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数据中心如何充分利用网络机柜

现如今,虽然不同企业数据中心所采用网络机柜(networkcloset)各自具有各种不同的形状和规格大小,但它们本质上都是数据中心的一个组成部分,并且是作为所有关键任务操作处理环境的重要组成部分而存在的,故而数据中心管理运营人员们务必要对其实施高效的组织、保护和管理。企业的IT专业人员们负责保持技术基础架构的运行,即使所面临的是有限的IT资源和日益增加的复杂性。而通过选择合适的服务器机架和电源基础架构,并与相应的管理硬件和软件配合使用,可以使得企业组织保持业务的正常运行。在本文中,我们将为广大读者朋友们简要介绍如何保持IT设备运行的相关建议,并讨论如何有效地管理、组织和操作网络机柜,以节省时间、资金,并避免为数据中心现有操作运营空间和设备带来风险。

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图1:数据中心网络机柜

数据中心网络机柜:相同的组件,不同的目的

无论是在中小型企业还是大型企业,构成其数据中心的典型的网络机柜的组件通常都是相同的。从本质上讲,网络机柜包括四个主要元素:网络交换机、服务器、存储设备以及相关的虚拟化和管理软件。而第五个元素则是集成的服务器机架和配电元件。

一台网络机柜与另一台的区别在于其根本目的。对于较小的企业组织而言,一台网络机柜可以作为计算中心枢纽,包含运行业务所需的所有网络、存储和计算能力。

而对于大型企业组织而言,其网络机柜通常是与其他设备一起运行的——即:以服务器机房或数据中心的形式提供与集中式计算集线器的连接。实际上,较大的企业组织往往依靠网络机柜为中央服务器机房提供网关,然后将信息路由到数据中心进行存储。

在构建新的网络机柜或评估现有机柜时,我们建议企业最好考虑如下三个基本目的:组织、保护和管理。

组织

鉴于网络机柜运营维护要求方面的严格限制,因此在数据中心运营过程中,对相关设备实施适当的组织规划,对于企业数据中心的高效运行和持续维护是至关重要的。数据中心运营管理人员们可以添加到网络机柜的组织化设备包括露天服务器机架(open-airrack,两柱或四柱机型)、附件机架、用于安置电缆设备的机柜、耐扭型电源线扣(strainreliefbar)以及用于组织和管理气流的电缆管理选项。具有双柱开放式框架设计的设备机架在网络机柜中最常见,但对于更深和更重的设备,应考虑使用四柱深度可调节的设备机架。标准的服务器机架通常为84英寸高,但如果数据中心的操作运营空间非常宝贵,则较大(96英寸)的服务器机架可能更有助于实现操作运营空间利用率的最大化。使用符合EIA/ECA310E标准的机架进行19“或23”机架的安装是非常重要,这会有助于确保均匀性和易安装性。此外,机架导轨上具备永久压印的机架安装单元(RMU)标记的机架会使得设备的安装更快、更高效。最后一点,但却并非最不重要的是:注意设备机架的重量容量。我们建议设备机架承载至少1,000磅(454千克)的静态重量,以确保为您企业数据中心成本代价昂贵的数据通信服务器,网络交换机等提供稳定的支持环境。

虽然机架设计很重要,但在安装网络机柜时,保持服务器、交换机和存储设备的安全性也是至关重要的。而为了帮助维护工作以及简化故障排除,机架区域应避免混乱的数据、电源和网络电缆。因此,实施电缆管理是至关重要的。垂直电缆管理器应放在每台机架的末端。我们建议每24根插线电缆(patchcable)使用一个水平(1RMU)电缆管理器,在每台机架中每48根插线电缆使用一个(2RMU)的水平电缆管理器。正确的电缆支持对于确保最高性能和促进对网络布线系统的有效修改、添加是至关重要的。

保护

可靠性,持续的正常运行时间和效率对于企业数据中心的网络机柜是至关重要的,这就是对数据中心的相关设备实施重点保护可以有助于节省时间、资金,并避免发生某些共同的风险的原因所在了。而为数据中心提供保护的解决方案包括不间断电源系统(UPS),其可以在公用供电服务机构发生供电故障时提供应急电源;而一款机架配电单元(PDU)和热插拔维护旁路装置,则可以将电源直接切换到设备以执行维护或更换UPS。如果需要冗余,则应提供在电源异常情况下自动将电源从主电源传输到辅助电源的自动转换开关(ATS)。通过使用智能机架PDU可以进一步增强保护,经由监控和管理插座电源来保护机架内的设备。通过管理软件集成UPS和智能机架PDU,IT专业人员们可以从连接到网络服务器的任何计算机查看和控制操作运营环境。如果需要扩展运行时间,则可以向UPS添加额外的电池模块。

