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观点 | 数据中心基础设施新技术及发展趋势分析

2016-06-27 14:35
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  随着信息化建设的加速推进以及互联网、云计算等新技术新业务的蓬勃发展,出现了非常多的数据中心基础设施新技术。此外,随着通信网络规模快速扩张,信息通信业能源消耗呈现快速增长态势,推动了数据中心基础设施领域节能的新技术发展,从而降低整个信息通信领域的能耗。根据对数据中心能耗组成的研究我们发现,基础设施能耗占整个数据中心能耗50%左右,因此研究数据中心基础设施新技术发展及其在节能领域的应用在信息通信领域甚至整个工业领域都显得尤其重要。

  一、数据中心基础设施新技术研究

  本章节分别从数据中心基础设施中主要组成部分,也是能耗较大的部分,如IT系统、供电系统和制冷系统等三个部分分析数据中心基础设施新技术。

  (一)IT系统新技术

  服务器系统采用通用硬件架构上的虚拟化技术是近年来应用的新技术。存储方面,传统数据中心以传统硬盘以磁介质为材料,是服务器主要数据存储单元。近年来,随着闪存成本不断降低,以闪存为介质的SSD固态硬盘速度快、时延低,在云计算、大数据等场景应用广泛,有逐步替代传统硬盘的趋势。

  数据中心网络方面,VxLAN等大二层技术的应用,使得大规模数据中心中跨物理数据中心的二层连接成为可能。在虚拟化的大背景下,虚拟机的自由迁移成为必要的业务需求,使得原有的二层网络亟待扩展,甚至需要扩展到跨异地数据中心的大二层网络。VxLAN等大二层技术实质是将二层数据包封装入三层包内的Overlay技术,解决了以上需求。VxLAN在软件定义网络(SDN)中也有很大用处,不仅仅用于软件定义网络环境内的虚拟机之间的互通,也能够实现虚拟软件环境与物理网络环境的互通。部分硬件厂商已经将VxLAN打包和解包使用硬件芯片实现,大大提高了大二层互通的性能。

  软件定义网络(SDN)的大范围部署增加了数据中心网络部署的弹性和敏捷性,使得数据中心的网络建设和运维成本进一步降低,性能大幅度优化,网络的控制层面和转发层面分离,使得网络体系更加开放,从而使开源和白牌转发设备会成为数据中心网络设备的主体。

  (二)供电系统新技术

  市电和高压直流(240V直流或者336V直流)两路供电技术由于市电直供回路中没有任何能量转换单元而能够大大提高供电系统效率,在数据中心得到了大量的应用。此供电系统具有市电优先供电模式和两路共同均分负载两种运行模式。

  数据中心供电是由油机和电池等后备电源系统进行保障的,而在油机启动过程中,一般为十五分钟,数据中心需要大电流短时间放电电池来给数据中心内所有设备供电。近年来在数据中心大面积应用了高功率电池。该电池能够在半小时甚至十五分钟之内以大电流放电,在很大程度上解决了投入成本过高的问题。

  (三)制冷系统新技术

  列间制冷设备和热管背板(或前门)制冷设备可以方便地将制冷设备靠近服务器热源,大大减小送风距离从而有效减少冷量浪费,直接吸收设备热量,满足数据中心机房不断散热的要求,同时大幅提升整个制冷系统的能效。

  此外,在大型数据中心比较广泛的利用自然冷源的冷却技术,如水侧自然冷源制冷技术,用冷却塔来替代冷水机组供冷,可以达到节省能耗的目的,效果显著。

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