IDC機房的建設投資與運行成本分析(DOC)

IDC機房的建設投資與運行成本分析羅洪元，溫開華國家電子計算機質量監(jiān)督檢驗中心，中國北京 100083National Computer Products Quality Supervising &Testing Center, Beijing, China 100083E-mail： , LUO Hong-yuan, WEN Kai-hua. IDC room building in investment and operating cost analysisAbstract: From the building of energy-saving IDC room size and configuration of the introduction of new technologies, starting with the extent of the IDC room after the pre-construction investment and operating costs of a brief analysis, and proposing some suggestions that the building of energy-saving IDC room , for the reference to readers of interest.Keywords: energy-saving; IDC room; Construction Investment; Operating costs; Solution摘要：本文從建設節(jié)能IDC機房的配置規(guī)模及采用新技術的程度入手，對IDC機房的前期建設投資與事后運行成本進行簡要分析，并提出了建設節(jié)能IDC機房的幾點建議，供感興趣的讀者參考。關鍵詞：節(jié)能 IDC機房 建設投資 運行成本 解決方案1 問題的提出隨著互聯網應用的普及，互聯網數據中心(Internet Data Center，簡稱IDC) 利用已有的互聯網通信線路、帶寬資源，建立標準化的電信專業(yè)級機房環(huán)境，為企業(yè)、政府提供服務器托管、租用以及相關增值等方面的全方位服務。迄今為止, IDC在電信、金融、稅務、政府、交通等眾多領域的需求快速增長。IDC不僅是數據存儲的中心，而且是數據流通的中心，它是Internet網絡中數據交換最集中的地方。據統(tǒng)計，2007年中國市場的IDC投入高達124億元人民幣,其業(yè)務已經突破30多億元人民幣，實現以30%的增長率高速發(fā)展。到2008年，中國建設企業(yè)級IDC機房所帶來的IT投入的市場規(guī)模增長率將是21.5%，市場規(guī)模將達到150.7億元人民幣。IDC市場規(guī)模的高速增長一方面加速了數據的利用，另一方面也消耗了大量能源，根據2007年全球IDC統(tǒng)計數據(表1)表明全球IDC消耗總電能為1834.56億千瓦時，成為重點節(jié)能對象。表1 全球IDC統(tǒng)計數據項目規(guī)模全球IDC數量(個)面積(平方英尺)服務器數量(臺)小型56251500035500中型3750200001500170大型23753500020002500超大型3751000002500以上IDC機房是服務器、存儲設備、通信設備、冷卻設備、負荷開關、UPS、配電柜、機架及配電網絡等設備比較集中的場所(圖14)，作為一種物理載體在各企業(yè)的發(fā)展和運營中越來越突出。與此同時，數據中心也正以一種能源消耗黑洞的形式成為企業(yè)成本的隱形殺手。隨著IDC機房新一輪建設熱潮的興起，電力供應、散熱、運營成本對企業(yè)數據中心的影響逐漸擴大，日益攀升的能源成本正成為企業(yè)的巨大負擔。中國政府已經把節(jié)能減排作為發(fā)展經濟的重要指標，企業(yè)的IT設備所造成的能源消耗問題也越來越受到重視，并成為制約企業(yè)成長的重要因素。