机房建设与虚拟化基础架构.ppt

机房建设与虚拟化基础架构8/11/2024机房建设内容介绍机房的级别划分GB50174-2008电子信息系统机房设计规范机房也分级别的，A、B、C级，A级为最高；•基本上银行系统的机房多按A级标准做，•政府部门及企业根据客户要求按照B级来设计•事业单位及教育部门可根据C级设计机房建设七个子系统内容介绍机房建设架构图机房建设装修装修电气电气门禁监控门禁监控综合布线综合布线消防消防空调新风空调新风地板、地板、墙面、墙面、吊顶、吊顶、中控等中控等电缆铺电缆铺设、设、UPSUPS安安装、配装、配电设备电设备安装安装空调系空调系统、新统、新风系统、风系统、排烟系排烟系统、相统、相关管道关管道铺设铺设消防报消防报警、消警、消防联动、防联动、消防区消防区域设置、域设置、设备安设备安装等装等所有区所有区域内的域内的综合布综合布线系统线系统监控系监控系统、门统、门机系统、机系统、环境监环境监控系统控系统等等防雷接地防雷接地防雷接防雷接地、防地、防静电静电装饰系统工程机房装饰分墙、顶、地、隔断四部分；机房的选材从防火、防静电等方面考虑；1、墙：一般选材为彩钢板（金属石膏复合板）（金属石膏复合板）、铝塑板（防火石膏（防火石膏板面贴铝塑板）板面贴铝塑板）、刷漆等（主要用于监控室等辅助区域）（主要用于监控室等辅助区域）；2、顶：一般都选择微孔铝合金天花，铝合金天花分两种，一是方板（（600x600600x600，防静电效果最好），防静电效果最好），一是条形板，根据客户喜欢，现在稍微上点规模的机房都选择无吊顶，因为方便上走线等；3、地：架空地板，即防静电地板，防静电地板根据档次不同，分全钢的（常用）、复合的（南方易变型）（南方易变型）、硫酸钙（最高档）（最高档）的等；4、隔断：玻璃隔断、轻钢龙骨石膏板隔断两种；玻璃隔断根据防火分区的不同分为防火玻璃和钢化玻璃隔断；轻钢龙骨石膏板隔断分单层单面石膏板和双层双面石膏板隔断，也是根据防护分区不一样来划分的（机房温度保持在（机房温度保持在22~2522~25度）度）； 4.3配电线路结构配电线路结构 市电三相配电系统市电三相配电系统UPSUPS市电市电主设备主设备辅助应急辅助应急动力用电动力用电辅助用电辅助用电计计算算机机主主机机外外设设终终端端 门门禁禁应应急急照照明明应应急急插插座座空空调调系系统统消消防防系系统统感感性性办办公公设设备备辅辅助助插插座座维维修修插插座座网网络络 运运行行保保障障系系统统(四)机房基础系统介绍─机房配电系统 4.2雷击介绍雷击介绍 (四)机房基础系统介绍─机房防雷接地 5.2 无管网（柜式）七氟丙烷气体灭火系统，是轻便可移动式自动探测火灾、自动报警、自动灭火的现代化消防设备，其灭火效能高，灭火速度快、毒性低、对设备无污损，灭火装置性能优良，其控制部分可与消防控制中心相衔接。

￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿机房气体灭火介绍机房气体灭火介绍 (四)机房基础系统介绍─机房消防(四)机房基础系统介绍─机房空调系统每个机架的制每个机架的制冷量冷量可可能达到能达到10~15KW8/11/2024机房设计规划分析机房容量需求分析8/11/2024基于IT设备的规划•设计思路：由机柜到机房•机房容量：由机柜容量决定–配电( KVA ) –制冷( KW ) –空间( RU/Rack ) –重量( Kg ) •IT设备负荷数据•机柜容量分析•机房容量分析机房设计规划数据中心机房分级标准(Tier Level)8/11/2024Source: Tier Classifications Define Site Infrastructure Performance, W. Pitt Turner, The Uptime Institute, 2008● 一级：单路径的电源和散热分配，无冗余组件，99.671%的可用性● 二级：单路径的电源和散热分配，冗余组件，99.741%的可用性● 三级：多个电源和散热分配路径，只有单路工作，冗余组件，可同时维护，99.982%的可用性● 四级：多个工作状态电源和散热分配路径，组件冗余，容错，99.995%的可用性。

