中科仙絡(luò) 規(guī)劃設(shè)計(jì)部總工 孫長(zhǎng)青
一、數(shù)據(jù)中心規(guī)模指標(biāo)
說起數(shù)據(jù)中心的規(guī)模體量，有多個(gè)描述口徑，比如：數(shù)據(jù)中心占地面積、數(shù)據(jù)中心建筑面積、數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)量、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量、數(shù)據(jù)中心市電容量、數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)煤）容量、數(shù)據(jù)中心IT總功率等等。各種描述口徑，都抓住了數(shù)據(jù)中心的各自特點(diǎn)，也都有各自的局限。
數(shù)據(jù)中心占地面積及建筑面積都是數(shù)據(jù)中心規(guī)模的指標(biāo)之一，但是同樣面積的數(shù)據(jù)中心，其布置機(jī)柜數(shù)或IT總功率差距也會(huì)非常大，并不是廣泛接受的表述方式。
2、機(jī)架數(shù)規(guī)模指標(biāo)
機(jī)架數(shù)是最直觀的數(shù)據(jù)中心規(guī)模表述方式，甚至在政府的正式文件中，也以機(jī)架數(shù)來體現(xiàn)數(shù)據(jù)中心規(guī)模，例如，工信部首次公布的《全國(guó)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用發(fā)展指引（2017）》中，就是以機(jī)架數(shù)來衡量和預(yù)估各地?cái)?shù)據(jù)中心規(guī)模：根據(jù)預(yù)測(cè)，2018年北京地區(qū)可用數(shù)據(jù)中心規(guī)模將達(dá)到18.6萬架左右，需求規(guī)模將超過30萬架，供應(yīng)存在較大缺口。與此同時(shí)，河北、內(nèi)蒙古、天津等距離北京較近地區(qū)，預(yù)計(jì)2018年可用數(shù)據(jù)中心規(guī)模將達(dá)到49.2萬機(jī)架。
平時(shí)各數(shù)據(jù)中心也常以機(jī)架數(shù)來做描述，如某某宣傳自己上海布局的某數(shù)據(jù)中心規(guī)模達(dá)1萬架機(jī)柜，極大的擴(kuò)充了其在該區(qū)域的占有率，使其能夠滿足更多戰(zhàn)略客戶的迫切需求。
但機(jī)架數(shù)的表述方式，并不能將整個(gè)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模做很好的限定，因?yàn)閱螜C(jī)架密度千差萬別，交代完機(jī)架數(shù)量后，還需要給出單機(jī)架功率密度，來確定最終的數(shù)據(jù)中心規(guī)模。
隨著數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展，IDC的規(guī)模越來越大，其對(duì)數(shù)據(jù)中心規(guī)模的評(píng)價(jià)方式的影響力也越來越大。IDC行業(yè)的出租費(fèi)用現(xiàn)在普遍以××元/kw（這個(gè)單價(jià)地域差距非常大，也隨著時(shí)間不同有較大波動(dòng)，不含電費(fèi)的價(jià)格大概在6001200之間，含電費(fèi)的價(jià)格以4kw的機(jī)柜為例，單機(jī)柜大概在60008500之間。）來計(jì)價(jià)。
也就是說，數(shù)據(jù)中心的總體規(guī)模，最終折算到IT總功率是最直接體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。那么，總的數(shù)據(jù)中心規(guī)模，以總IT功率來統(tǒng)計(jì)將是最貼合實(shí)際的一個(gè)指標(biāo)。
由此延伸而出的總面積、總市電容量、需要的能耗指標(biāo)，都需要根據(jù)各自的規(guī)劃設(shè)計(jì)水平及運(yùn)維水平進(jìn)行優(yōu)化，在IT功率一定的情況下，來實(shí)現(xiàn)最低的單位IT功率建筑面積、最低的單位IT功率市電容量、最小的PUE值等。所以，整個(gè)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，規(guī)劃設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。
IT負(fù)載率是IT設(shè)備實(shí)際所需要的功率與額定負(fù)載時(shí)所需的功率的比值，用公式表示為
Kc=Psb/Psn
式中: Psb——IT設(shè)備實(shí)際所需功率。
Psn——IT設(shè)備額定功率。
