IT決策是如何影響數據中心:相互了解的重要性

責任編輯：editor004 作者：CC編譯 |來源：企業網D1Net 2017-07-31 10:39:45 本文摘自：機房360

通常在數據中心管理范圍內的，圍繞IT做出的決策與行動會潛移默化的對數據中心環境設施，以及運行成本都會產生深遠影響。通過了解這些關系,IT與數據中心管理，形成一套對雙方產生正面影響，相互促進發展的管理方法，從而有效提高雙方運營效率，更好地彼此的運營中出現的矛盾。

重點思考與調查結果:

指定高ΔT服務器與低ΔT服務器: 更高的溫度上升(ΔT)意味著冷卻時每千瓦風量的減少。這導致較低的總調節氣流速率和較少的風扇能量，降低運營成本。歷史上，刀片服務器具有比1U-3U機架式服務器更高的ΔT，盡管一些較新的能源之星服務器正在縮小差距。

(備注：ΔT：溫度的變化量)

指定A1，A2，A3或A4服務器：

不同級別的服務器在不同的最高溫度下運行，從而擁有更多自然冷卻時間，降低運營成本。

前送風后回風的設備：

由于沒有做冷熱通道隔離，因此，需要將空調送風溫度設定值降低并需要更大的氣流，從而降低冗余，導致運營費用增加。

磁帶存儲的溫度變化最大值可能會限制某些氣候區域的自然冷卻時間。

制冷單元溫度設定值：

IT設備允許最高進風溫度值與進入數據中心自身設定溫度值的差異。

氣流遏制系統:

如果沒有做氣流遏制系統，將會產生其它氣流，同時降低制冷單元設定溫度，提高運營成本。

采用氣流組織管理：

氣流管理最佳做法可以減少所需的氣流量，并允許提高冷卻單元溫度設定值，降低風機成本，降低機組風扇成本，并增加自然冷卻時間。

討論這些的最終目的是在IT和設局中心設施之間達成協議，了解這些決策如何影響另一方。為了確保數據中心的效率優化，IT團隊與數據中心需要共同合作了解上述，將會更詳盡的了解彼IT對數據中心環境的影響。

背景：

服務器，存儲和電信硬件，應用程序，維護虛擬設備正常運行，管理硬件和服務提供商，以及超越業務戰略層面的事務和存儲容量需求預測等，這些設備運行都有賴于IT管理; 然而，事實證明，大部分傳統、普遍的理解，管理這些設備都依賴于設備自身效率與能力，同時依賴于數據中心基礎設施的優化。

由于這些原因，我們建議，將許多關于這些方面的決策、日常運維與新空間設備管理、建筑工程一起進行，從而降低未來可能發生的潛在隱患，具備應對競爭的優勢、為數據中心與IT設備正常運行提供保障。

本文將探討一些在數據中心常見的IT管理方面的問題，這些問題對于數據中心設備效率與建筑架構的影響。這篇文章讓我們意識到，IT管理與數據中心設備管理有很多地方都是交錯重疊的。

事實上，這需要IT專業人員和數據中心設施經理積極溝通，優化數據中心能效。

第1部分:指定高ΔT服務器與低符號ΔT服務器

通常與刀片相關的較高的ΔT可以減少冷卻每千瓦的氣流量。這導致較低的總調節氣流速率和較少的風扇能量，降低運營成本。

指定數據中心的計算機設備可能在表面上似乎是最基本的IT活動之一，但也可能對數據中心機械設備和操作數據中心的整體成本產生深遠的影響。

計算機服務器和相關設備的各種決策有許多方面對于將部署數據中心都有一定的影響，與此同時，這些方面都對基礎設施的效率有一定程度的影響(指定傳統的離散服務器或刀片服務器只是其中一個決定)。

IT決策過程通常可能側重于哪種類型的服務器可能最有助于虛擬化或應用程序隔離，或者可能為更高的事務速度提供更輕松的技術刷新路徑，或者也許權衡I / O擴展可擴展性與原始計算能力的重要性; 此外，對數據中心總體架構的影響也應成為該決策過程的一部分。

q = Cp x W x ΔT q(風量) =比熱(Cp)x重量(W)x容器允許溫升(ΔTc)

其中q =傳遞的熱量

Cp =空氣比熱

ΔT=空氣溫度上升

W =質量流量

當我們將我們舒適的熟悉區域的條件歸一化時，這種關系描述為：

　　其中CFM =每分鐘氣流的立方英尺

在具有1600臺刀片(100個機箱)的數據中心中，服務器將消耗45,140 CFM的冷藏空氣(100 X 451.4)，而不是具有1000臺比薩盒服務器的數據中心，這將消耗79,000 CFM的冷藏空氣。

