劍橋大學(xué)在2014年投資2000萬英鎊建設(shè)了一個(gè)新的綜合性數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)取代了該大學(xué)多個(gè)不同的數(shù)據(jù)中心設(shè)施，并大幅度減少劍橋大學(xué)的碳足跡，同時(shí)擴(kuò)大其技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢。

劍橋大學(xué)的多用戶數(shù)據(jù)中心采用了一種高效的“冷凍水”混合冷卻系統(tǒng)，預(yù)計(jì)將減少電力消耗，同時(shí)與2013年相比，減少了10%的碳排放量。劍橋大學(xué)在2020年減少34%的與能源相關(guān)的排放量，這意味著向其既定的目標(biāo)邁出了重要一步。

　　劍橋大學(xué)西劍橋數(shù)據(jù)中心

合并擊敗更新

建設(shè)該數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目始于一個(gè)艱難的決定。劍橋大學(xué)有很多部門，各自運(yùn)行自己的服務(wù)器，并使用大學(xué)的信息服務(wù)。劍橋大學(xué)還進(jìn)行了一個(gè)高性能計(jì)算服務(wù)（HPCS）的研究，2014年成為教科文組織統(tǒng)計(jì)研究所的一部分。該大學(xué)還擁有劍橋評(píng)估、國際服務(wù)、管理三個(gè)考試委員會(huì)，以及劍橋大學(xué)學(xué)術(shù)出版社。

劍橋大學(xué)所有這些部門有著各自不同的計(jì)算資源，其中一些陳舊老化。而不是試圖將所有不同的IT資源分開，機(jī)構(gòu)決定形成一個(gè)合作伙伴關(guān)系，并建設(shè)一個(gè)定制的數(shù)據(jù)中心，可以在未來的幾年里最終支持劍橋所有部門的計(jì)算需求、學(xué)習(xí)和研究。

劍橋大學(xué)各部門的合作伙伴委托奧雅納工程顧問公司，提供環(huán)保、土木、結(jié)構(gòu)和巖土工程，以及信息和通信技術(shù)咨詢。而與奧雅納公司合作的還有戴維斯蘭登公司和TTSP建筑公司。

該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)建成，并于2014年7月交付使用，并在2014和2015年期間，將工作負(fù)載遷移到該數(shù)據(jù)中心，劍橋西數(shù)據(jù)中心將服務(wù)于大學(xué)信息服務(wù)（UIS）部門的當(dāng)前和未來的需求，提供用戶界面、機(jī)構(gòu)所管理的IT基礎(chǔ)架構(gòu)和高性能計(jì)算（HPC）服務(wù)，以支持大學(xué)各部門的研究活動(dòng)，以及劍橋大學(xué)的管理需求評(píng)估。并且計(jì)劃在未來將劍橋大學(xué)出版社遷入劍橋評(píng)估數(shù)據(jù)大廳。

　　劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心的高效散熱技術(shù)

多樣化的冷卻需求

這三個(gè)用戶群體有不同的要求，需要不同數(shù)量的IT負(fù)載，為了提供深入研究為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，其IT負(fù)載從每機(jī)架3.5kW低功率密度到每機(jī)架30kW高功率密度不等。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法會(huì)為了三個(gè)主要類型的IT負(fù)載使用三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)中心設(shè)施，但該數(shù)據(jù)中心采用新興技術(shù)，使這些能夠在一個(gè)單一的系統(tǒng)使用。

“早期的設(shè)計(jì)決定了ASHRAEA2對(duì)所有三種類型用戶有著提供冷卻的潛力，這取決于高效的設(shè)計(jì)。”大學(xué)信息服務(wù)（UIS）部門主管馬丁·貝拉米在有關(guān)網(wǎng)站發(fā)表文章中表示。低密度區(qū)使用熱通道氣流遏制系統(tǒng)和普通計(jì)算機(jī)房空氣處理系統(tǒng)（CRAH），而對(duì)于具有較高的IT密度的高性能計(jì)算領(lǐng)域，則采用背機(jī)架背靠背的冷卻系統(tǒng)。

該數(shù)據(jù)中心設(shè)施利用一個(gè)單一的冷卻系統(tǒng)，采用來自外部空氣（100%自然冷卻系統(tǒng)）進(jìn)行冷卻。大學(xué)信息服務(wù)（UIS）部門指出，一些數(shù)據(jù)中心這么做會(huì)被人們認(rèn)為這是一個(gè)勇敢的決定，但該系統(tǒng)的好處將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)險(xiǎn)。“我們對(duì)許多冷卻技術(shù)和方法進(jìn)行了探討，其中包括全空氣間接蒸發(fā)系統(tǒng)。”UIS部門表示，“為了達(dá)到劍橋大學(xué)的目標(biāo)，很明顯，我們的數(shù)據(jù)中心的解決方案需要超越采用全空氣蒸發(fā)冷卻的能力。”

該系統(tǒng)采用冷卻水而不是采用壓縮機(jī)冷卻，蒸發(fā)冷卻的所有好處是不使用冷卻器。為了滿足HPC用戶的需求，冷卻水通過back-of-rack機(jī)架冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。該系統(tǒng)采用的是當(dāng)?shù)毓?yīng)商Coldlogik公司的設(shè)備，并經(jīng)過測試之后選擇的。

該冷卻系統(tǒng)采用了冷卻水溫度浮動(dòng)與控制系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)中心的工作溫度保持在最有效的設(shè)置值，同時(shí)將供氣溫度保持在ASHRAE容許范圍內(nèi)。按照最新的ASHRAE建議，數(shù)據(jù)中心溫度可以推薦的范圍上下浮動(dòng)1-2度。劍橋大學(xué)堅(jiān)持使用水冷空壓機(jī)系統(tǒng)，即使是高性能計(jì)算負(fù)載。當(dāng)外面的空氣太熱的時(shí)候，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心將需要DX壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻。

