电等机械设备按照与IT设备一样的原则进行了模块化设计，比如今天我们所看到的具有风扇热插拔功能的行级空调，模块化的UPS系统，终于实现了“让IT人员像维护IT设备一样维护供配电和制冷系统“这一愿景。同时，为了提高机房的可用性，他们花了大量的功夫来提升模块的容错能力，并合理配置冗余。
　　
　　模块化的历史其实非常的悠久，可以追溯到远古时期。极早期的非模块化系统——单细胞生物体——在三十亿年前便生活在地球上。大约五亿年前，多细胞生物体诞生。仅仅在几千万年间，它们进化迅速，赶超历经三十亿年进化的单细胞生物。因为模块化多细胞生命形态具有更强的繁衍和进化能力，简化了繁殖的流程以及能够快速适应环境。这里最重要的一个属性就是容错，这是模块化系统优于单体化系统的一个重要的可靠性优势。模块化将系统拆分成一个有许许多多小型组件构成的装置，这将有助于优化组件的冗余，因此，当系统中的一个，甚至多个组件发生故障时，也不会对系统的正常运行产生不利影响。轻微划伤时，人体皮肤细胞将会损失几百个细胞，但是却不会影响到我们的健康。因为在受损细胞进行修复时，其他细胞会正常的“各司其职”。模块化并不是人类发明的产物——我们本身就是一个模块化的机体。由于人均有数以万亿个模块(细胞)构成，因此我们无时无刻不盛享容错性带来的好处。
　　
　　从单体化设计到模块化设计的过渡是复杂系统必然的演进，因为模块化在效率、灵活性和可靠性方面极具优势，可以说，正是模块化理念的提出，才使得数据中心的建设和发展能达到今天的速度和规模。
　　
　　标准化
　　
　　数据中心的标准化，即将各接口、设备尺寸、参数等等都建立统一的标准。如果没有标准化，不同的设备厂商可能提供出五花八门的设备尺寸，这将给数据中心的施工增添重重困难。我相信大家都会记得，在Nokia风光的那个年代，光是手机充电接口就七八种，这一度给手机用户在充电时的使用造成了很大的困扰，想象下，如果放大到一个5MW的数据中心，里面所涉及到的接口更是多不胜数，没有标准化，我们将在优化数据中心投资成本的道路上举步维艰。
　　
　　基础设施对标准化的要求尤其之高，因为它是为其他系统提供支持的基础系统。比如建筑物的建筑材料、烹饪的量匙、钢琴的键、绘制油画的画布等——这些基础设施的作用是功能性的，并且必须是可靠的——它要能工作。乐高之所以能以简单的颗粒构成千变万化的作品，其中最基础的就是它的标准化——统一的插拔接口，使得任意模块都能随意拼接，正是在这样的基础上，才成就了乐高今天的商业成功。
　　
　　正因为如此，施耐德电气在2004年的时候在数据中心物理基础设施(DCPI)的设计中提出了标准化的概念。它与模块化一起，不仅简化了从初始规划到日常操作的每一个流程，还显著提高了DCPI业务价值，也就是提高了数据中心物理基础设施的可用性和灵活性，降低了总拥有成本。
　　
　　预制化
　　
　　数据中心预制化是一种预先设计、组装和集成，且事先测试过的数据中心物理基础设施系统(包括机柜、冷水机组、泵、制冷单元、UPS、PDU、开关柜、变压器等)，它们作为标准化“即插即用式”模块被运至数据中心现场。
　　
　　面临新的经济形势，随着数据中心建设的高速发展，企业已无力承受建造传统数据中心所需的前期高昂成本投入和可能发生的施工延期风险。同时，数据中心作为一项重资产的投资，投资者希望能够尽早见到收益。预制化可以实现数据中心建设的“去工程化”，将传统的18个月以上的建设周期缩短为8个月左右，使投资者提前近一年见到收益。得益于预设计型预制化模块的运用，规划周期的重点已从现场施工转变为对预生产、预测试的供电和制冷模块的现场集成。这种转变带来了诸多裨益，即：以总体相当的成本，加快部署速度，减少空间占用，提高预测性，增加灵活性。同时降低了数据中心现场施工所带来的人为失误，提高了数据中心的商业价值。相比传统方式部署同一基础设施时，预制模块可加快部署速度40%。
　　
　　定制化
　　
　　数据中心的定制化是指满足不同用户要求的一种设计方法。每个数据中心的用户都有其独特的需求，这些不同的需求主要来自用户的IT需求不同，商业模型不同，对技术的掌握程度不同，财务指标不同，希望的部署周期不同等等。为了满足用户的不同需求，我们需要为用户提供定制化的解决方案。上面所讲到的标准化、模块化以及预制化为实现用户的定制化需求建立了很好的基础。比如：BAT的数据中心，动辄就是几个兆瓦，这时我们可以采用不同的标准化模块组合来满足其实际需求，可以采用大颗粒度的模块化设备。由于他们对部署周期有非常高的要求，预制化可以满足他们这一要求。
　　
　　智能化
　　
　　数据中心智能化是指基于云的软件管理平台，实现数据的收集和分析，远程的监控和管理。随着5G，人工智能，物联网的快速发展，数据中心物理基础设施将与电网和IT有更多的交互。我们可以通过产品的互联互通，在本地实现实时的监控和控制，同时，在云端进行数据的存储和分析，将数据转化为有价值的行动，实现预防性维护，从而提高数据中心的可用性。基于云的管理将是未来实现数据中心商业价值提升的关键因素。
　　
　　结语：
　　
　　数据中心的规划建设，离不开这五个“化“。但具体如何灵活巧用，则既是考验硬件，也在考验软件，更是需要多年的经验和总结。施耐德电气根据多年的实战，总结出一套完整流程，将数据中心生命周期拆分为评估、规划、设计、建造、试运行、维护运行监控优化这6个阶段，并逐一提出解决方案，为行业树立了标准。地球从孕育单细胞生物开始，发展为今天旖旎多姿的生态面貌。数据中心的世界或也将由模块化始，最终进化成不可估量的未来数据新世界。

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