當前的數字化服務的消費方式迫使IT企業亟待調整其數據中心的部署。而其中的重點無疑是降低通信延遲和帶寬成本。

將“微”數據中心分配到更靠近利用點的地方，有助于降低來自云端和其他遠程數據中心的延遲和成本。

在本文中，我們將幫助廣大讀者諸君深入了解關于未來的數據中心管理的第一大步驟，其中包括：

微數據中心將如何利用現有的IT基礎設施;

較之傳統架構，這種架構將如何幫助IT企業降低42%的資本支出;

關于單機架微數據中心的相關介紹

當下，包括物聯網(IoT)和內容分發網絡(CDN)在內的幾大IT趨勢正在推動著近一步降低通信延遲和帶寬成本的需求。將“微”數據中心分配到更接近利用點的方案有助于降低云或其他遠程數據中心的延遲和成本。而且，除了較少的延遲要求，這種分布式數據中心架構還提供了適用于任何小型數據中心的物理基礎架構的優勢。

伴隨著當前的移動設備的迅速普及，以及我們在家里、辦公室以及其他環境對于無數的應用程序的廣泛使用，使得日益增長的數字化業務的消費正在改變企業數據中心的部署方式。而隨著這些服務對于數據中心的需求越來越多，數據需要更長的時間才能到達目的地。一般而言，距離數據中心越遠，提供數字業務所需的時間就越長，帶寬成本也就越高。更靠近使用點的數據中心稱為邊緣計算。這方面的一個例子便是EdgeConneX公司，這是一家在網絡邊緣部署托管數據中心，以幫助客戶減少延遲和帶寬成本的公司。

在本文中，我們將幫助廣大讀者朋友們捋清為什么說：較之諸如服務器機房和傳統數據中心等其他替代方案，微數據中心才是最適合支持邊緣計算的方案。首先，我們將為您介紹企業采用微數據中心的驅動因素;接著，我們將討論促使單一機架微數據中心成為可能的IT技術;然后我們還將重點探討微型數據中心(僅限物理基礎設施)較之集中式數據中心的資本成本優勢;最后，我們將提出一個未來的微數據中心架構，其或將取代傳統企業數據中心的某些應用程序。當然，微數據中心也是企業分支機構環境的有效解決方案。

在本文中，我們將單一機架微數據中心(見圖1)定義為一個獨立的安全計算環境，包括運行應用程序所需的所有存儲、進程和網絡。它們在一個外殼中傳輸，并包含所有必要的電源、冷卻、安全和相關的管理工具(DCIM)。微數據中心在工廠環境中進行組裝和測試。

　　圖1 微數據中心的示例

微數據中心的驅動因素

當前，較之諸如服務器機房和傳統數據中心等其他替代方案，有四大主要的驅動因素推動了微數據中心在企業中的采用，以便支持邊緣計算應用程序。如下，我們將就這四大主要的驅動因素分別進行討論：

可擴展性

部署速度

可靠性

外包到云端和托管環境

1、可擴展性

可擴展性是通過僅在需要時支付所需資源來節約資本的一種策略。這一策略是基于從2000年代初的互聯網泡沫中所吸取的教訓。彼時，超大型數據中心都是為未實現的預期IT負載而構建的。隨著更多計算需求的增長，微型數據中心可以更容易地適應IT設備的增長。一旦完全利用，另一微型數據中心將被部署在相同或不同的設施中，這取決于電氣設備、空間和帶寬容量的可用性。與傳統的“構建式(stick-built)”專用數據中心相比，它們的標準化、預制的屬性以及更小的kW增量基本上使之成為了高度可擴展的解決方案。

2、部署速度

一些企業遇到需要快速部署計算解決方案的情況。而由于微型數據中心是一套完整的物理基礎設施解決方案(包括IT設備，有時還包括軟件)，故而與傳統的數據中心或服務器機房相比，使得顯著的減少項目的時間變得可行。這是因為微數據中心不需要設計、指定、采購和整合一組不同的組件。您企業部署微型數據中心的速度很大程度上取決于其標準化的程度。微型數據中心越標準化，就越有可能成為庫存項目。然而，隨著微型數據中心的千瓦容量的增加，考慮到更高的承載成本，其成為庫存項目的可能性就越小。更大的IT部署(例如1MW)仍然需要專用或托管數據中心。不過，與傳統的數據中心或服務器機房相比，微型數據中心的部署總是更快。在某些情況下，配置工具(見圖2)允許企業用戶將電源、安全和IT設備更改為密閉機箱來快速輕松地自定義標準解決方案。基于規則的配置引擎應檢查組件之間的不兼容性，并可以在配置完成后創建訂單。

　　圖2 微數據中心配置工具示例

3、可靠性

一般來說，數據中心的可靠性會受到其關鍵系統的定制程度的影響。這就是為什么標準化的汽車要比定制化的車輛更可靠，成本更低的原因所在了。雖然較大的數據中心可以標準化，但針對較小規模的數據中心實施標準化更容易也更實際。這是微數據中心關鍵的可靠性優勢。

