数据中心发展趋势综述

数据中心发展趋势综述胡经国本文作者的话本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。希望能够得到大家的指教和喜欢！下面是正文一、影响数据中心基础设施的八大新趋势数据中心基础设施正在发生巨大的变化。一系列包括开放式标准和DCIM（DataCenterInfrastructureManagement，数据中心基础设施管理）在内的新趋势和新技术的蓬勃发展，推动数据中心突破了密度和功率的限制。在未来，大多数数据中心将能够减少至少30%的物理空间；而这也是直到2020年新兴的数据中心的发展趋势之一。密度的增加、虚拟化的部署、迁移到托管设施和云计算等一系列新的发展趋势，都在影响着数据中心内部的所有操作和运营。数据中心管理者们必须走出他们的舒适区，并且考虑更高的密度及其对于电力消费、冷却资源和数据中心物理空间的影响，以及对于数据中心运营安全的影响。数据中心管理者们应该制定出更好的基础设施计划，了解物联网（IoT）将带来的潜在影响，并为物联网的广泛采用做好充分准备。即使伴随着所有这些变化，数据中心的相关基础设施仍将继续存在许多年。基于这样的理念和想法，有关专家总结出了或将影响数据中心基础设施的八大新趋势。1、下一代数据中心设计今天的数据中心，比以往任何时候，都更多地使用每机架千瓦（kW）或每平方英尺千瓦的概念。例如，几年前，数据中心往往被设计为每台机架4～5千瓦；而到现在，通常则可以高达每台机架8～12千瓦，甚至更高。我们在每平方英尺的物理空间，拥有了更高的计算能力。诸如超融合基础设施、微服务和容器等新兴技术，使得每台机架需要消耗更多的能量；而反过来，则需要新的配置和设计。新的温度和湿度指导，已开始帮助人们重新考虑数据中心的设计。因此，数据中心可以被设计成拥有不同的限制。这导致了越来越多的数据中心的设计采用了模块化的方法，防止过大。人们打造了多区域的数据中心。这使得一家企业的数据中心可以满足各种不同层次的需求。作为一家总部位于美国的医疗保健IT供应商，该企业拥有的12处数据中心，都有着越来越高的密度，故而数据中心的每台机架都需要额外的电力资源。由于现在正在更多地朝着大数据和数据分析，以及一些新兴的技术，如融合基础设施和集成系统的方向迈进，因而我们正开始耗尽我们的电力资源，而这并不是一件容易解决的事情。这是到目前为止，所面临的最大的挑战。现在，有的企业数据中心的一些机架，都远远高于每台机架17千瓦的平均水平。人们正在尝试使得我们的服务器资源，充分地物尽其用。更好的规划可以有助于避免受到电力资源的制约。建设一处新的数据中心需要接近一年的时间。有时，为数据中心未来的电力需求制定规划是一大挑战。2、安全挑战物联网、云计算、软件定义基础设施，都越来越增加了人们对于安全性的关注。相关的行业和政府机构，都在利用法规和加强越来越严格的审查，特别是对银行业和金融业务。我们不能只是保护边界；因为往往还有各种新类型的安全威胁。安全保护必须被集成整合到整个数据中心的运营处理流程中。要使安全性成为企业数据中心运营的整个过程的一部分。3、物联网来自物联网的外部影响，产生了创建新的数据中心的需求。根据Gartner预测，到2020年，在全球范围内，将会有250亿台设备连接到互联网。这必将为数据中心的存储和通信，创建更多的外部需求。这不仅仅只是带来外部需求，鉴于诸如数据中心的资产管理等开始使用传感器来监测数据中心的操作运营环境温度和物理安全，物联网同时也将越来越多地成为数据中心操作运营的一部分。这是数据中心的一个不断增长的发展趋势。我们将越来越多地看到这一发展趋势的普及。4、开放式标准开放计算项目（OCP）最初是由Facebook开发的，并被部署在其超大规模的数据中心，以降低运营成本。这些创新技术将越来越多地在数据中心占有其一席之地。开放计算项目，现在已经开始在影响标准了。现如今，企业组建的数据中心，不断增加对于开放计算项目的采用，以便能够进一步降低运营成本。我们在这一领域看到更多的举措。在几年前，原始设计制造商服务器市场的市场份额仅为0%，而现在已经达到6%～7%。对于网络和存储的开放标准，也将改变IT专业人员思考未来的数据中心设施的方式，即使最终会不仅仅只有一款单一的开放标准。5、高级度量指标绝大多数数据中心，都只专注于简单的指标，如电力使用效率（PUE）。其实，仅仅专注于PUE是远远不够的。企业组织需要更全面的指标，来提高数据中心的运营效率。