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預制模塊化數據中心的全球趨勢與案例

2018-02-04   

中國電源產業網

導語:摘 要:數字經濟促進數據中心建設持續增長,而傳統數據中心的建設模式存在諸多弊端,越來越不能滿足時代需求,預制模塊化數據中心帶來數據中心建設模式的變革,成為現階段數據中心建設的發展趨勢。

:數字經濟促進數據中心建設持續增長,而傳統數據中心的建設模式存在諸多弊端,越來越不能滿足時代需求,預制模塊化數據中心帶來數據中心建設模式的變革,成為現階段數據中心建設的發展趨勢。

從上世紀四十年代第一臺電子管計算機問世開始,保障這臺計算機系統運行的機房就出現了,它就是現在的數據中心雛形。數據中心的建設發展要隨著應用需求的變化而變化,至今已經歷了四代,而IT界的摩爾定律魔咒也注定它還會繼續發展變化下去。

數字經濟促進數據中心建設持續增長

數字經濟的發展需求促進了云計算、移動互聯、物聯網、大數據等技術不斷融合發展,也驅動數據中心服務商和用戶在數據中心建設和服務上的投資不斷擴大。

從全球數據中心建設發展來看,美國仍然保持市場領導地位,在產品、技術、標準等方面都引領全球的數據中心市場發展,2016年美國數據中心IT投資規模達到842億美元,占全球的40.4%。根據房地產研究公司CBRE的最新數據顯示,2017年企業和基金在美國的數據中心建設投資規模已經達到了182億美元,到年底有望超越過去三年的總和。歐洲的數據中心規模也在穩步增長,2016年投資規模達到365億美元,比上年增長了27%,全球占比17.5%。CBRE數據中心解決方案董事Andrew Jey表示,“2017年歐洲數據中心容量將至少增長100MW,將成為發展最迅猛的一年?!眮喬珔^域也是全球數據中心市場的亮點,2016年與上年同期相比增長了13.3%,投資規模達到520億美元(未計算日本)。中國市場的快速發展成為促進亞太數據中心增長的主力,以“互聯網+”為代表的大數據、云計算、物聯網等新技術、新應用、新模式正不斷推動企業、行業轉型、創新與增長。來自賽迪顧問的數據顯示, 2016年中國數據心IT投資規模達到 2410 億元人民幣,比上年同期增長16.8 %。

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傳統數據中心建設模式不能滿足時代需求

數據中心建設快速增長是因為經濟發展及市場應用的時代需求,而這種需求不只是體現在數據中心的建設數量,同時還有質量。當下,傳統數據中心建設模式的弊端正逐步顯現,越來越不能滿足市場應用的時代需求。這些弊端主要體現在以下幾個方面:

1、建設周期長,靈活性差

傳統數據中心的建設周期一般要花費12至18個月的時間,甚至更長,在此期間一般還會遇到設計變更、工程界面協調、通信協議解析等問題,導致最終交付的成品跟事先設計的預期不完全一樣。漫長的建設周期會延遲數據中心創造效益,還可能使建成的數據中心落后于市場發展,降低企業競爭力。

同時,傳統數據中心建成以后也很難進行擴容改造,不能靈活適應市場需求的變化。

2、功率密度難以做高

大數據時代“要因果也要相關”,信息傳輸由文字到圖片再到視頻,這些特點都促進數據量呈指數級上升。在物聯網時代,一輛無人駕駛汽車每天將產生4TB的數據量,一家智能制造工廠每天將產生1PB的數據量,而一家云視頻供應商每天將產生750PB的數據量。這些應用對數據中心基礎設施的壓力陡增,而寸土寸金的數據中心不可能無限量地擴大建設面積,高功率密度建設正在成為行業趨勢。傳統數據中心一般采用房間級下送風制冷或者簡單的冷通道封閉,很難滿足高功率密度的需求。

3、高成本

高成本主要體現在建設初期的一步到位使初期投資大,而建成初期的業務量小,使數據中心工作在低載低效的狀態下,電力損耗巨大。同時,機房的建制成本、管理維護成本,以及因建設周期長而延遲創造效益的間接成本,共同推高了總擁有成本。

4、維護和管理不便

設備廠商的不統一、接口及協議的不一致,以及建制過程中的人為調整,使傳統數據中心的維護和管理比較困難,管理人員將付出較多的時間和精力。

預制模塊化數據中心帶來數據中心建設模式的變革

預制模塊化數據中心是指根據項目需求,于工廠內部完成數據中心所需基礎設施單元的有機組合,到項目現場重新拼裝即可投入使用的數據中心,是一種預工程化的方案式產品。其拼裝后的成品和拼裝所需的基礎設施單元都可看作一個獨立的模塊,具有模塊化的功能性、獨立性、組合性和互換性特征。

集裝箱數據中心是預制模塊化數據中心的典型代表,它將數據中心基礎設施部署在一個或多個20或40呎的集裝箱內,搬運方便、部署快速,可移動、可擴容、可更換,安裝場地幾乎不受自然環境的限制,可應用于軍事、礦藏勘探點或者遠洋考察船,也可作為邊緣區域的數據中心或者災備數據中心。它的功率密度可達傳統數據中心的6倍,而建制成本不到傳統數據中心的一半。

