行业资讯 | 向硬件设备看齐 数据中心竟也玩儿起了模块化

Posted 2021-04-27 华云

向硬件设备看齐 数据中心竟也玩儿起了模块化

云计算和大数据无可置疑地推动了数据中心产业的快速发展，面对当前火热的数据中心建设需求，对于很多企业用户来说，过去传统的数据中心模式已经不能够很好的满足企业用户在灵活性和扩展性方面的诉求。尤其是现在很多企业用户的应用和业务数量变得庞大，这样一来，传统数据中心针对单个项目或者单个机器一一对应的建造模式已经并不适用了，这种牵一发而动全身模式需要进行重新设计和改变了。

不仅仅是单纯的硬件产品进行模块化的架构组建，现在在数据中心的整体建造过程当中，很多企业也开始植入了模块化的设计理念，微模块数据中心，是按照行业标准对数据中心场地进行微模块划分，即把整个数据中心分为若干个独立区域，每个区域的规模、功率负载、配置等均按照统一标准进行设计。真正的微模块数据中心，制冷、供电及管理系统都应实现区域化、微模块，互不干扰，可以独立运行，无共享部分，微模块给数据中心带来了一系列的优势。

模块化数据中心从何而来

现在国家颁布了多项关于数据中心建设过程当中的指标、技术应用等相关要求和文件，对数据中心在建设过程当中的一系列细节进行了政策导向和规范，对此，微模块数据中心进入了一个快速增长的阶段。

随着能源成本的不断升高，很多企业一方面要保证数据中心的使用率维持稳定，另一方面要严格控制能耗成本。这在很大程度上加重企业运营的负担。微模块数据中心在土建成本方面优于传统的机房建设，采取工厂预装形式，减少设计、工厂管理和总包等费用，比传统节省30%左右成本。

正如我们前文提到的那样，微模块数据中心能够进行快速扩展，并允许在远程办公地点、临时工作安装部署。在安装部署时，只需要提供电力保障、供水以及网络连接，就完全可以建立一个功能完整的数据中心。因此，行业用户方面，包括：互联网公司、电信运营商以及大型企业在内的许多行业客户，开始尝试性地部署微模块数据中心解决方案。

微模块数据中心特征

为了应对现在企业对于云计算、虚拟化、高密度等需求，提升数据中心的运营效率，微模块数据中心利用多个具有独立功能、统一的输入输出接口的微模块、不同区域的微模块可以互相备份，通过相关微模块排列组合形成一个完整的数据中心。 微模块数据中心是一个整合的、标准的、最优的、智能的、具备很高适应性的基础设施环境和高可用计算环境。

模块化数据中心的组成

数据中心由预制化微模块，比如像机柜系统、制冷系统、走线系统、监控系统等，这些部件与传统“现场施工”系统混合部署组成的微模块数据中心被称为“部分预制化数据中心”。供电系统、机机柜系统、制冷系统、走线系统、监控系统等为单个独立封闭空间。模块被分成几部分送达现场，并重新拼接。需要外部配套基础设施的支持，比如发电机或冷水机组、高低压配电。

对于传统的数据中心来说，其在建设周期方面时间比较久，往往都是以年来计算，根据项目建设的实际情况，通常将数据中心的基本建设周期细分为决策阶段、实施准备阶段、实施阶段和投产竣工阶段，整个建设周期大概在400天左右。

巨大的电力损耗数据中心的运行需要大量的电力，传统建设没有很好地考虑用电、制冷、气流管理的问题，很多数据中心的PUE（Power Usage Effectiveness，数据中心能源效率指标）偏高，采用常规意义下的可靠性较高的环境动力设备，但这些设备往往效率较低。

微模块数据中心解决什么问题

微模块数据中心加快了数据中心整体的规划与设计的速度，根据设计目标以合理的方式配置系统结构，包括：模块单元的物理排列，仅选用满足当前 IT 需求的设备数量与类型；微模块批量生产可以实现现货供应，因而提高了交货速度；标准化的连接方式可减少现场配置与连接的工作量，加快安装速度； 微模块可以采用与现场一模一样的方式在工厂进行连接并预先测试，系统的调试速度也提高了。