•机房总能耗：100%•机房空调：45%•计算机设备：30%•UPS￿电源：18%•其它：7%机房总能耗13处于十字路口的数据中心ISS-1 – HP Restricted14•数据中心的电力消耗在过去10年增长了5倍•一台1U服务器的使用成本高达采购成本的2倍，并且还在继续增加•能源价格飙升导致更加困难的局面•用于空调冷却的的电力等于或超过了计算用的电力不断扩大的IT需求和能源效率之间的尖锐矛盾Source: Belady, C., “In the Data Center, Power and Cooling Costs More than IT Equipment it Supports”, Electronics Cooling Magazine (Feb 2007)IT & cooling power & electricity cost of $0.1/kW-hr11 八月 2024当前的数据中心环境•数据中心挑战–电源、散热和空间容量限制了IT的发展–扩展受制于数据中心构建时间•需要更高的能效–能耗成本不断增加–传统的数据中心不能实现密度最大化•资本压力不断上升–预计容量将不断增加–按需购买有助于延缓资本支出当前数据中心状态•Gartner – 超过70%的全球1000企业都将在今后5年内对数据中心的设备进行更新与扩展•美国拥有最多的大型数据中心−IDC 评估了￿7,000 个企业数据中心￿(25k sq. ft.)−大部分都在刀片出现之前设计(7年以上)−按￿35 - 70 W/sqft 设计(当前需求150-200 W/sqft - Gartner)−数据中心挑战(IDC)1.电源/散热2.可用性/冗余/灾备3.空间受限8/11/20249.4319.7539.9916.0214.82Tier Level (Weighted Average)Tier 1Tier 2Tier 3Tier 4UnsureSource: Key Findings from Datacenter Dynamics shows in 8 cities in 2008Source: Marsan, Carolyn Duffy, Data center power: the cost reality, NetworkWorld, Feb. 18th, 2008Power Usage in the Datacenter静态智能散热Static Smart Cooling天花板高压回风ceiling return air plenum精确设置回风口critically placed return grilles机架挡风条rack blanking panelsAdds another 15% improvement in efficiency•优化计算资源的布局•优化冷却资源的配置•对制冷基础设施的实时控制•机架制冷控制18DSC动态智能散热：动态智能散热： 适应性基础设施的关键支持因素适应性基础设施的关键支持因素机架进气口热量传感器VFD风扇转速控制器水温控制阀DSC管理服务器管理服务器•传感器网络/数据仓库•系统状态评估•散热系统控制传感器和控制网络可调整功率的CRAC设备冷却水供应循环数据中心电源和散热管理解决方案，•所有空气调节系统或机房均实行统一的管理（包括数据中心和通信设备）•使用SIM和OV，实现可改造的绿色数据中心•广泛的机架级热感应网格，带有机房级分区能力•动态管理CRAC，大大节约能源194/1/2008HP ConfidentialHP 集装箱式数据中心举例ROI管控管控密度密度成本成本部署部署可靠性可靠性PowerComputeStorageEfficiency Capex + Opex x time Capex + Opex x timeUIPSAFRProvisioningRemote visibilityRemote controlGeographic reach Time to deployAre these the right measures? How do you prioritize them?11 八月 202440英尺集装箱的布局进入冷过道的人行门进入后服务区的4组双开门。

支持3条400A电源总线线路支持12组耐用换热器鼓风机风扇拉箱机房面板风扇控制面板加湿器业务流程管理（BPMS）面板火警面板烟箱紧急断电（EPO）面板火警拉线开关火警拉线开关三相电源分线箱（3个）BMS（楼宇管理系统）面板空载POD内部视图8/11/20244x or 6x 225A 三相电源电源, FC, BMS 接入线路火警侦测与报警线路冷通道门HP MCS提供高效的换热器（HEX）HP MCS提供高效的变速鼓风机36英寸冷通道，可在超过90F的温度中运行冷过道外部的设施管理标准50U机架可通过集装箱门从后部访问热过道11 八月 2024总体拥有成本对比POD与新建数据中心I级 传统数据中心 600千瓦I级 40英尺的POD（网上定价130万美元）600千瓦III级 传统数据中心440千瓦III级 