在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，確定數(shù)據(jù)中心規(guī)模的時(shí)候，IT負(fù)載率是一個(gè)繞不過的因素。這個(gè)IT負(fù)載率，在不同的人群使用時(shí)，取值也有很大不同，其范圍落在在0.8~1之間。
那么，這個(gè)IT負(fù)載率在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，該不該要呢？數(shù)值取多少合適呢？
銀行等金融類數(shù)據(jù)中心，有時(shí)會(huì)取IT負(fù)載率為1。
但是在其他行業(yè)，比如互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，IDC行業(yè)投資方等是希望IT負(fù)載率取值小于1的。這是直接與經(jīng)濟(jì)利益掛鉤的，在能耗指標(biāo)相同的情況下，IT負(fù)載率取值0.9或1，可以放置的IT服務(wù)器數(shù)量就要相差10%，這個(gè)在算投資回報(bào)收益的時(shí)候，將是一個(gè)非?？捎^的數(shù)值，任何投資者都會(huì)眼紅的。
規(guī)劃設(shè)計(jì)中，一般以單機(jī)架功率為最小統(tǒng)計(jì)單位，而IT機(jī)架功率是由一臺(tái)臺(tái)服務(wù)器組合而來。服務(wù)器電源做的是交直流轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程中本身需要消耗一定電力，大致有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
a.低負(fù)載情況下，電源轉(zhuǎn)換效率很低，這意味著更多的電力消耗在電源本身上；
b.隨著負(fù)載增加，轉(zhuǎn)換效率迅速上升，負(fù)載為40%-60%時(shí)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高；
c.負(fù)載超過60%后，電源轉(zhuǎn)換效率隨負(fù)載升高緩慢降低。滿負(fù)載時(shí)電源轉(zhuǎn)換效率反而相對(duì)較低，電源空耗更多的電力。
真正在服務(wù)器運(yùn)行的過程中，都不會(huì)以額定功率運(yùn)行。比如，以300w的額定功率服務(wù)器為例，真正運(yùn)行的時(shí)候，一般是達(dá)不到這個(gè)值的，根據(jù)行業(yè)不同，徘徊在額定功率的50%~90%之間。
這就為IT負(fù)載率的存在埋下了伏筆。
三、IT負(fù)載率與數(shù)據(jù)中心規(guī)模的關(guān)系
以IT總功率表示的數(shù)據(jù)中心規(guī)模一般由以下公式確定：
IT總功率=Q÷8760÷PUE÷ρ
其中：Q——年耗電量
PUE——年均PUE
ρ——IT負(fù)載率
由公式可知，IT負(fù)載率的大小，直接影響到整體數(shù)據(jù)中心的規(guī)模。
規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，通常會(huì)以單機(jī)架功率來進(jìn)行整體規(guī)劃，假設(shè)根據(jù)數(shù)據(jù)中心需求，各方最終確定單機(jī)柜功率為4kw。那么，以42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架為例，比如說2U的機(jī)架式服務(wù)器，假設(shè)單臺(tái)功率為550W，則放8臺(tái)的功率即可達(dá)到4.4kw，而42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，考慮散熱空間及其他輔助設(shè)備，可以放15~20臺(tái)2U的服務(wù)器?，F(xiàn)實(shí)中，單機(jī)柜功率達(dá)到16kw，甚至20kw的也有不少案例。這就是單臺(tái)機(jī)架內(nèi)仍然有很大的擴(kuò)展空間，可以加大單機(jī)柜額定功率。
根據(jù)筆者多年數(shù)據(jù)中心Uptime設(shè)計(jì)認(rèn)證（TCDD）的經(jīng)驗(yàn)，Uptime對(duì)其認(rèn)證的任何等級(jí)的IT機(jī)房，都要考慮極端氣候條件下最不利場(chǎng)景能保證N的容量需求，其認(rèn)證機(jī)房均要求IT負(fù)載率必須為1，不得取小于1的系數(shù)。
而后面的建設(shè)及運(yùn)行階段的IT負(fù)載率，根據(jù)業(yè)務(wù)的不同，實(shí)際數(shù)值也是天差地別，有些業(yè)務(wù)低峰時(shí)期IT負(fù)載率甚至?xí)陀?0%。
這其中蘊(yùn)藏著極大的寶藏，有待后期運(yùn)維和管理部門繼續(xù)挖掘這部分潛力，當(dāng)然，如果挖掘不當(dāng)，可能就是給自己挖坑了！慎之！