大多数数据中心经理，都不知道他们所在的数据中心在过去一个月的千瓦时消耗情况。这可能是因为，这些信息都是由数据中心的基础设备部门所掌握的，或数据中心与企业组织的办公区共享能量测量。数据中心的IT专业人员所需要测量的，不仅仅是电力资源的消费情况，而且还应该包括测量数据中心的用水量；以及测量有多少热量正在从热通道传输到办公区域。我们需要开始使用更好的测量指标，而不仅仅只是PUE。营销人员往往更喜欢谈论PUE；但是往往有很多有着漂亮的PUE数值的大型数据中心，其实并没有什么实质性的贡献。6、可再生能源环境保护问题，将继续成为数据中心的重要关注问题。而且，绿色和平环保组织，往往在他们的报告中，突出强调数据中心必须实施环保节能措施。大多数超大规模的数据中心，都做出过遵守绿色环保节能倡议方面的承诺；而企业组织的数据中心，在可再生能源的采用方面，也越来越多地进行投资，以满足合规性的要求，或扭转公众对于该公司不“绿色环保”的看法。所有的大型数据中心运营商，都积极投入大量资金，用于发展可再生能源。7、液体冷却关于数据中心采用液体冷却的方法，已经被讨论了很多年。其始于很多年前的大型主机冷却。现在，新的技术可以把250kW放入一个单一的机架，采用液浸冷却，让某些系统发挥重要作用，如高性能计算。液体冷却的优点，包括能够在特定领域部署——按照每个机架排，并且该方法非常安静、可靠，需要移动的部件少。尽管其具备如此多的好处，但液体冷却在今天的许多数据中心，并未得到大规模的广泛普及。我们有望将在未来，看到大多数这些技术的广泛采用。8、DCIM和自治系统与短短的几年前相比，今天的数据中心基础设施管理（DataCenterInfrastructureManagement，DCIM）软件，是有着很大不同的。因为，它包括了与数据中心的各个区域更好的整合以及预测分析功能。最终，它将DCIM加智能化。DCIM的功能将继续存在，但不同的DCIM产品将具备全新水平的智能化和复杂的自动化。最后，这可能会导致数据中心内部操作运营所需要的IT专业人员的减少。二、数据中心发展新趋势据报道，如今全球每天将有50亿人次在访问互联网。这意味着，更多的用户所产生的数据量已经超过拥挤的网络的能力。这也是当今的数据中心必须改变的原因。有关文献提出的数据中心发展新趋势如下：1、云计算提高效率越来越多的企业正在寻求超越虚拟化，以及解决云计算计算资源利用不足的问题，并有一些很好的理由。研究发现，企业数据中心的服务器，在一年的工作过程中，只有5％～15％的服务器有过最大输出计算。而更令人惊讶的是，30％的服务器半年以上处于“昏迷”状态，没有任何工作量。通过进入共享服务云的舞台，企业可以卸载占用空间的应用程序和非关键工作负载的共享空间。这意味着，构建更少的数据中心，并获得一点喘息的空间。这使得数据中心运营者，对其已经拥有的数据中心，做出更为明智的决定。2、数据堡垒在数据中心设计时，很难不把安全性放在首位。据调查，每年与隐私相关的数据安全隐患的总费用，已达380万美元；与安全相关的数据中心停机事件的数量，从2010年的2%，上升到2015年的22％。这会影响企业数据中心的弹性、可用性、存储方式。人们会将数据驻留在云中或现场中吗？你的系统速度是否足够快，可以避免严重的停机时间和损失数据的声誉吗？这些都是构建每一个现有的和新的数据中心的管理者必须考虑的问题。3、超越PUE和绿色节能有关数据中心节能的话题与新闻，占据了众多行业媒体的头条。从而，推动了数据中心向更高效率、新的冷却技术，以及更低的PUE（电力使用效率）值发展。如今，水资源作为数据中心节能的一种因素，被单独挑选出来。事实上，全球10亿人无法获得干净的饮用水。所以，这并不是一个好兆头。一个电力容量为1兆瓦的数据中心，每年的水资源的消耗将超过440万升（120万加仑）。数据中心对水的关注，催生了一个新的字母缩写：WUE（水利用效率），以及对于冷却数据中心方法的新思考。采用水冷却数据中心，是提高效率的典型途径。然而，可以在机架或过道，采用新技术带走热量。其他考虑因素包括：利用室外空气的蒸发冷却技术和装置，这已经成为影响未来数据中心的另一个关键因素。4、边缘计算由于互联网的结构变化如此之快，越来越多的数据中心趋于分散，并支持微小数据中心。换句话说，数据和它的处理组件，通过边缘数据中心和微型数据中心，尽可能接近用户。例如，正如内容交付网络缓存的数据更接近客户，将有更多提供基于云的内容的卫星数据中心接近网络的边缘。从一线城市如伦敦、纽约、芝加哥和旧金山