40英尺POD（目标）（网上订价160万美元）440千瓦千瓦/机架1227.51220机架数量50223722IT占地空间20003202000320瓦/平方英尺30018913001375散热功耗（千瓦）27010319875辅助电源（千瓦）1504211031总功耗（千瓦）1020745748546年功耗（兆瓦小时） 8997707666774826功耗效率（PUE）1.71.241.71.24总资本支出2,000,0001,300,0002,500,0001,600,000年运营支出1,136,523451,140867,240328,500POD优势• 占地空间节省约6倍•散热功耗减少60%以上•总功耗降低25％以上•资本支出减少35%以上•年运营支出减少60%以上8/11/2024虚拟化基础架构需求传统的数据中心烟囱式架构烟囱式架构•异构的技术•多种操作系统平台•支撑高峰时的容量•被动的响应式管理庞大的应用体系庞大的应用体系•静态地部署•多种软件组合•点对点集成•独立的应用数据MainframeDASCustomApplicationBig serverDASERPApplicationSalesApplicationClusterDatabaseDataWarehouseNAS/SANORBNAS/SANFilesDatabaseDatabaseSmall server数据中心的利用率和效率不高很少的一部分客户开很少的一部分客户开始监控数据中心服务始监控数据中心服务器的利用率，然而，器的利用率，然而，非常少的客户会注意非常少的客户会注意数据中心的效率数据中心的效率Server utilization remains very low. . .Average daily utilization (percent)01020304050607080901000102030405090100 Up to 30% servers are dead* Sample size – 45 data centersSource: Uptime InstitutePeak daily utilization (percent)新一代云数据中心概念的提出整合的整合的灵活的灵活的高性能高性能高可用性高可用性云数据中心可能的问题可用性可用性大规模集群环境下，单个/部分节点的故障容错性能瓶性能瓶颈随着集群规模的扩大，单节点环境下的性能瓶颈可能会被放大，如节点交互、IO扩展性展性随着数据量和负载的增大，如何保证可扩展性以满足业务处理和分析对性能的要求数据存数据存储海量数据的在分布式环境下的存储和高效访问，空间的需求和压缩等27云环境下需要一个更加强大的分布式数据库解决方案！整合架构-动态负载管理烟囱式架构-低效的资源管理整合的要求提升服务器的利用水平5% - 10% (Gartner)60% - 70%灵活的要求•敏捷地适应应用变化情况−根据负载随需扩展−高弹性，动态伸缩，self service，配置更多的实例−在初始投资成本和获得良好的效率之间作出平衡•实时地获取业务变化，并以此作出响应Applications A, B, C, D, ENetWorkloadIf utilization too high,increase capacityShared InstanceServer AServer BServer CServer DScale-out on-demand高性能的要求全球最大数据仓库容量其大小每两年增长三倍1998 – 1 TB; 2001 – 10 TB; 2003 – 30 TB; 2005 – 100 TB; 2007 – 300TB; 2009 – 900 TB; 2011 – 2.7 PB高性能的要求分布式处理能力集中处理层问题：昨天的客户发展量如何？分布式处理层汇总、合并结果Select sum(sales) whereDate=’24-Sept’ …多个服务器并行处理查询请求构建并发Smart Scan请求各服务器返回结果Storage数据复制完全激活故障切换到备点数据的备份和恢复低成本高性能数据保护 & 归档集群技术保证容错和 服务器水平扩展DatabaseDatabaseStorage高可用性的要求自动存储管理保证容错和存储水平扩展保证业务不被中断 - 每个都是可以水平扩展的, 完全激活的, 以数据为中心的要求达到最高可用性和最低的成本升级硬件和软件8/11/2024虚拟化基础架构实现信息基础架构更低的成本更低的成本•提高利用率，减少管理工作量减少风险减少风险•针对信息丢失提供保护，加强安全以防未经授权的访问开发价值开发价值•用新的方法在业务运营中利用信息的价值使保护有效而且成本合理使保护有效而且成本合理加强关键资产安全加强关键资产安全新一代备份解决方案新一代备份解决方案虚拟化信息基础架构虚拟化信息基础架构自动化数据中心运营自动化数据中心运营利用内容获得竞争优势利用内容获得竞争优势加快实现应用程序加快实现应用程序的业务价值的业务价值保护保护阵列复制磁盘备份重复数据消除连续数据保护安全性虚拟化和自动化虚拟化和自动化虚拟化信息管理资源管理添加智能添加智能企业内容管理和归档信息获取BPM、协作企业搜索信息基础架构让信息有更高的价值，使信信息基础架构让信息有更高的价值，使信息的使用更加灵活、高效并能节约成本。