微模塊數據中心是由集裝箱數據中心演變來的,當應用于室內時,省去集裝箱數據中心的外殼(集裝箱),同時又保留了集裝箱數據中心的大部分優點。

集裝箱數據中心和微模塊數據中心是預制模塊化數據中心的典型代表,但不是全部,其它由定制的數據中心基礎設施組合搭建而成的數據中心也可看作預制模塊化數據中心。

預制模塊化數據中心帶來了數據中心建設模式的變革,主要體現在以下幾個方面:

1、All In One,無需分區

不需要像傳統數據中心那樣于規劃建設之初先做功能分區,預制模塊化數據中心可以將

傳統數據中心的主機房、動力機房、空調機房的功能有機地組合在模塊內,從而簡化設計,節省機房面積。

2、工廠預制,流水線生產

預制模塊化數據中心所需的基礎設施,像機柜、空調、UPS、列頭柜,以及相互之間的網絡、布線、監控,甚至天窗、照明、門禁、擋板、支架,包括彼此連接的每一個端子都由工廠預制完成。工廠流水線生產保證了工程質量,提升了數據中心可靠度。

3、快速泊位、標準化安裝

工程現場只是將預制模塊進行簡單地拼裝,逐個泊位就行了,每一個模塊及每一個模塊的內部結構都遵循標準化的安裝程序。這種建設模式簡化了工程量,降低了工程難度,縮短了建設工期,也降低了成本。傳統需要一到兩年建成的數據中心,現在一到兩個月即可完成。

4、復制粘貼,所見即所得

預制模塊化數據中心可以按需建制,隨需擴容,現有模塊什么樣,擴容后的模塊就是什么樣,所見即所得。這種靈活性可以使數據中心分期投資,提升整體運營效率。

5、高密度,低成本

預制模塊化數據中心一般采用列間水平送風空調就近制冷,送風均勻,沒有溫度梯度,配合冷/熱通道封閉,以及嚴密的氣流組織管理,可以極大地提升機房冷氣利用率,從而實現單機柜20KW甚至更高功率密度的機房制冷,同時也節省了機房空間及電費,降低了PUE。

6、一站式專業服務

預制模塊化數據中心的方案式產品特性也決定了它可以實現廠商一站式專業服務,不會出現不同廠商相互推諉,責任無法判定的情況。配合先進、人性化的機房管理軟件,可以使機房管理人員隨時掌控整個數據中心的運行狀況。

預制模塊化數據中心建設案例

與傳統數據中心相比,預制模塊化數據中心具有明顯的優勢,所以各國于政策和應用面都在促進預制模塊化數據中心的建設。我國國務院于2016年12月印發的《“十三五”國家信息化規劃》提出增加IT項目投資及逐步控制新建數據中心的PUE值(2018年不高于1.5,2020年不高于1.4),在《云計算發展三年行動計劃(2017-2019 年)》中明確要在綠色數據中心、模塊化數據中心方面實現技術與產品的突破。

國外企業像IBM、微軟、谷歌等互聯網企業已率先采用預制模塊化數據中心。比如Google對外展示的美國俄勒岡模塊化數據中心,由45個集裝箱組成,每個箱內裝載了1160臺定制服務器,總功率達到100MW,PUE為1.25,曾引起廣泛關注。

國內企業像 騰訊、百度、阿里巴巴等互聯網企業的數據中心也在沿著租賃—自建—定制的模式發展。 2016年9月12日,阿里巴巴張北數據中心一號、二號園區啟用,這是阿里巴巴在張北規劃的總計200億元云基地投資中的一部分,也是阿里巴巴各項核心業務在北方最重要的基礎設施。張北冬季氣溫低達-38°C,長達半年不能施工,而阿里巴巴能在一年之內建起兩座大型數據中心的根本秘訣就是采用了預制模塊化建設模式。

與市場需求相適應,各大數據中心基礎設施供應商也都推出模塊化數據中心解決方案,比如華為的Fusion Module系列、艾默生的SmartAisle系列、臺達的MDC系列等等。其中臺達作為全球電源管理與散熱解決方案領導廠商,以及全球數據中心基礎設施解決方案供應商,對數據中心的行業需求具有深刻的理解,對數據中心解決方案的提供也具有足夠的實力,其推出的MDC模塊化數據中心解決方案包括靈動系列、易動系列和云動系列,覆蓋了由小型到中大型,以及集裝箱數據中心解決方案,應用案例正擴至全球。

貴安綠色隧道數據中心建在隧道里面,滿載12個集裝箱,6000臺服務器,儲存量達3億GB,整個數據中心全部采用自然風冷,大大降低了運營成本。

某操作系統領導廠商建于澳大利亞的預置模塊化數據中心,每一個數據館IT負載為3MW,搭配4個電源模塊,總供電容量達到數十MW。

總結

數字經濟促進數據中心建設持續增長,而傳統數據中心的建設模式越來越不能滿足時代需求,預制模塊化數據中心帶來數據中心建設模式的變革,成為現階段數據中心建設的發展趨勢,正在全球逐步應用,未來必將得到快速發展。而隨著經濟發展和應用需求的變化,數據中心建設模式的變革也不會止步,還將會不斷地發展下去。(中達電通/張彥和)

編輯:編輯部

來源:《電源工業》雜志

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