該系統(tǒng)將在炎熱的時(shí)段使用更多的電力，因?yàn)槭褂么罅康娘L(fēng)扇降溫，但這已經(jīng)在設(shè)計(jì)考慮到了。

該數(shù)據(jù)中心采用艾默生TrellisDCIM解決方案進(jìn)行管理。

　　劍橋大學(xué)采用效率高達(dá)99%的UPS供電系統(tǒng)

兩個(gè)POP和雙電源

該中心有兩個(gè)獨(dú)立的通信路由存在點(diǎn)（POP），并具有來自英國電力網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)單獨(dú)的變電站11000V的雙路電源，并配備一個(gè)3150kVA變壓器。該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)其供應(yīng)商獲得了2200kVA的初始容量，另外還可以增加3000kVA。

其備用電源來自三個(gè)容量為1100kVA發(fā)電機(jī)組，采用的是N+1配置，因此只需要兩臺(tái)發(fā)電機(jī)就可以提供足夠的備用電源。部署的發(fā)電機(jī)組有足夠的燃料，可以運(yùn)行72小時(shí)。該冷卻系統(tǒng)也采用了N+1冗余配置：有三個(gè)混合冷卻塔，只有其中只需要兩個(gè)正常運(yùn)行就可。

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用三臺(tái)1000kVA的模塊化UPS（配置為n+1），每一個(gè)都具有5個(gè)智能控制的200kVA功率模塊，其電源效率達(dá)到了98％。有兩個(gè)單獨(dú)的A和B饋送給每個(gè)機(jī)柜，并通過架空軌道母線系統(tǒng)交付的智能計(jì)量柜電源插板。

　　劍橋大學(xué)低密度數(shù)據(jù)大廳

數(shù)據(jù)中心的四個(gè)數(shù)據(jù)大廳

該數(shù)據(jù)中心是一個(gè)新的兩層樓，有四個(gè)數(shù)據(jù)大廳。1號(hào)大廳容納的是HPC系統(tǒng)，具有900kW的高密度IT負(fù)載，多達(dá)96機(jī)柜；2號(hào)大廳為劍橋大學(xué)評(píng)估需求的201kW負(fù)載；而3號(hào)大廳則是容量為240kW的大學(xué)信息服務(wù)UIS部門的服務(wù)器。4號(hào)大廳沒有部署設(shè)備，計(jì)劃在未來的增長時(shí)可以添加40個(gè)到50個(gè)機(jī)架。

這個(gè)建筑還建設(shè)了一個(gè)操作室，安全辦公室和會(huì)議室的空間。房屋內(nèi)具有全天候安全保障，具有廣泛的內(nèi)部和外部的視頻監(jiān)控。訪問數(shù)據(jù)的大廳由“星際迷航”一樣的防尾隨的門禁控制，并在地板上部署內(nèi)置秤。一旦有人員出現(xiàn)在數(shù)據(jù)大廳，智能鑰匙柜將會(huì)監(jiān)控和控制所使用人的鑰匙。

總體而言，該數(shù)據(jù)中心的能源使用效率（PUE）預(yù)計(jì)為1.2，其PUE接近像谷歌公司和Facebook公司這樣的整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的供應(yīng)商。這與以前的數(shù)據(jù)中心相比，有了很大的改善了，并降低了劍橋大學(xué)10的％碳排放量。

　　劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心安全密鑰訪問

用戶驗(yàn)收

為了獲得成功，數(shù)據(jù)中心必須說服潛在的用戶：每個(gè)大學(xué)的部門（物理、化學(xué)等）仍然可以自由地運(yùn)行自己的服務(wù)器，但他們都將工作負(fù)載遷移到共享數(shù)據(jù)中心，以節(jié)省資金，并得到改進(jìn)服務(wù)。九個(gè)月后，該數(shù)據(jù)中心被加載到26％的容量，其計(jì)算出的能源帳單將每年節(jié)約一百萬英鎊，并減少了40％的碳排放量。

獲得該項(xiàng)目的中央資金可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，但該團(tuán)隊(duì)使用所設(shè)計(jì)的效率水平證明，搬遷設(shè)備到數(shù)據(jù)中心，其節(jié)省的水電費(fèi)相當(dāng)于或略高于數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行成本。而劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心凈成本實(shí)際上為零，而數(shù)據(jù)中心也有顯著擴(kuò)張潛力。例如在HPC領(lǐng)域，相比以前的空間，HPC的處理能力提高了300％。

除了節(jié)省電力，各個(gè)相關(guān)部門也可以騰出空間。他們以前進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的空間，可以更多地提供給教學(xué)或進(jìn)行更多的研究，這增加了額外的效益。

盡管如此，一些潛在的用戶們關(guān)注其增加的工作溫度可能會(huì)導(dǎo)致硬件的故障率增加，但UIS部門提供了可靠數(shù)據(jù)，證明了其硬件可靠性的降低影響可以忽略不計(jì)。

劍橋大學(xué)認(rèn)為，在選擇了水冷空壓機(jī)系統(tǒng)之后，并完全遵循ASHRAE指導(dǎo)方針，未來的IT系統(tǒng)將會(huì)有足夠的信心應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)。

數(shù)據(jù)中心經(jīng)理伊恩·塔斯克說：“西劍橋數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目為劍橋大學(xué)引進(jìn)了一個(gè)最新的節(jié)能技術(shù)，其成功應(yīng)用將會(huì)被其他高等教育機(jī)構(gòu)效仿。”