當前，數(shù)據(jù)中心已經成為企業(yè)生產系統(tǒng)重要的組成部分，是企業(yè)提升競爭力與運營效率的重要工具。隨著個人信息消費需求、企業(yè)信息化程度的爆炸性提高及大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)的興起，近年來數(shù)據(jù)中心的投資增速飛速增長，規(guī)模日益增大、密度不斷提升，數(shù)據(jù)中心的復雜程度越來越高，據(jù)工信部統(tǒng)計，我國僅在建的1萬機架以上的超大型數(shù)據(jù)中心就有23個。數(shù)據(jù)中心的大型化增加了數(shù)據(jù)中心的建設運營的復雜度與約束，傳統(tǒng)建設模式面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。
當前數(shù)據(jù)中心面臨的挑戰(zhàn)
1)基礎設施無法彈性匹配業(yè)務需求
數(shù)據(jù)中心基礎設施生命周期遠超出IT設備。UPS的壽命大約為10年，空調的壽命約為10-15年，而配電設施更可以達到20年以上，企業(yè)很難預測在此時間內IT系統(tǒng)的業(yè)務需求與發(fā)展。當業(yè)務增長時，基礎設施擴容困難，因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心基礎設施通常采用在規(guī)劃階段采用一次性部署完成的策略，致使初期投資大、負載率低、能耗高、投資回報周期過長。而且傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心工程化的建設方式過程復雜，多個子系統(tǒng)相互耦合，涉及多個施工單位，建設周期長，無法滿足業(yè)務快速上線的需求。當前虛擬化、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術的發(fā)展正帶給IT系統(tǒng)革命性的變化，進一步增加了業(yè)務上線的速度要求及預測未來業(yè)務發(fā)展的難度，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心更加無法適配業(yè)務發(fā)展變化對基礎設施彈性的需求。
2)高能耗大幅侵蝕利潤
電費開支是數(shù)據(jù)中心的長期運營成本，其投入常超出基礎設施的投資。以部署1MWIT設備、PUE為2的數(shù)據(jù)中心為例，其年耗電可達到1752萬kWh，十年的生命周期內耗電就達到1.75億kWh。在全球范圍內，數(shù)據(jù)中心的年耗電量已達3000億度，約占全球總發(fā)電量的1%-2%，相當于1億噸標準煤，對環(huán)境有不可忽視的影響。當前國外數(shù)據(jù)中心的PUE約為1.8，國內大部分數(shù)據(jù)中心PUE在2.2-3.0之間，非IT設備能源消耗過高，巨大的電費支出侵蝕了企業(yè)的利潤，增加了企業(yè)的經濟負擔。
3)管理粗放、運營低效，ROI低
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心更多關心的是供電和空調制冷可靠，只需滿足基本的日常運行需求即可。對于精細化的運營管理不關注，而以粗放、低效的運營方式為主，產生了大量浪費，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)，關鍵數(shù)據(jù)依賴人工巡檢采集，更不用談自動報表與智能分析;②系統(tǒng)缺乏前瞻性的預防措施，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行需求;④資產與資源利用率低，依靠人工優(yōu)化，缺乏識別低
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、人力投入的運營維護方式難以為繼，亟需改變。
4)過度依賴系統(tǒng)冗余保障可靠性與業(yè)務連續(xù)
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的設計為確保物理安全和運行可靠性，僅將基礎設施進行多重冗余設計，缺乏從運營角度保障系統(tǒng)的可靠性。比如，缺乏環(huán)境、設備狀態(tài)與健康程度的實時監(jiān)測，當IT配置發(fā)生變化時，不能及時確認供電與制冷的冗余情況，系統(tǒng)的健康程度無法及時獲得。而依賴冗余保障可靠性的方式也導致實際負載量遠遠低于設計容量，基礎設施低效運行，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)中心僵化的建設模式、高能耗、高投入的運營模式已經無法適應數(shù)據(jù)中心大型化、精益化的趨勢，更難以匹配現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心貫穿于整個規(guī)劃建造過程中多層次、相互依存、分布式、網(wǎng)絡化的特征。數(shù)據(jù)中心的建設運營必須完成從僵化到柔性、從粗放到精細、從依賴人力到依賴流程與工具的轉變，實現(xiàn)以高彈性、高效、高可靠及高度智能化自動化為特征的智慧數(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，按需在線擴展，以保護投資，確保每一分投資的效益最大化。
2)通過使用高效的供電、制冷方式實現(xiàn)非IT設施的節(jié)能，降低PUE，結合綠色IT系統(tǒng)，確保滿足業(yè)務需求的前提下整體能耗最小;并通過自學習、自優(yōu)化能夠協(xié)同數(shù)據(jù)中心內各個系統(tǒng)與部件實現(xiàn)最優(yōu)化狀態(tài)運行，進一步降低能耗與PUE，降低企業(yè)成本。