圖1 配線柜1 圖2 配線柜2 圖3 理線器 圖4 配線架為了迎合全球節(jié)能減排的大趨勢，很多國際知名公司相繼推出了建設節(jié)能IDC機房的系統(tǒng)解決方案，提出優(yōu)化數據中心設備分布、提升服務器和存儲系統(tǒng)能效、改進硬件能源利用效率、采用軟件能源管理和虛擬技術、對數據中心進行評估和能源利用改進、實現數據中心模塊化、完善數據中心規(guī)劃策略等理念，最終達到建設節(jié)能IDC機房的目標。令人遺憾的是到目前為止，還沒有哪家公司能夠明確提出建成(擴建) 節(jié)能IDC機房的投資與節(jié)能IDC機房建成(擴建)后的運行成本之間的合理比例和評估方法。也就是說，在IDC機房總性能不變的前提下，建設(改建)節(jié)能IDC機房多花的費用是否與節(jié)能IDC機房運行成本減少的費用成正比。本文從建設節(jié)能IDC機房的典型解決方案入手，對IDC機房的前期建設(擴建)投資與事后運行成本進行分析，并提出了建設(擴建)節(jié)能IDC機房的幾點建議，供感興趣的讀者參考。2 節(jié)能IDC機房的解決方案在很多人的印象中，傳統(tǒng)IDC機房意味著充滿噪聲、布線零亂、發(fā)熱量巨大、機柜之間空間狹窄、機架式服務器占用面積大、局部高溫影響機房整體制冷環(huán)境、維護繁瑣甚至是資金投入的無底洞。但隨著IT技術的不斷發(fā)展以及各個業(yè)務與IT的聯系日益密切，當前的數據中心正面臨著成本、速度、整合、安全、能源管理等一系列挑戰(zhàn)，并經歷著巨大的轉變，新一代IDC機房呼之欲出。對于今天的電信運營商而言，IDC業(yè)務模式是其利潤的主要來源，也是其能否成功的重要標志之一，因此目前幾乎所有的電信運營商都在積極地進行IDC的建設。除此之外，還有一些基于銀行、保險、稅務等業(yè)務的單位也同樣在籌劃建設IDC，因此IDC建設的市場非常大。對于一個高品質的IDC機房，在建設過程中對各個方面的要求都很高。IDC建設主要包括機房場地建設及網絡建設兩部分。IDC機房的場地建設是IDC前期建設投入最大的部分。由于IDC的用戶可能把重要的數據和應用設備都存放在IDC機房中，所以對IDC機房場地環(huán)境的要求是非常高的。IDC機房的場地建設主要有機房空間、配套系統(tǒng)等幾個方面：(1) 機房裝修：機房裝修主要考慮吊頂、隔斷墻、門窗、墻壁和地板等。(2) 供電系統(tǒng)：供電系統(tǒng)是IDC的場地建設重點之一。由于IDC的大量設備需要極大的電力功率，所以供電系統(tǒng)的可靠性、可擴展性建設是極其重要的。(3) 空調系統(tǒng)：機房的溫度、通風方式和機房空氣環(huán)境等。(4) 安全系統(tǒng)：包括門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。(5) 通信系統(tǒng)：包括數據線帶寬、語音線路數量等。IDC機房的網絡建設為IDC用戶提供包括Internet連接層、核心交換層、策略分布層、服務接入層以及后臺管理平臺在內的整個數據網路，并保證其網絡連接的速度及可靠性，從而為用戶提供高質量的服務。網絡架建設在布線系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等基礎系統(tǒng)建設之上，同時為主機系統(tǒng)和應用系統(tǒng)提供平臺。IDC的網絡運行離不開網絡管理和運營維護，網絡建設的可靠、穩(wěn)定、高效、安全、可擴展、可管理性將直接關系到上層的主機系統(tǒng)和應用系統(tǒng)，也將直接關系到IDC業(yè)務的順利開展和運行?？傊W絡建設是IDC建設框架中重要而又承上啟下的一環(huán)，網絡建設的設計完善程度將直接影響到IDC建設的質量。IDC提供的業(yè)務主要包括網站托管及主機托管等模式。在進行IDC網絡建設時，由于IDC提供業(yè)務模式的不同，使得其對網絡設計的要求也不相同。