息的使用更加灵活、高效并能节约成本•“这是一种改进型体系结构，它不允许公司采用‘弃旧用新’的做法，而是可以与当前的应用程序设计技术共存...信息将不再被锁定在小仓库中，传统的数据‘所有者’￿[需要] 放弃对信息的束缚，越来越多地跨整个企业共享信息￿—￿Gartner 预测：信息基础架构崭露头角存储更加高效存储更加高效存储存储SANNASCASIP信息基础架构信息基础架构是一套共享的产品、服务和最佳做法，通过它可以存储、保护、优化和利用信息，以便人们可以避免潜在的严重风险、减少与管理信息相关的巨大成本，同时充分挖掘信息的价值以实现业务优势Tiered SharedVirtualized StorageIntegrated Mgmt.Solutions (virtual)IT 基础架构演变20002010+2007主机系统主机系统存储存储管理与自动化管理与自动化客户端客户端DASDedicatedServersPoint Mgmt. SolutionsPCDedicatedClustersVirtualizedDedicated ServersTiered SharedVirtualized ClustersDedicatedSANSTiered SharedSANSSAN VirtualizationIntegrated Mgmt. Solutions(physical)VDIUniversal Client2005Virtual Data CenterCloud2009Basic required security technologiesAdvanced data and identity centric protectionEnablement of the enterprise security service busSecure technology ecosystem安全安全网络网络100M Ethernet1GB Ethernet10GBEthernetFCOE(CNA)Data Center Ethernet存储规划 – 从过去到现在DatabasesEmail App2SANSymmetrixClariionApp1ServerServerNS系列系列SymmetrixClariion优化升级旧有优化升级旧有IT架构架构参考信息架构统一网络存储平台SANEmail DatabaseApps新架构建设新架构建设IFC SANiSCSINASFC SAN网络存储网关网络存储网关NAS容灾容灾容灾容灾容灾容灾þ 文件共享þ 优化存储利用率 þ FC and iSCSI Block Based Accessþ 虚拟化架构þ 全局数据消重þ 数据保护或系统容灾VirtualizedApps统一存储平台统一存储平台FileServers iSCSIþ 文件共享þ 优化存储利用率 þ FC and iSCSI Block Based Accessþ 虚拟化架构þ 全局数据消重 þ 数据复制或容灾保护37虚拟存储的不同实现方式§基于主机(Veritas)–虚拟化软件安装在应用主机上–从连接到主机的不同存储上划分虚拟卷§基于SAN网络 (IBM SVC, EMC, FalconStor)–虚拟引擎在一个专用的集成设备上或光纤交换机上–从连接到SAN的存储上划分虚拟卷§基于磁盘阵列基于磁盘阵列 (HDS)–虚拟化软件包含在磁盘阵列控制器上–从连接到该磁盘阵列的存储上划分虚拟卷整合之前整合之前整合之后整合之后服务器服务器1,000 台台80 台台存储存储270 TB DAS140 TB SAN 和和 NAS网络网络3,000 个电缆个电缆/端口端口300 个电缆个电缆/端口端口设备设备200 个服务器机架个服务器机架400 个电源开关个电源开关10 个服务器机架个服务器机架20 个电源开关个电源开关客户示例：领先的平安保险公司客户示例：领先的平安保险公司VMware 对其产生的影响对其产生的影响硬件成本节省硬件成本节省数据中心空间、电力和制冷成本节省 70-80%2 年节省 800 万美元运营效率运营效率服务器重建和应用程序载入时间从 20-40 小时缩短到 15-30 分钟每年节省 10,000 工时 虚拟化整合ISS-1 – HP Restricted39谢谢。