整機(jī)柜定制化服務(wù)器應(yīng)用實(shí)踐研究

梁焱瑞，雷 鳴，劉 玲，曹原銘，劉 芹

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

0 引 言

5G時(shí)代的到來加速了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，各類業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)中心計(jì)算能力的需求隨之增長。針對服務(wù)器定制優(yōu)化方案一直備受互聯(lián)網(wǎng)和電信行業(yè)的關(guān)注。整機(jī)柜定制化服務(wù)器在機(jī)柜層面統(tǒng)一了服務(wù)器的硬件設(shè)計(jì)方案，具有更高的集成度和更低的平均能耗，近年來已經(jīng)廣泛應(yīng)用部署在互聯(lián)網(wǎng)和電信行業(yè)。

1 整機(jī)柜定制化服務(wù)器現(xiàn)狀

服務(wù)器定制化的目標(biāo)是降低單位計(jì)算能力的TCO（總體擁有成本），縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，提升后期運(yùn)維效率。從定制化深度看，它主要分為配置定制和設(shè)計(jì)定制兩大類別。配置定制提出定制的一般技術(shù)要求包括CPU類型、內(nèi)存和硬盤容量、網(wǎng)絡(luò)端口以及預(yù)留插槽等。設(shè)計(jì)定制對服務(wù)器的硬件設(shè)計(jì)和關(guān)鍵器件選型方案提出了定制要求，包括機(jī)箱尺寸和結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)配置、布局和接口、風(fēng)扇電源等。

1.1 整機(jī)柜服務(wù)器概念

整機(jī)柜定制化服務(wù)器是在面向應(yīng)用的配置定制基礎(chǔ)上，對服務(wù)器硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能、提高密度、提升部署和運(yùn)維效率。機(jī)柜中通常包括服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、集中的供電和散熱系統(tǒng)、架頂網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（TOR）和網(wǎng)絡(luò)連接以及集中的管理系統(tǒng)乃至預(yù)先部署好的軟件系統(tǒng)等。

整機(jī)柜服務(wù)器通常由機(jī)柜系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)組成[1]。機(jī)柜系統(tǒng)模塊是整機(jī)柜服務(wù)器的結(jié)構(gòu)載體，通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)能夠兼容各類服務(wù)器或交換機(jī)節(jié)點(diǎn)；供電系統(tǒng)采用集中Busbar供電方式，采用標(biāo)準(zhǔn)的接口和總線設(shè)計(jì)，具備節(jié)點(diǎn)形態(tài)的兼容性，提高電源的供電效率；散熱系統(tǒng)采取風(fēng)扇墻的方式對服務(wù)器進(jìn)行集中散熱，從而提高服務(wù)器的散熱效率。

1.2 天蝎計(jì)劃

整機(jī)柜服務(wù)器有多種不同的具體方案，目前在國內(nèi)市場應(yīng)用最廣的是ODCC（開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)）的“天蝎計(jì)劃”整機(jī)柜服務(wù)器方案?！疤煨?jì)劃”由BAT發(fā)起，中國電信、中國移動(dòng)聯(lián)合參與定制，采用集中供電、集中散熱、集中管理、高密度設(shè)計(jì)思路。相對于普通機(jī)架式服務(wù)器，它的部署效率最高可提升10倍，降低能耗10%以上，有效降低了采購和運(yùn)維的TCO。

2 整機(jī)柜服務(wù)器應(yīng)用部署分析

2.1 整機(jī)柜優(yōu)勢分析

該工程為整機(jī)柜試點(diǎn)應(yīng)用部署的項(xiàng)目。在整個(gè)工程實(shí)施過程中，整機(jī)柜服務(wù)器體現(xiàn)出了高密度、快速部署、工程設(shè)計(jì)便捷和部署整潔美觀等優(yōu)勢。

（1）單臺(tái)服務(wù)器功耗：整機(jī)柜服務(wù)器單臺(tái)運(yùn)行功耗為199 W，普通服務(wù)器單位運(yùn)營功耗為234 W，整機(jī)柜服務(wù)器較普通服務(wù)器單臺(tái)功耗低15%；

（2）機(jī)房空間利用率：IDC1機(jī)房110個(gè)整機(jī)柜內(nèi)共部署1 760臺(tái)虛擬化服務(wù)器和440臺(tái)分布式服務(wù)器，IDC2機(jī)房設(shè)計(jì)方案為單機(jī)架內(nèi)安裝18臺(tái)虛擬化服務(wù)器或15臺(tái)分布式服務(wù)器，如部署相同數(shù)量服務(wù)器需要123個(gè)機(jī)柜，機(jī)房空間利用率整機(jī)柜服務(wù)器較普通服務(wù)器節(jié)約11%；

（3）機(jī)架用電利用率：IDC1機(jī)房單機(jī)架實(shí)際運(yùn)行功耗3.9 kW，IDC2機(jī)房單機(jī)架實(shí)際運(yùn)行功耗3.1 kW，IDC1機(jī)房較IDC2機(jī)房的單機(jī)架用電利用率提升約25%。