3)數(shù)字化、使系統(tǒng)可視可管。數(shù)字化實現(xiàn)器件級、部件級、系統(tǒng)級的可量化可感知，讓數(shù)據(jù)中心簡單易管，所有設備信息盡在掌控。
4)智能化實現(xiàn)系統(tǒng)自動管理和維護。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)點眾多，實行單點監(jiān)控，分散管理，導致經驗無法共享，團隊無法復用，使得運維成本成倍上升。這就要求智慧數(shù)據(jù)中心能夠實現(xiàn)統(tǒng)一、智能管理，能夠提供大平臺滿足大容量監(jiān)測的需求，并提供大數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)自動管理和維護。
5)網(wǎng)絡化實現(xiàn)高效運營。智慧數(shù)據(jù)中心趨向于網(wǎng)絡化統(tǒng)一管理，實現(xiàn)分層管理集中監(jiān)控。高效運營主要體現(xiàn)在三方面，節(jié)能降耗，實現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)中心多層級、精細化能耗管理，構建綠色數(shù)據(jù)中心;最佳資產管理，全網(wǎng)資產的全生命周期管理;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)絡化的方式使數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)高彈性、高效、高可靠的目標。這個趨勢和方向已經得到了業(yè)界的廣泛認可，圍繞“智慧”兩個字，國內外眾多涉及數(shù)據(jù)中心基礎設施領域的知名廠商都在悄然進行技術布局。如何結合物聯(lián)網(wǎng)技術，以新型的氣流組織管理理念，使復雜的大型數(shù)據(jù)中心變成如家用電器一樣易管理易維護的產品化設備，一時間成了熱門的話題，甚囂塵上。
與此同時，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，應用標準化的冷、熱通道隔離技術，來快速建設高效、低PUE的模塊化數(shù)據(jù)中心。在土地資源緊缺的國內，尤其是東部，直接照搬他們的經驗顯然未必合適。室內模塊化因更適合多層建筑而逐漸成為國內數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要方向，微模塊類產品在移動、電信、騰訊、世紀互聯(lián)等電信互聯(lián)網(wǎng)巨頭已經廣泛應用，因其靈活性和可預測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，已經開始更進一步，在智慧數(shù)據(jù)中心的大構想下，結合模塊化理念，推出智能微模塊產品。據(jù)知情人士透露，住建部和工信部將會針對數(shù)據(jù)中心行業(yè)起草數(shù)據(jù)中心節(jié)能、檢測、運維等標準草案，同時也在考慮把微模塊，尤其是智能微模塊相關標準納入其中，以提升我國的數(shù)據(jù)中心能源利用和管理效率。
智能微模塊的優(yōu)勢主要還在于以下幾點：
1)設計簡單，部署快速，可實現(xiàn)時間與空間兩個維度按需增長
智能微模塊沿襲和繼承了模塊化數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢，將復雜的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)分解為多個可獨立支撐業(yè)務的標準功能單元，并根據(jù)業(yè)務需要配置不同數(shù)量的模塊，實現(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)中心的基礎上，進一步將傳感器及通訊智能化，可縮短安裝交付周期至3周，支持業(yè)務快速上線，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。在時間維度上，智能微模塊可作為最小復制單元。當業(yè)務增長時，無需過多規(guī)劃、設計即可直接復制，實現(xiàn)按成長付費模式投資，避免一次性投資過多。在空間維度上，對于不同規(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)界最關注的話題，尤其對于金融、互聯(lián)網(wǎng)等領域，無論是何種原因導致的數(shù)據(jù)中心業(yè)務中斷都會給企業(yè)帶來難以接受的巨大損失。智慧微模塊的管理是自動化的，將人力解放的管理，依靠數(shù)字化技術顛覆傳統(tǒng)部件監(jiān)控模式，實現(xiàn)器件級精準管理，讓設備可視、可監(jiān)、可管，讓數(shù)據(jù)中心更簡單，讓運維質量測點和標準更易懂。同時智慧微模塊可以將人為的日常巡檢、隱患預判斷、健康度檢查用傳感器、執(zhí)行器所替代，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內環(huán)境、設備、部件、器件多個層次完善的狀態(tài)獲取，提前評估不同層級的健康狀態(tài)，并在異常時提前發(fā)出告警，實現(xiàn)主動運維和及時備件更換，提升設備壽命進而大大改善整個系統(tǒng)的可靠性。