設計人員提高傳統數據中心可靠性的一個方法是添加冗余系統。當通過諸如邊緣計算進行地理區域分配時，數據中心還可以通過使用自動化工作負載鏡像和業務流程來獲得地理冗余可靠性方面的改進。這類似于在全國各地分配RAID陣列的存儲驅動器，并在任何驅動器出現故障的情況下使用軟件恢復數據。在數據中心方面，虛擬機及其數據的保存方式大致相同。數據中心的規模越小，數據中心陣列的分布范圍就越廣，彈性也就越大。這是微數據中心的另一大關鍵的可靠性優勢。

4、外包到和托管環境

對于那些決定將其IT設備從本地數據中心遷移到托管設施或決定將應用程序外包給云服務提供商的企業首席信息官們仍然在企業和分支機構中留有一定數量的IT設備。在這些情況下，微數據中心是理想的選擇，以支持這種IT設備，因為其占地面積小，并且能夠被放置在開放式辦公區域。這樣就可以將現有的數據中心或服務器機房的空間轉換為辦公空間，或者將其租出去。例如，圖3中的機柜可能被誤認為是辦公室的家具，但實際上這是辦公環境中的微型數據中心。

　　圖3辦公室環境中的微數據中心示例

IT推動因素

當前，有三大主要信息技術推動了企業用戶對于微數據中心的采用。如上所述，部署微數據中心的驅動因素是獨立的IT推動者。我們將簡要介紹這些技術，并描述它們是如何幫助IT企業簡化或降低微數據中心的部署成本的：

超融合IT

壓縮

虛擬化

1、超融合IT

如果微型數據中心部署了不同的IT部件(即服務器、存儲陣列、網絡交換機、管理軟件、互連纜線等)，則所有這些部件的集成將限制微數據中心的“部署速度”方面的優勢。

在基本層面上，超融合IT指的是將計算(即處理器)、存儲(即硬盤驅動器)和網絡資源集成整合到單一的打包(即，機架、機箱)中。當所有這些部件都作為單一解決方案集成整合時，您企業可以提高整個微型數據中心的部署速度。此外，IT可靠性也獲得了提高，并且在一定程度上減少了占用的物理空間量，因為融合堆棧被設計為從頭開始的單一解決方案。

2、壓縮

雖然超融合IT中有一定程度的壓縮，但我們在這里所提到的壓縮則是IT設備技術改進的結果。例如，晶體管尺寸的持續降低已經降低了IT設備中芯片的尺寸，同時提高了性能。數據存儲也出現了顯著的壓縮，特別是隨著固態驅動器的出現。所有這一切的壓縮，同時提高了性能，使得當前的單機架服務器就能夠處理8年前13臺服務器所能夠處理的相同的IT工作負載。

3、虛擬化

雖然壓縮使得將13臺機架設備整合到一臺單一的機架成為了可能，但虛擬化技術則使得管理員們得以能夠在各種工作負載之間利用所有計算能力。虛擬化可以涉及到服務器、存儲和網絡。而且，這是所有三者的抽象，允許地理上分布在各處的微數據中心能夠作為單個物理數據中心。

資本成本優勢

較之建造一處傳統的集中式數據中心，建造微型數據中心最大的資本支出優勢在于其通常可以從建筑物現有的物理基礎設施中運行。在許多情況下，現有建筑物具有來自公用供電和應急發電機的備用電力，以支持微型數據中心。換句話說，微型數據中心可以利用設備功率(例如接電裝置)，冷卻(例如冷卻器)以及核心和殼體結構中的“沉沒成本”，使其與建立一處新的數據中心相比，較少的資本密集。

微數據中心還有一些稅收優惠。由于它們通常被視為“商業設備”，而不是“建筑物改進”，所以它們可以在較短的使用壽命內折舊貶值。

1、分析方法

我們對微數據中心部署的數據中心架構進行了資本成本分析，并將其與傳統的集中式數據中心進行了比較。對于這種分析，我們使用了與圖4所示的數據中心資本成本計算器交易工具相同的數據中心資本支出模型。該工具估計數據中心中每個子系統的材料，人工和設計的資本成本。對于集中式的傳統數據中心，我們使用了工具結果部分所示的數據中心成本價值。我們將傳統的數據中心與分布在各種建筑中的200處微型數據中心(單機架5 kW /機架)進行了比較。請注意，這并不意味著您企業將需要200棟建筑，因為您完全可以將一臺以上的微型數據中心安裝在單一建筑中。

微數據中心的資本成本是基于當今市場上可用的微數據中心估算的。對于微型數據中心，我們排除了建筑物中通常存在的子系統的資本成本(材料、人力和設計)(沉沒成本)。這些子系統包括核心和外殼，高架地板，開關柜和發電機。

　　圖4 用于估算傳統的數據中心資本支出的數據中心資本成本計算模型

2、假設

下表1提供了資本成本分析中所使用的相關假設。 “環境與安全”成本部分包括攝像頭、溫度、濕度和煙霧傳感器。圖4所示的投入為傳統資本成本中包含的內容提供了其他細節。

該分析還假設在傳統數據中心中運行的應用程序可以通過互連的廣域網(WAN)跨多處微數據中心進行分區。這種“邏輯”數據中心由于超融合的基礎設施和各處微數據中心之間的低延遲鏈路而上升。有些應用程序可能與此類型的架構不兼容。我們在后文中討論這種類型的架構的可能性。

