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数据中心效率和可用性要考虑的因素

时间: 2019-05-24
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数据中心是所有企业网络的核心,依靠它才能传输、访问和存储所有信息。在这里,线缆将企业局域网 (LAN) 连接到支持所有应用、处理和通信的交换机、服务器、存储区域网 (SAN)、以及其他活动设备。它也是 LAN 连接到服务提供商网络并访问因特网和设施外的其他网络的地方。


随着信息和应用的持续增长,数据中心不断扩充容量以容纳更多活动设备和链路,同时还需要为设备提供高带宽、低延迟的数据传输。正确的数据中心设计涉及较大化增长和可扩展性空间、保证线缆路径可管理、提高效率并保证整体性能、可靠性和弹性。


数据中心效率和可用性要考虑的因素


因为企业都在数据驱动的世界中竞争,这为云和托管数据中心提供了成长机会,因为它们无需升级数据中心即可更快地部署新系统和服务以及扩展容量。许多企业倾向于使用混合 IT 方式,即将部分 IT 资源放在内部,特别是企业需要掌控的数据,而其他资源则使用服务保存在云中,例如使用软件即服务 (SaaS),或保存在大型托管数据中心,并通过基础设施即服务 (IaaS) 快速响应不断变化的需求。


关键数据中心问题和挑战


因为数据中心是企业运营的关键,有不断增长的任务关键设备,所以为了保证可靠性和性能,有多个关键因素和挑战需要考虑。我们先来看几个比较重要的。


数据中心冗余和可用性


数据中心可靠性很大程度上取决于可用性(即停机时间)和冗余量(即重复)。数据中心冗余需要使用重复的组件(即设备、链路、电源和路径),从而保证这些出现故障时仍能正常运行。数据中心通常 “N” 系统定义,其中 “N” 是数据中心正常运行所需的基本组件数量。因此,N+1 冗余表示运行的组件数量比需要的数量多一个,2N 冗余表示两倍需要的组件数量,2N+1 冗余是两倍加一。Uptime Institute 的层级或 BICSI 002 可用性分类系统均倡导为各种级别的数据中心可用性使用 “N” 级。


数据中心功率、散热和效率


现在,考虑到高级数据中心计算所需的成本和不断增长的功率,能耗已经成为数据中心要考虑的关键因素。因此数据中心经理们要通过保证效率降低运营成本,而他们经常使用 Green Grid 的 PUE 指标保证进入数据中心的功率能被设备高效率地使用,避免浪费。


数据中心散热对能耗也有明显影响。避免混合传入数据中心的冷空气和热排气有助于提高回风温度,从而提高数据中心散热系统的效率,避免过度配置耗电的空调设备。避免冷热空气混合也是保证可靠性的关键,因为热点会影响设备的寿命和可靠性。


在数据中心使用热通道/冷通道配置是避免冷热空气混合的方式之一。它采用如下机柜排列方式:在设备前侧优化从数据中心散热系统进入的冷空气,在设备后侧优化热排气并进入冷却回风系统。也可使用限制系统隔离冷热通道,例如使用顶板将冷通道与数据中心的其他部分(例如冷通道限制系统)隔离,或使用垂直板隔离热通道并将热排气返回高架回风室。


数据中心的散热还会受到通道中的线缆数量的影响。线缆在地板下通道中或设备前拥塞时,会妨碍冷空气到设备入口或热空气到排气系统的正常循环。使用有效的线缆管理方式和高架高密度线缆都是可以改善气流的策略。


光纤损耗预算


插入损耗是信号在线缆上前行时损失的能量(即衰减)和路径中的连接点造成的损耗(即连接器和拼接)。插入损耗不但是铜缆系统的性能参数之一,也是光纤系统的主要性能参数。工业标准规定了光纤应用正常运行允许的插入损耗量,而且 40GBASE-SR4 和 100GBASE-SR4 等较高速度的应用有更严格的插入损耗要求。数据中心根据功能区域之间的距离和路径上的连接点的数量决定光纤损耗预算,以保证损耗预算在要求的范围内。


基本光纤测试(又称 1 层认证)使用光纤损耗测试(以分贝 (dB) 为单位)测量整个光纤链路的插入损耗。 1 层认证几乎是所有线缆制造商提供系统保修的必需认证,另外部分制造商可能还要求使用 OTDR 的 2 层认证,该认证可提供与具体连接点和线缆长度损耗相关的信息。


插入损耗预算对光纤端面清洁度也有非常严格的要求,因为污染的光纤端面是数据中心中光纤相关问题和测试失败的主要原因。即使光纤纤维芯上的极小颗粒,也会造成影响性能的损耗和反射。因此,清洁和检查成为数据中心光纤端接的关键步骤。为了避免主观判断端面清洁度,建议使用包含具体清洁度分级标准的“IEC 61300-3-35 基本测试和测量流程标准”评估光纤端面检查是否通过认证。


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