随着数据中心规模越来越大,密度越来越高,尤其是在国家节能减排政策要求以及全球经济复苏面临极大压力的新形势下,企业IT经理们开始重视和研究供电和制冷等数据中心基础设施的优化,以求达到最佳的能效水平。他们必须考虑:如何有效降低能耗支出?如何实现最优的基础设施环境?如何构建动态智能的未来数据中心?
西北大学现代教育技术中心主任种兰祥教授正面临这样的思考。
考察
西北大学是国家“211工程”重点建设院校,也是参与国家下一代互联网(CNGI)建设的100所高校之一。西北大学目前有三个校区,随着学校事业的发展和学校南迁战略的实施,南校区将逐渐成为西北大学的主校区。西北大学新校区总建筑面积64万平方米、一期建设总投资约为6亿元,其中核心机房建设是西北大学南迁战略的核心内容之一。
“核心机房位于新校区最具标志性的建筑——图文信息大楼的一层,它将是我们学校的数据中心、信息中心和交换枢纽,承载着西北大学涉密外的所有关键业务的运行。”种兰祥表示,“如何把核心机房建设成一个科学先进、美观实用、节能环保、运维方便、管控自如、动态可扩展的现代化机房是我们当初遇到的最大困难和疑惑,尤其是供电和制冷问题,因为我们之前从没做过类似的工作。”种兰祥意识到, 要想满足这些要求便意味着在数据中心建设的初始阶段,便需要以全局视角来审视数据中心的设计,全面规划数据中心的配电、制冷、安防、门禁控制及后期的运营管理等方方面面,通过有效地优化数据中心的整体架构来控制电力消耗,从而真正实现数据中心从前期资本支出到后期运营成本的投资回报。由于是“第一次”,在做规划之前,种兰祥和他率领的技术团队开始了不厌其烦的调查和学习工作。他奔赴北京和上海等数据中心建设起步早的兄弟院校进行考察,同时参观了政府、运营商和企业的数据中心机房。“西安地区的这些学校都跑遍了,尤其是新建的机房,有的还去了好几次”。在认真全面调研的基础上,种兰祥他们结合西北大学的实际提出了核心机房建设的基本要求和初步规划。
规划
他们的总体要求是: 核心要求核心机房是西北大学校园网的中枢,承担与太白校区、桃园校区的互联互通,负责校园网核心数据及关键应用的运行保障。为了确保核心机房内所有设备的正常运行,必须在保证安全的前提下,采用高效、安全的技术与设备、为核心机房内设备提供不间断运行和安全、可靠的工作环境。
在关键的UPS配电系统中,核心机房采用两台120KVA UPS,组成A、B两套独立配电母线系统,负责整个核心机房小型机、存储设备、服务器机柜、监控设备、消防、门禁供电。而后备UPS电源系统,西北大学要求采用进口品牌的三相双变换在线式不间断电源,两台120KVA并联型设备,双总线单机连接,采用数字控制。输入、输出、静态旁路和维修旁路均需配置独立的操作开关。
西北大学要求UPS主机等必须为国际市场主流品牌,所投主设备产品(UPS主机、蓄电池等)均为原厂设计制造,不得采用OEM产品参加投标。种兰祥对此的解释非常坦诚:“我前面提到,对于建设如此重要的数据中心机房,我们毫无经验可以借鉴。因此,在价格相差不大的前提下,我们更看重国外的厂商的技术和经验,这是我们打造安全、可靠、先进、绿色数据中心机房的一个重要保证。”而在精密空调制冷系统中,西北大学同样要求选用进口精密机房专用空调机组,风冷型、下送风、顶部回风,单台制冷量不低于68KW,空调通过通讯线组成网络。并指出,采用风冷直接蒸发冷却式恒温恒湿机房精密空调设备,应满足西安地区气候环境下全天候连续工作需要以及机房高热湿比,高可靠性、安全性的要求。此外,要求机房的空调系统具有送风、回风、加热、加湿、冷却、减湿和空气净化的功能,能维持机房内恒温、恒湿状态,并控制机房内的含尘量。同时为了保证设备的高效节能性,机组制冷系统应采用先进的电子式膨胀阀,随着环境及负荷的要求,精确调整制冷量。
选型
接下来,便进入选择基础设施提供商的关键阶段。“我们对于设备提供商的要求是非常严格的,首先公司的公司注册资金要在1000万元以上,有先进的技术和理念,有一体化的解决方案,有大型数据中心建设的经验。最后我们选择了施耐德电气作为我们数据中心基础设施建设的合作伙伴。”种兰祥说,“大家知道,用户的良好体验是建立在运行良好的网络和计算设备之上的,而优良的运行环境不仅是这些网络和计算设备性能发挥的根本保证,同时能延长这些设备的使用寿命,从而创造良好的经济效益。施耐德电气不仅有世界级的技术和经验,而且能提供从专业UPS到精密制冷空调再到机柜系统的整体解决方案,这将大大方便我们的后续维护。”
根据种兰祥介绍,针对数据中心初期的环境及负载的重要性,满足对重要负载提供电力冗余保护的需求部署了2套 Galaxy5000 120KVA 三相UPS系统。Galaxy 5000能够将高效性能融于整个精密结构,可从前部对所有组件进行操作,便于维护。而Galaxy 5000的模块化设计意味着核心机房将成为标准化流程,如有必要,可通过并机连接多达6台冗余UPS机组来适应安装中出现的不确定因素,从而实现高度可用性。在制冷方面,西北大学核心机房配置了3台先进的精密空调系统——TDAR1622。为了适应不同设备的要求,空调机组内设计了大量的微处理器智能控制系统,可以方便地调节以满足不同的运行参数、性能指标以及热负荷分布的要求。同时为保证机房服务器机柜的安全、统一和美观,核心机房统一采用了40架Netshelter系列机柜。NetShelter 机柜带有全开孔的前门和后门,可为服务器和联网设备提供充足的通风,以支持密度更高的应用。
作为一所西部地区的高校,西北大学鉴于自己的实力和能力,在核心机房的建设上充分考虑了分期建设或后期逐步进行内部处理的特点,在设计之初便考虑分步实施的可行性,避免后来的施工对前期投产环境产生不良影响。“一个数据中心不应只考虑如何放置机架、服务器以及存储设备,还应实现贯穿机柜、行级、房间级甚至于整个楼宇设施级别的设计和规划。我们的规划非常超前,十年也不落后,我们要的就是这个水准。核心机房完全建成后,我们将开始着手园区信息化统一平台的建设,彻底改变西北大学之前那种网络和系统各自为政、互不兼容的局面,为学校的未来发展提供强有力的支撑。”种兰祥表示。