由分析可知，整機(jī)柜服務(wù)器在空間密度、能耗利用率、部署效率以及設(shè)計(jì)便捷性上，相對于傳統(tǒng)服務(wù)器均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

2.2 整機(jī)柜部署實(shí)施相關(guān)問題

整機(jī)柜的交付模式與傳統(tǒng)服務(wù)器、交換機(jī)等IT設(shè)備與機(jī)柜完全解耦的交付方式不同，決定了其相對特殊的技術(shù)要求和部署實(shí)施環(huán)境要求。本項(xiàng)目機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)配套前期已按普通機(jī)架服務(wù)器建設(shè)，導(dǎo)致整機(jī)柜服務(wù)器部署時(shí)遇到一些問題。本工程機(jī)房環(huán)境原針對普通數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用“下送風(fēng)+冷通道封閉”制冷方式，機(jī)房采用架空地板，無法滿足整機(jī)柜承重要求。為了防止地板因承重?fù)p壞，需要將工廠內(nèi)組裝好節(jié)點(diǎn)的整機(jī)柜機(jī)房外拆除節(jié)點(diǎn)后，機(jī)柜、節(jié)點(diǎn)分別搬運(yùn)至安裝位置再進(jìn)行組裝。同時(shí)，機(jī)房入口有3 m的13.5°坡道，坡道搬運(yùn)時(shí)即使僅?？諜C(jī)架，仍需要多人才能推動(dòng)。機(jī)柜就位后，還需要增加散力承重底座。由于拆除滾輪后整機(jī)柜高度變化，帶來列頭柜高度、ODF高度、機(jī)房其他配套設(shè)備高度的相應(yīng)調(diào)整。一是為了機(jī)房高度保持一致美觀，二是冷通道封閉時(shí)保證封閉效果。

3 整機(jī)柜服務(wù)器應(yīng)用部署優(yōu)化建議

3.1 方案設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

3.1.1 服務(wù)器節(jié)點(diǎn)

建議單機(jī)柜仍采用20節(jié)點(diǎn)/柜的配置方案，有利于后期數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)接入與規(guī)劃。針對虛擬化等計(jì)算密集型整機(jī)柜，可考慮采用1U2節(jié)點(diǎn)提高服務(wù)器密度至30～40節(jié)點(diǎn)/柜，但需同步考慮機(jī)房的供電、承重、制冷以及架內(nèi)線纜過多帶來的布線解決方案[2]。

3.1.2 接入交換機(jī)

基于天蝎項(xiàng)目的整機(jī)柜設(shè)備包含提供網(wǎng)絡(luò)模塊（接入層交換機(jī)TOR），但由于目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)方案多采用SDN組網(wǎng)方式，接入交換機(jī)通常跟隨SDN網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行另行采購，因此常出現(xiàn)接入交換機(jī)需要現(xiàn)場單獨(dú)安裝、布線的問題。建議后續(xù)在確保SDN方案兼容性的前提下，由整機(jī)柜服務(wù)器提供商統(tǒng)一提供接入交換機(jī)。需要另行采購的，可以提前在機(jī)柜出廠前提前進(jìn)行電源、業(yè)務(wù)線纜預(yù)布放，機(jī)柜到場后僅進(jìn)行設(shè)備上架連接。

3.2 機(jī)房配套優(yōu)化建議

整機(jī)柜定制化服務(wù)器對于機(jī)房配套條件要求較高，結(jié)合本次部署經(jīng)驗(yàn)，機(jī)房配套建議如下。

3.2.1 承重要求

整機(jī)柜交付方案中，服務(wù)器已經(jīng)在架內(nèi)安裝完畢。由于服務(wù)器事先裝架，整個(gè)機(jī)柜重量較大（720～1 000 kg），搬運(yùn)過程中搬運(yùn)通道、坡度、地板等均需考慮承重要求。從此次實(shí)際部署情況看，建議后續(xù)相關(guān)機(jī)房搬運(yùn)通道無坡道、無門檻。建議直接采用防靜電膠地面，通過地面保護(hù)后，可直接將整機(jī)柜運(yùn)輸至指定機(jī)架位。對于不滿足搬運(yùn)條件的機(jī)房，可以采取柜體與模塊化部件拆分，然后在機(jī)房現(xiàn)場安裝部署的方式進(jìn)行服務(wù)器上架。

3.2.2 機(jī)柜固定

建議參考互聯(lián)網(wǎng)公司機(jī)柜固定的方式，采用機(jī)房L型底座前部固定方式進(jìn)行整機(jī)柜固定。這種固定方式不用拆卸滾輪和水平支撐件，可以自由移動(dòng)，直接推入固定，部署實(shí)施方便，安裝簡單易行。

4 結(jié) 論

本文通過梳理總結(jié)實(shí)際工程中整機(jī)柜定制化服務(wù)器的安裝部署情況，對比分析了整機(jī)柜定制化服務(wù)器與傳統(tǒng)服務(wù)器的優(yōu)勢，進(jìn)一步針對工程的實(shí)施情況總結(jié)了整機(jī)柜定制化服務(wù)器在部署實(shí)施方面的相關(guān)問題。