世界一流的IDC機房應該提供最強大的入侵檢測系統(tǒng)防止大部分DDOS攻擊(硬件防火墻)、持證工程師7 x 24小時現場解決問題、快速遠程自動冷重啟服務、病毒/垃圾郵件自動防護、海量同步服務器外磁盤備份服務等。按照世界一流IDC機房的要求，我國企業(yè)IDC目前面臨很多挑戰(zhàn)，2008中國數據中心用戶大會用戶調查結果(圖5)很能說明這些問題。圖5 中國企業(yè)IDC目前面臨的最大挑戰(zhàn)為了實現新一代IDC系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全、節(jié)能降耗、智能化管理、業(yè)務變更靈活等綜合目標，業(yè)界一些有實力的企業(yè)陸續(xù)提出了建設節(jié)能IDC機房解決方案。通過推薦的虛擬化、綠色、負載均衡、冷卻、多核、刀片等技術，在服務器、存儲設備、安全產品、網絡產品、供電產品、布線產品、管理軟件等配置上下功夫的理念受到很多節(jié)能IDC機房建設單位的關注。2008中國數據中心用戶大會用戶調查結果(圖6、圖7)從一個側面也反映了各個企業(yè)所重點關注的產品采購需求與IDC新技術。圖6 企業(yè)在年的IDC采購需求 圖7 企業(yè)當前最關注的IDC技術由此可見，綜合目前業(yè)界普遍推薦的新一代IDC機房建設解決方案都是想通過在上述產品上采用虛擬化、綠色、負載均衡、冷卻、多核、刀片等技術來實現建設目標。但在IDC機房總的性能不變的前提下，對這些新技術在各個產品上的投資與IDC機房事后運行成本之間的合理關系，卻未有令人滿意的計算方法。3 建設投資與運行成本關系的簡單分析IDC機房建設涉及很多專業(yè)，要認清這是一個復雜的過程。IDC配套系統(tǒng)及IDC機房空間的擴充性、運行維護成本、機房管理等問題，是所有機房在建設前以及運行維護期間必須著重考慮的問題，另外，電力和制冷也是IDC機房面臨的最大問題。由于不同業(yè)務的運營部門對IDC機房進行規(guī)劃及工藝設計時考慮的角度不一樣，因此機房正式投入使用并進行運行維護時的使用靈活性、運行成本、運維管理方式以及所面臨的問題均有較大出入。此外，我們還要重點關注以下幾個問題：一是節(jié)省成本不可降低系統(tǒng)的可靠性和可用性，通信中斷和數據丟失損失價值會遠大于設備降成本的價值；二是“節(jié)能減排”需要提高設備效率，采用新材料、新能源及新技術，需要相應的技術革新，因此節(jié)能降耗減排有的是降低成本，有些則是提高成本；三是降低產品成本要從產品生命周期和機房生命周期綜合成本的變化來評價其成效，謹防將產品成本向產品生命周期后端和機房生命周期成本轉移的“偽降成本”。因此，對于IDC機房的設計規(guī)劃是以標準量為依據來計算的，機房營業(yè)的空間則是以業(yè)務所需要達成的目標為基準來進行規(guī)劃的，那么機房及配套系統(tǒng)規(guī)劃設計的結果是系統(tǒng)所能達成的計算最大值，相應的建設投資與運行成本費用也是系統(tǒng)的最大值。為了盡可能減少建設成本，部分IDC建設單位在工程最初的規(guī)劃設計中以現有系統(tǒng)的規(guī)模及可能的投產使用量為標準來進行機房規(guī)模的估算，而這種情況對機房及配套系統(tǒng)的擴容性帶來一定的影響。因此IDC建設單位在不能準確預期系統(tǒng)增設規(guī)模與需求量的情形下，經常會遭遇到擴容困難的狀況，使用單位也會經常陷入機房改建或忍受風險的兩難之境。除此之外，根據摩爾定律，計算機的性能大約每18個月會提升一倍。換言之，更高的性能代表更熱的組件、更高密度的封裝與單位面積的更多耗電需求。如今，IT很容易陷入更多應用系統(tǒng)、數據、服務器、存儲以及更多能耗的“惡性循環(huán)”當中；因此，在制定新一代IDC機房的節(jié)能策略上，應當考慮這個重要因素，才能在符合低能耗的同時，保持穩(wěn)定的營運服務水平。根據上述問題，在規(guī)劃設計IDC機房時，IDC建設單位對于機房空間利用率的問題應該最優(yōu)先考慮。