這種氣流消耗差異有幾個影響。

首先，在具有較高ΔT計算機設備的數據中心中，將有一個顯著的冷卻單元風扇節能。例如，如果我們指定了能夠提供17,000 CFM能力的(CRAH)，則需要5臺CRAH才能達到79,000 CFM要求.當然，這五臺CRAH將顯著超過下一個較高ΔT數據中心的氣流需求，但風扇法則意味著可以實現比直線性關系中預期的更大的能量節省。

這些關系由等式描述：

因此，在100%的風扇速度下，100%的額定風量被輸送，而在50%的風扇速度下，額定風量的50%被交付。同樣，在100%的風扇速度下，100%的額定風扇能量被消耗，但是在風扇速度為50%時，僅消耗額定風扇能量的12.5%，即(1/2)3 = 1/8，或.125。

為了討論起見，我們假設這個例子中的總重30噸CRAH，約有12HP的額定功率，電機功率為9kW。五臺CRAH可以生產85,000 CFM(5 X 17,000=85000CFM)，但實際只需要79,000 CFM，因此可變風量風扇(變頻驅動器[VFD]或電子換向[EC或“插頭”]風扇)的轉動可以降至93%，或每臺只需要15,800 CFM，以滿足服務器要求。在這個流量或轉速級別，每臺CRAH實際功率為7.2kW：

93%3= 80%

80% of 9kW = 7.2kW

因此，每年五臺CRAH需要運行8760小時，刀片數據中心每小時需要59,000千瓦的制冷功率，比薩盒服務器數據中心每小時需要315,360千瓦的制冷功率，或者在通過數據中心采用低功耗服務節約能耗81%，使服務器具有較高的ΔT。

(備注：比薩盒服務器(pizza box server)：該服務器由眾多精簡版的核心組成，這些機器甚至更有能力處理更高的吞吐率，因此會備受矚目，成為比薩盒服務器(pizza box server)的主要替代者——那歸功于它們的價格更合理，功耗更低。

雖然這樣的“A對B”的比較對于說明相對差異很有用，但這種比較是一種假設假設而不是現實。事實上，在這種情況下更有可能的是，可能會為比薩盒數據中心部署六臺30噸的CRAH單元，實現N + 1冗余模式，其中四臺相同的CRAH將提供制冷，2臺備用，使其具有較高的ΔT設備。

在這種情況下，TCO(總體擁有成本)計算將包括購買額外的兩臺CRAH的差額，以及每年的能耗，每個技術更新周期或者數據中心生命周期，無論采用哪個標準都與商業模式有關。

注意：注意:這個容量計劃完全是假設的，只是為了在兩個服務器設備場景之間建立一個相對的差異。在實際運行中，如本文后面將要討論的那樣，可能需要5臺CRAH或者多達12臺CRAH分配單元，來滿足多臺服務器對風量()79,000 CFM)或者對更高的需求。當然，這取決于數據中心設計的有效性，盡可能將旁路氣流與再循環氣流控制到最低。

通過相同的方法，具有同樣的IT kW負載的刀片服務器數據中心僅需要45,140CFM風量，因此每臺CRAH風機的轉速可降低53%的RPM(每分鐘轉數)，使得每臺設備的功率僅為1.35kW。

除了直接影響在數據中心產生與移動冷卻氣流所需的能量之外，決定是否采用刀片服務器或比薩盒服務器，這一決定，也可能對節能裝置或自然冷卻設備的性能產生一定影響。

自然冷卻在本文后面會有更為詳細地討論，但為了討論的目的，我們考慮一個空側節能裝置和在數據中心設定送風溫度68°F(20攝氏度)。

一旦設定數據中心送風溫度后，只要室外環境溫度低于68°F(20攝氏度)，就可以利用室外空氣來對數據中心進行冷卻，節省從數據中心空氣中除去熱量并將冷空氣返回到數據中心所需的能量。除了為數據中心的IT設備供電所需的能源之外，數據中心運營費用最大一項就是對冷卻系統的運維，無論是集中式冷水機組還是通過下送風的DX CRAC，對它們的運維都將是一筆不小的費用。

當環境條件處于或低于所需的送風溫度時，除了消除這種機械設備費用，每當環境條件低于數據中心回風溫度時，這些機械冷卻成本的或多或少會降低一些。

因此，在當前的示例中，只要外部環境條件低于88°F(31攝氏度)，并且只要外部環境溫度低于刀片服務器數據中心溫度，披薩盒服務器數據中心將有一些部分自然冷卻的優點 103°F(39.4攝氏度)(分別為68 + 20和68 + 35)。

圖表1表明，額外的部分自然冷卻時間的這個值將會根據數據中心的位置以及操作設定點的不同，會產生很大差異。

對不同服務器ΔT的部分自由冷卻時間進行比較