管理

组织规划数据中心的网络机柜,并保护设备可以提高数据中心的运营效率和可靠性,但要真正优化网络机柜,将需要实施有效的管理功能。通过使用适当的硬件和软件管理产品,数据中心的IT人员们可以有效地管理网络环境。管理软件可以在UPS和PDU级别提供远程主动管理功能,适用于直至插座级别的智能PDU。管理硬件包括插座级电流和功率测量仪表以及温度和湿度探头。这些仪表和探头可以实现对于数据中心操作运营环境的监控,并在电源或温度波动超出普遍接受的容差范围时,第一时间通知IT运营管理人员。

有效的管理

尽管取决于企业组织规模大小的不同,不同企业采用网络机柜的目的会存在一定的差异,但是对于高效且有效地管理机柜中资产的需求却是普遍的。对于一家小型企业组织而言,所有的计算能力都包含在一台机柜中;而对于大型企业组织来说,如果网络机柜出现任何问题,则可能会损害对企业网络和关键型任务应用程序的访问。对于这两种不同的情况而言,网络机柜的高效管理对于企业正在进行的操作运营都是至关重要的。

学习如何有效管理网络机柜的基础之一是在粒度级别上监控和管理设备。UPS级别的监控和管理可以使网络管理员们密切关注整个机架的电源和功耗。对于具有多台网络机柜的大型企业组织而言,远程监控和管理功能可提供全面的网络环境视图。通过软件智能管理电源可以帮助管理员们在发生电源中断时有效地进行响应。智能机架PDU允许IT专业人员监控和控制插座级的电流和功率计量仪表——这两者都是确保数据中心高效运行所必需的。此外,还需要能够通过远程温度和湿度监测来测量操作运营环境的条件状况。

从集中位置远程管理操作运营环境条件对于那些已经添加网络机柜以扩大或扩展其现有运营环境的企业组织尤其重要。通过管理软件集成UPS和机架PDU,IT专业人员们可以从连接到网络服务器的任何计算机查看和控制操作运营环境。例如,一处典型的大学可能在整个校园内的各种建筑物中都安置有网络机柜。许多网络机柜在转换空间的最初设计时并非是用于计算的这一情况并不罕见。从温度和湿度的角度来看,这样的环境是不友好的;如果没有额外的冷却设施用于网络机柜空间的话,那么实施远程管理将会有助于避免由于设备运行过热而导致的风险。

对于大型企业组织而言,对网络机柜实施备份尤为重要;作为服务器机房或数据中心的网关,网络机柜一旦出现中断可能会使企业的电子邮件系统等关键任务应用程序无法访问。迁移和关闭虚拟机(VM)的功能也很重要。在发生断电的情况下,关键虚拟机可以保持在线,而那些运行非必要应用程序的虚拟机则可以自动关闭。这一过程称为负载卸载,是有效实现虚拟机迁移的关键组成步骤。通过减少所需处理的工作负载来关闭不太重要的虚拟机,管理员们可以为更关键的应用程序保留和扩展电池电量。为了有效地执行减载,我们建议将UPS管理软件集成到虚拟化平台中,从而有效地提供这些功能,而不会危及关键型IT任务的运营。

最大化机架的正常运行时间,并提高可靠性

虽然监控和管理基础架构对于有效的网络管理而言无疑是至关重要的,但仅仅只靠这些措施并不足以优化网络机柜的操作运营。网络管理员们还必须考虑对于机架的有效管理——针对电缆和电源实施有效的管理方法,以便适当控制和维护机架的操作运营环境。实施正确的电缆管理解决方案,通过增加气流和便于添加或更改机柜硬件的便利性来有效的节省时间和资金。其还可以防止因意外/无意的电源线移除而导致的硬件故障,从而避免风险。