通常機房空間的擴充會導致其它配套系統(tǒng)容量的可能不足，因此配套系統(tǒng)的增容問題也會因此伴隨而來，這對IDC機房配套系統(tǒng)的整體架構造成很大影響。所以，在新的IDC機房設計中，往往將空間利用率列為最優(yōu)先的考慮因素，而在進行系統(tǒng)的設計時應以此為計算依據。當系統(tǒng)整體的規(guī)劃設計完成以后，再根據不同的項目建設周期和建設項目投資預算情況，對整體項目進行分階段實施。這樣既可以使工程建設保持比較好的擴展性，又不至于造成一次建設投資過大的問題。配套系統(tǒng)的擴容性與機房空間的擴容性比較起來，其影響面較為單純，但造成配套系統(tǒng)擴容的原因與機會，要比造成機房空間擴充的原因來得多。目前信息與網絡應用設備更新的速度加快，設備體積的不斷縮小以及功能的不斷增強是設備供貨商研發(fā)的共同目標，這就導致機房設備的用電需求與機房散熱量增加的問題出現，使IDC機房原設計的電力與空調計算量已無法配合現有的使用狀況。IDC機房節(jié)能是一個從產品到系統(tǒng)的節(jié)能，涉及的環(huán)節(jié)比較多，對其投資分析和評估方法相對比較復雜。讓我們嘗試通過簡單的思路，對節(jié)能IDC機房的建設投資與運行成本進行分析前，假設我們將要建設的IDC機房的目標性能不變，分析IDC機房不節(jié)能、節(jié)能的兩種建設目標的前期建設投資與事后運行成本之間的關系。假設建設不節(jié)能IDC機房需要的基礎設施、服務器、存儲設備、安全產品、網絡產品、供電產品、布線產品、管理軟件、其他(如人員)的投資分別是M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9，不節(jié)能IDC機房的5年(IDC機房的使用期一般按5年計算，下同)運行總費用為S1（表2）。表2 建設不節(jié)能IDC機房的投資基礎設施服務器存儲設備安全產品網絡產品供電產品布線產品管理軟件其他總投資5年費用M1M2M3M4M5M6M7M8M9MS1 假設建設節(jié)能IDC機房需要的基礎設施、服務器、存儲設備、安全產品、網絡產品、供電產品、布線產品、管理軟件、其他(如人員)的投資分別是N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9；節(jié)能IDC機房的5年運行總費用為S2（表3）。表3 建設節(jié)能IDC機房的投資基礎設施服務器存儲設備安全產品網絡產品供電產品布線產品管理軟件其他總投資5年費用N1N2N3N4N5N6N7N8N9NS2 假設建設節(jié)能IDC機房采用虛擬化、綠色、負載均衡、冷卻、多核、刀片、其他(如人員減少)技術需要的投資分別是K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7（表4）。表4 建設節(jié)能IDC機房采用新技術的投資虛擬化綠色負載均衡冷卻多核刀片其他總投資K1K2K3K4K5K6K7K 建設不節(jié)能IDC機房的總投資為：M=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9；建設節(jié)能IDC機房的總投資為：N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7+N8+N9；建設節(jié)能IDC機房采用新技術產生的總投資為：K=K1K2K3K4K5K6K7；不節(jié)能IDC與節(jié)能IDC機房5年運行總費用為：S=S1-S2。 那么，N-MK應該小于或至少等于S( N-MKS )，否則建成的節(jié)能IDC機房的節(jié)能減排目標就算沒有達到。因此，在建設IDC機房時不僅要考慮建設投資，同時要考慮IDC機房建成后的運行成本以及它們之間的合理關系。4 對投資節(jié)能IDC建設的幾點建議通過以上闡述，我們了解到目前還缺少完整的系統(tǒng)建設標準特別是節(jié)能標準，