表1傳統與微數據中心資本支出分析的假設

　　3、發現

建造一處IT負載為1MW的集中式數據中心的資本費用為698萬美元，或6.98美元/瓦。200臺5kW的微型數據中心的資本開支為405萬美元，即4.05美元/瓦。微型數據中心比每瓦數據中心節省42%。請注意，如果從傳統和微型數據中心移除滅火裝置，則總體的資金節約將增加至48%。這是因為傳統數據中心的預動噴水滅火系統成本明顯低于微數據中心所采用的NOVEC清潔系統。

微型數據中心的UPS具有比傳統數據中心更多的總UPS容量。當構建單一的1兆瓦的數據中心時，UPS通常超過IT容量的1.2倍。然而，當UPS分布在200臺機架上時，1.2倍的尺寸因素將導致一臺6 kW的UPS，這可能不夠。由于負載分集效應，分布式架構中的UPS容量應稍高一些，以適應偶爾的機架密度高于5 kW /機架的平均值。在這個分析中，我們使用了8 kW的UPS。分集效應一般是分布式架構的缺點之一。盡管有這個缺點，分布式架構比傳統的數據中心具有高度可擴展性的優勢。

微數據中心本身就是可擴展的，因為企業只有在需要的時候才能全面部署。在這種分析的情況下，我們可以一次部署5 kW。這種“現收現付”的模式節省了現金流，故而在企業分支機構的部署中尤其有用。

未來的微數據中心架構

超融合基礎架構及其管理軟件使得軟件定義數據中心(SDDC)的概念更容易實現。

本質上，SDDC為互聯網巨頭和一般性的企業帶來了一些益處。微數據中心通過在不同的地理位置分配計算、存儲和網絡資源，使SDDC概念進一步得到了發展，而不是將所有IT設備安置在一處單一的集中式數據中心。

跨多處數據中心管理工作負載的這一概念并不是什么新概念，其早就已經由包括亞馬遜和谷歌在內的幾家大型云服務提供商所使用了。然而，將SDDC應用于分布式微數據中心，并將其作為單個邏輯數據中心管理的想法對于不具備互聯網巨頭這樣大的規模的一般企業來說則是新的。這種分布式計算的一個例子是Qarnot Computing公司。該公司在分布式微數據中心處理信息，并利用微型數據中心的余熱來為住宅供暖。

如上述分析所示，該數據中心架構具備幫助企業節省重大資本費用的潛在優勢。其另一大優點是專門用于存儲、網絡和計算的專業IT管理員的運營費用較低。超融合基礎架構將這三種資源抽象為單個硬件堆棧，以消除每個資源的專用硬件設備。所有的分布式數據中心作為一處單一的數據中心，提供IT服務的一個類似的效用。

未來數據中心架構的一個主要未知和風險是網絡延遲為分布式微數據中心所帶來的影響。谷歌在其數據中心之間使用專用的“非公開”光纖鏈路，以允許數據流之間的數據流傳輸。這對于一般的企業來說成本高昂，因此，微數據中心之間的聯系將需要使用“公共”WAN連接，并為其支持的應用程序提供足夠的帶寬。

部署方法

您企業可以通過三種基本方式來部署小型數據中心：

1、通過指定，購買和組裝各個零件，從頭開始構建

2、使用預配置的解決方案構建，并組裝零件

3、使用預制和完全組裝的微型數據中心構建

在從第一種方法轉到最后一種方法時，您企業將在數據中心的設計中遇到更多的標準化和更少的選擇。需要自定義配色方案，特殊電源插座配置，特定冷卻系統等的企業用戶可能需要使用第一種方法。此外，您企業可以選擇從單一供應商處購買整個解決方案，也可以選擇從多家供應商處分開采購。從單一來源購買整套解決方案意味著您企業需要獲得每家供應商的報價(至少需要兩家供應商的報價)，而從不同的供應商處購買6個獨立額部件(例如機架、電源、冷卻、存儲、計算和網絡)意味著至少需要12個報價。而如果你企業使用整合器，那么所有的零件都必須集成在一起，這可能會有額外的費用。

IT行業的趨勢是朝著易于部署和操作的標準化超融合IT基礎設施方向發展。如果您企業計劃使用超融合的IT解決方案，我們認為使用微數據中心部署物理基礎架構是合乎邏輯的。該方法的目的是將整個解決方案(包括IT計算、存儲和網絡設備)部署為單個模塊。該方法提高了數據中心的安裝，運行和整體可靠性的可預測性。

結論

分發微數據中心的好處是它們可以根據需要進行擴展，減少了計算延遲，并降低了整個數據中心操作(即減少單點故障)的風險。與分布式IT架構類似，如果在未來需要更多的容量，則會添加另一微數據中心。標準化這些微數據中心可帶來進一步的好處，包括縮短部署時間，簡化管理，降低維護和資本成本。