采用微模块的架构，数据中心可以逐步增加，因而可使从1个微模块到几十个微模块根据需求分期建设。大型数据中心的任何大小的 IT 空间的配置达到最佳状态。

微模块数据中心建设使得供电系统、制冷系统的容量与负载需求更为匹配，从而提高了工作效率并减少过度配置。微模块电源转换率高达95.4%，由于采用标准化的接口和微模块架构，极大节省电能，达到系统节能。

数据中心网络虚拟化技术演进过程

网络虚拟化技术已经成为这几年在网络领域炒的最火的技术之一，虚拟化已经成为数据中心建设所必须要考虑的重要方面。其实，网络虚拟化技术可不是这几年才出来的，也不是只有SDN这一种，甚至在网络出现之初，就有虚拟化的技术了，只是那时候的虚拟化技术仅仅侧重于网络设备的管理上，数据转发层面还没有转控分离。

数据中心之所以要引入和发展虚拟化技术，本质是为了提升网络管理水平，提高网络运维效率。随着数据中心的网络规模越来越大，需要管理的网络设备越来越多，提高网络运维水平势在必行。一个数据中心增加一百台网络设备时，运维的人员若可以做到不增加或者少增加，这就是提升运维效率的最直接体现。下面，我们就来详细说一说在SDN到来之前，网络虚拟化经历了哪些技术演进过程。

LLDP技术

集群技术

设备虚拟化技术

集群技术已经无法满足数据中心对网络的管理和控制了，于是出现了设备级的虚拟化技术。设备虚拟化是指通过软件技术将相同的或者相似的两台或多台网络设备虚拟化为一台设备进行管理，如此可以提升设备的管理效率，还可以将虚拟化的设备再分割成几个小的虚拟网络设备，便于使用。虚拟化技术最早是由思科设计提出的，在思科的盒式交换机上最早实现，将几台盒式设备虚拟化为一台设备，这样便于管理，同时虚拟化的设备的端口密度和转发能力都得到了提升。设备虚拟化内部跑的都是私有协议，所以不同厂商的设备之间是无法虚拟化的，若数据中心想要部署虚拟化，则必须要采购一个厂商的相同型号的多台设备，无形中增加了数据中心的投入成本，但虚拟化技术能够带来的好处也是显而易见的，所以在数据中心里，虚拟化的设备很多，即使在现在的数据中心机房里，虚拟化的设备也是到处可见。不过，虚拟化技术也有限制，虚拟化到一起的设备给升级软件版本带来很大难度，很多时候都要中断业务升级，虚拟化也增加了单台设备的CPU处理负担，要支持虚拟化技术需要设备具备较强的CPU和内存。

1BR技术

设备虚拟化技术对进行虚拟化的设备要求较高，型号要类似，还是私有实现，无法实现不同厂商的设备之间虚拟化，这大大降低了数据中心使用设备虚拟化技术的热情。数据中心是不可能只采购一家网络厂商的设备，至少要两家或者三家，这样在几家之间做平衡，避免将鸡蛋放在一个篮子里，降低风险。要打通不同厂家的网络设备，形成一个虚拟化的网络，1BR技术出现了。1BR是2011年发布的国际标准，全面设计了网络设备虚拟化的实现，最重要的一点是它打破了厂商壁垒，是一套公有协议，允许所有的网络厂商设备之间进行虚拟化。1BR理论上可以将所有的网络设备都级联起来，虚拟化成为一台超级大的网络设备，对设备数量没有限制，这要比设备虚拟化技术使用规模要大得多。1BR也实现了所有网络设备之间松耦合，只要设备之间的端口UP起来，端口上使用了1BR协议，就可以完成虚拟化，端口DOWN了，设备之间虚拟化自动分拆，使用起来非常灵活，所以1BR获得了一些数据中心用户的青睐。不过，1BR是2011年才提出的标准，到现在也才6年，时间还不算长，技术本身也存在一些未解决的问题，这限制了1BR技术的发展。

以上这些虚拟化技术都为数据中心的网络管理带来了便利，有些技术现在数据中心里还有广泛使用，SDN的到来不可能将这些虚拟化技术全部代替。在以后的日子里，必将长期共同存在。

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