智能微模塊創(chuàng)新性的提出了前瞻性運維的概念，對易損關鍵部件如電池、電容、空調風扇、水閥等進行實時監(jiān)控，并形成健康度評估數(shù)據(jù)。以電池為例，通過監(jiān)控電池的內阻、溫度、電壓、電流等關鍵數(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，給出告警并采取隔離措施。除此之外，還會結合出廠特性參數(shù)、歷史充放電數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中心整網(wǎng)維護數(shù)據(jù)等相關數(shù)據(jù)，進行深度分析，見微知著，從細微的變化預測出可能存在的故障單體，并給出針對性預防措施。再比如UPS內部關鍵器件母線電容，可以通過實時在線的監(jiān)測主動感知其健康度，避免突然失效導致設備宕機，將事后被動響應改為主動運維。
智能微模塊結合傳感器與大數(shù)據(jù)分析技術，將傳統(tǒng)的故障維護變?yōu)榱斯收项A測、前瞻性維護。這些措施將極大的提高數(shù)據(jù)中心可靠性。
3)可實現(xiàn)高效運營的智能管理系統(tǒng)
智慧微模塊同時能夠提供高效運營，智慧數(shù)據(jù)中心的高效運營主要是實現(xiàn)三個最佳：最佳綠色數(shù)據(jù)中心，最佳資產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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心多層級、精細化能耗管理，通過多種報表精確定位能源額外損耗點，基于大數(shù)據(jù)分析，輸出節(jié)能優(yōu)化方案，構建綠色數(shù)據(jù)中心。以空調為例，傳統(tǒng)模式下，數(shù)據(jù)中心單個精密空調都是通過自身的出/回風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都是由統(tǒng)一智能控制器作為“將軍”，結合眾多溫度傳感器構成的溫濕度場情況來發(fā)布指令。少數(shù)廠商更甚一籌，通過智能微模塊內部的溫度傳感器和服務器、存儲自身獲得的芯片溫度疊加成“溫濕度天網(wǎng)”，生成實時的溫濕度場圖。可精準定位潛在過冷/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運行的惡劣情況，據(jù)稱同等硬件設施情況下可以再降低PUE0.07到0.15，對于我國大部分無法應用自然冷卻技術的區(qū)域，將會是很大的福音。
在供電層面，智能微模塊通過內置模塊化UPS，結合IT業(yè)務量迅速匹配最佳供電效率點，UPS效率可持續(xù)保持在96%左右，而不會出現(xiàn)低載低效的情況。同時，智能微模塊的集成智能控制器通過和IT設備層保持通訊，可手動或自動下達指令對運行業(yè)務進行必要的遷移，提升設備利用率，關閉部分區(qū)域空閑設備，最高可減少耗電80%以上。
最佳資產管理是對于全網(wǎng)資產的生命周期管理，從資產自動入庫，到資產變更信息同步，再到資產日常維護，最后到資產生命周期結束，通過標準化的ITIL流程管理機制，實現(xiàn)資產信息的閉環(huán)管理，保證數(shù)據(jù)及時刷新，及時管理。同時基于設備生命周期的精確監(jiān)控，幫助制定資產維護計劃，在維護計劃內幫助客戶實現(xiàn)主動預警，在執(zhí)行維護計劃過程中，依靠大數(shù)據(jù)分析，動態(tài)調整維護計劃，按照當前實際情況輸出優(yōu)化方案，構建最佳資產管理功能。
最佳容量匹配是對數(shù)據(jù)中心配電、制冷、空間的實時監(jiān)控，從大樓級容量到機柜級容量，實現(xiàn)精確管理。通過歷史運行數(shù)據(jù)分析，對實際需求進行準確估測，減少實際需求與潛在需求間的余量，實現(xiàn)電源、制冷與負載間的匹配。基于最佳機位匹配算法，全面考慮供電、散熱、U空間、端口的匹配能力,使用whatif的模擬測試方法，分析和測試發(fā)生變更可能產生的影響，從而已裝機的供電、制冷系統(tǒng)中獲得最佳的機柜供給，最大化的使用裝機容量。智能微模塊中，容量管理以實際的配置以及配置的變更為基礎，通過測量、分析與評估，給出問題改進建議以及可用性分析報告，促進數(shù)據(jù)中心容量最優(yōu)化部署。
智能微模塊在傳統(tǒng)微模塊的基礎上，融合了物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字技術與信息技術，制冷、供電、結構系統(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，并從基礎設施、IT設施層多個層面進行綜合分析和優(yōu)化，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心確實更為簡單、高效、可靠，有著極大的優(yōu)勢。
總結
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)中心由僵化的結構、低效的管理與運營，向具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化特征的智慧數(shù)據(jù)中心轉變，以實現(xiàn)投資效益與運營效率的最大化，無疑是大勢所趨。而智能微模塊作為智慧數(shù)據(jù)中心的載體，正是實現(xiàn)這種美好轉變的最佳選擇，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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