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IT负载率与数据中心规模

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一、数据中心规模指标

 

说起数据中心的规模体量,有多个描述口径,比如:数据中心占地面积、数据中心建筑面积、数据中心机架数量、数据中心服务器数量、数据中心市电容量、数据中心能耗指标(标准煤)容量、数据中心IT总功率等等。各种描述口径,都抓住了数据中心的各自特点,也都有各自的局限。

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1、面积规模指标

 

数据中心占地面积及建筑面积都是数据中心规模的指标之一,但是同样面积的数据中心,其布置机柜数或IT总功率差距也会非常大,并不是广泛接受的表述方式。

 

2、机架数规模指标

 

最流行的表述方式是机架数。

 

机架数是最直观的数据中心规模表述方式,甚至在政府的正式文件中,也以机架数来体现数据中心规模,例如,工信部首次公布的《全国数据中心应用发展指引(2017)》中,就是以机架数来衡量和预估各地数据中心规模:根据预测,2018年北京地区可用数据中心规模将达到18.6万架左右,需求规模将超过30万架,供应存在较大缺口。与此同时,河北、内蒙古、天津等距离北京较近地区,预计2018年可用数据中心规模将达到49.2万机架。

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平时各数据中心也常以机架数来做描述,如某某宣传自己上海布局的某数据中心规模达1万架机柜,极大的扩充了其在该区域的占有率,使其能够满足更多战略客户的迫切需求。

 

但机架数的表述方式,并不能将整个数据中心的规模做很好的限定,因为单机架密度千差万别,交代完机架数量后,还需要给出单机架功率密度,来确定最终的数据中心规模。

 

3、IT总功率规模指标

 

随着数据中心行业的发展,IDC的规模越来越大,其对数据中心规模的评价方式的影响力也越来越大。IDC行业的出租费用现在普遍以××元/kw(这个单价地域差距非常大,也随着时间不同有较大波动,不含电费的价格大概在600~1200之间,含电费的价格以4kw的机柜为例,单机柜大概在6000~8500之间。)来计价。

 

也就是说,数据中心的总体规模,最终折算到IT总功率是最直接体现其经济价值的。那么,总的数据中心规模,以总IT功率来统计将是最贴合实际的一个指标。

 

由此延伸而出的总面积、总市电容量、需要的能耗指标,都需要根据各自的规划设计水平及运维水平进行优化,在IT功率一定的情况下,来实现最低的单位IT功率建筑面积、最低的单位IT功率市电容量、最小的PUE值等。所以,整个数据中心的规模,规划设计起着至关重要的作用。

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二、IT负载率

 

1、IT负载率简介

 

IT负载率是IT设备实际所需要的功率与额定负载时所需的功率的比值,用公式表示为

 

Kc=Psb/Psn

式中: Psb——IT设备实际所需功率。

Psn——IT设备额定功率。

 

在规划设计过程中,确定数据中心规模的时候,IT负载率是一个绕不过的因素。这个IT负载率,在不同的人群使用时,取值也有很大不同,其范围落在在0.8~1之间。

 

那么,这个IT负载率在规划设计时,该不该要呢?数值取多少合适呢?

 

银行等金融类数据中心,有时会取IT负载率为1。

 

但是在其他行业,比如互联网行业,IDC行业投资方等是希望IT负载率取值小于1的。这是直接与经济利益挂钩的,在能耗指标相同的情况下,IT负载率取值0.9或1,可以放置的IT服务器数量就要相差10%,这个在算投资回报收益的时候,将是一个非常可观的数值,任何投资者都会眼红的。马克思说:“一旦有适当的利润,资本就大胆起来。如果有10%的利润,资本就会保证到处被使用…… ”咳咳……

 

2、为何会有IT负载率的存在?

 

规划设计中,一般以单机架功率为最小统计单位,而IT机架功率是由一台台服务器组合而来。服务器电源做的是交直流转换,转换过程中本身需要消耗一定电力,大致有以下几个特点:

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a.低负载情况下,电源转换效率很低,这意味着更多的电力消耗在电源本身上;

 

b.随着负载增加,转换效率迅速上升,负载为40%-60%时转换效率达到最高;

 

c.负载超过60%后,电源转换效率随负载升高缓慢降低。满负载时电源转换效率反而相对较低,电源空耗更多的电力。

 

真正在服务器运行的过程中,都不会以额定功率运行。比如,以300w的额定功率服务器为例,真正运行的时候,一般是达不到这个值的,根据行业不同,徘徊在额定功率的50%~90%之间。

 

这就为IT负载率的存在埋下了伏笔。

 

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三、IT负载率与数据中心规模的关系

 

 

以IT总功率表示的数据中心规模一般由以下公式确定:

 

IT总功率=Q÷8760÷PUE÷ρ

其中:Q——年耗电量

      PUE——年均PUE

ρ——IT负载率

 

由公式可知,IT负载率的大小,直接影响到整体数据中心的规模。

 

规划设计过程中,通常会以单机架功率来进行整体规划,假设根据数据中心需求,各方最终确定单机柜功率为4kw。那么,以42U标准机架为例,比如说2U的机架式服务器,假设单台功率为550W,则放8台的功率即可达到4.4kw,而42U标准机架,考虑散热空间及其他辅助设备,可以放15~20台2U的服务器。现实中,单机柜功率达到16kw,甚至20kw的也有不少案例。这就是单台机架内仍然有很大的扩展空间,可以加大单机柜额定功率。

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根据笔者多年数据中心Uptime设计认证(TCDD)的经验,Uptime对其认证的任何等级的IT机房,都要考虑极端气候条件下最不利场景能保证N的容量需求,其认证机房均要求IT负载率必须为1,不得取小于1的系数。

 

而后面的建设及运行阶段的IT负载率,根据业务的不同,实际数值也是天差地别,有些业务低峰时期IT负载率甚至会低于60%。

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这其中蕴藏着极大的宝藏,有待后期运维和管理部门继续挖掘这部分潜力,当然,如果挖掘不当,可能就是给自己挖坑了!慎之!

 

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2019年7月26日 14:38