电缆管理是通过不同的颜色编码,并配合垂直和水平电缆组织器、电缆线轴和插头插座稳固设备的使用,使网络管理员木讷能够保持正确的电缆连接,并简化问题解决。通过使用垂直和侧面电缆管理通道进行高效的电缆管理可以增加网络机柜中的气流;还可以简化对机架的任何移动,添加和更改的复杂性,从而减少由于环境温度问题或意外移动电缆而导致中断的可能性。具有IEC插头保持功能的机架PDU可防止插头意外脱落,并可大大提高可靠性。实施电缆管理的最佳实践方案的关键是能够规范整理电缆——例如将蓝色的数据线缆规范整理在一起,以改善故障排除,消除混乱,并减少不同类型电缆之间的干扰。使用分频器,可以在单个管理器中存储电源和网络电缆,并仍然保持电缆的性能。

除了电缆管理之外,电源也是机架管理的另一个组成部分,这也是UPS和PDU发挥其用武之地的所在。为了确保最大的正常运行时间和提高可靠性,理想情况下,网络机柜应包含冗余UPS和PDU,以保护对主要和冗余设备的电源供应。但是,并非所有网络机柜都需要完全冗余的保护;通过将UPS与PDU混合和匹配,数据中心管理员们可以设计出适合其网络机柜需求的适当级别的保护方案。通常,有三个级别的保护:

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图2:带有IEC插座夹具的机架PDU可以降低插头出现松动的情况,以及导致服务器关闭的风险。

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1级:一款单一的UPS和PDU设备。实施基本的电源分配,没有冗余。

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2级:一款UPS和两款PDU。称为冗余分配。

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3级:两款UPS和两款PDU。称为完全冗余或2N架构。

寻找其他保护方案?

考虑使用ATS和旁路开关交换机维护。为了保护单线设备,ATS将会特别有用,因为其可以为带有一个或两个电源的机架中的设备维持冗余配电。当发生问题时,ATS将电源从主源传输到辅助源,并在主源恢复后将其传输回来。此外,维护旁路开关交换机也可以非常有效。维护旁路交换机通过将UPS周围的公共供电电源路由到PDU中来增强机架的电源可用性。如果UPS需要维护或更换,维护旁路开关允许将电源直接切换到网络机柜设备,从而无需在任何维修或维护过程中关闭设备。

需要额外的备份运行时间?对于那些执行严格的服务级别协议的企业组织而言,应选择扩展电池模块,以确保在停电期间获得更长时间的正常运行,或确保有足够时间在虚拟化环境中迁移数据。理想的情况下,专门与UPS配对的扩展电池模块可确保安装无故障,同时提供可靠的备份解决方案。

总之,在为网络机柜选择机架和电源管理及分配解决方案时,请务必兼顾与投资回报率(ROI)相关的各个方面。如若选择了无法通过节约时间、资金并避免风险以创造价值的UPS和PDU选项,那么长期而言,将大大的妨碍企业数据中心效率和有效性的实现。故而为了做出最合适的选择,请务必考虑以下影响整体投资回报率的相关因素:

针对机架实施组织规划——确保设备的安全,并在适当的位置优化用于维护所花费的时间和资金,以及未来针对机架的任何相关组织规划。

额定功率——注意对电源功率的测量,因为其显示了实际功率。

网卡——确定UPS的价格是否包含了网卡。

输出插座——确保UPS和PDU设备有足够的输出插座,以容纳服务器和其他网络机柜设备的电源线。

输入插头——某些UPS和PDU设备具有适合标准墙壁插座的输入插头。如果没有,则可能需要安排电工人员来安装新的墙壁插座。

电池——考虑额外电池组的成本,以及维修UPS电池的成本和频率。

软件——确保UPS和PDU软件可以与现有的虚拟化管理软件集成。

用户界面——直观的LCD有助于简化故障排除,并节省维护成本。

安装硬件——要将UPS安装在双柱机架中,请查找随附的安装硬件。另外一定要注意PDU安装的安装支架要求。

维护旁路——购买此交换机可以在发生UPS故障时允许IT设备保持正常运行,从而节省资金,并避免风险。

电压——从能源利用的角度来看,208伏UPS的成本低于标准的120伏的UPS,因此请确保预先考虑数据中心长期运营所需的正确电压需求。

保修——注意设备保修期内的相关注意事项以及是否包含对于电池的保修。

结论

无论企业组织数据中心的规模大小如何,网络机柜都是保持业务正常运行的重要因素。凭借可靠性和冗余性,企业可以为其网络机柜配备合适的硬件和软件,以最大限度地延长正常运行时间,提高效率,并降低运营成本。实现这些目标有助于推动实现最高的投资回报率。而通过选择具有组织化、保护和管理的机架和设备,网络机柜可以提供企业业务当今计算环境所需的可靠性和性能。