如何优化物理基础设施系统助推虚拟化云计算

我们日益数字化的生活会导致数据量大成倍增长，同时，也需要增加更多的计算资源。虚拟化工作负载可以从IT硬件获得更多的计算输出。虽然这样的好处几乎是众所周知的，且正在被充分利用，但人们对于虚拟化给数据中心物理基础设施所带来的影响却是不甚了解，而且往往忽视了这些影响。

根据基于高度虚拟化的云计算环境的四大潜在影响进行数据中心物理基础设施系统的优化并妥善管理无疑是数据中心经理所应该考虑的关键因素。正确地管理这些潜在的影响不仅有助于使得您数据中心的业务免受影响，而且还可以帮助您显著延长这些潜在影响发挥作用的时间，实现效率的提高。

虚拟化的潜在影响

其中一个潜在的影响便是由虚拟机所造成的局部能耗的上升，这就需要增加处理器和内存资源，进而产生比非虚拟机更高的能耗。这些虚拟化的、高密度服务器通常组合在一起创造服务器机房的“热点”，导致了某些冷却问题。

为了处理这些热点问题，数据中心经理可以从更广泛的领域选择解决方案。最常用的方法是在整个服务器机房散布高密度设备。然而，这对于那些规模较小或预算紧张的数据中心的经理们而言，则可能会造成空间不足的问题。另一种能够更好地利用更小空间的方式将所有高密度服务器集中到一处，将虚拟机整合到一个机架或机架排。使用专门的空气冷却设备也可以帮助您更好地利用空间，提高效率，并有助于实现每台机架密度空间的最大化。此外，当空气流经这些机架时，高密度的机架空间可能可以帮助增加数据中心的其余部分的冷却能力。虚拟化和应用程序迁移到云计算所带来的第二个鲜为人知的变化是电源使用效率(PUE)将恶化的可能性。

优化电源和冷却

如果电力和冷却基础设施与其在实施虚拟化之前仍然是一样的，那么PUE值将会在服务器和存储设备的物理整合之后恶化。固有的未使用的电源和冷却能力被称为“固定损耗”，即被电源设备和冷却系统所消耗的电源，而非IT负载所消耗的。电源设备和冷却系统越多，固定损耗也就越多。而随着IT负载的合并，这些固定损耗所占数据中心的总能源使用量的比例就会较高，PUE值将减少。

为了提高部署虚拟化之后PUE值，并降低成本，数据中心的基础设施效率曲线也必须通过优化电源和冷却系统，以更好地适应新的、较低的负载能力来提高。优化电源和冷却基础设施应该包括下面几项设计元素，以最小化固定损耗，并最大限度地提高虚拟化项目的效率：

电源和冷却容量必须能够按比例缩放，以匹配负载变频驱动器(VFD)的风机和水泵

有更高效率的设备

冷却架构包含缩短空气路径

能力管理系统来平衡能力需求并确定被困容量

备用面板以减轻机架空气冷送风与排风的混合

尽管有可能带来最大的影响，降低电力和冷却能力可能是现有的数据中心最难以实施的措施。在某些情况下，减少这些系统的能力可能是不可行的。例如当设计不是模块化的，如果有新的基础设施系统时，或其他系统或操作可能妨碍所需的时间和能力以减少其容量。在这种情况下，所谓的合理精简电源和冷却基础设施的成本可能得不偿失，无法调整供需。对于现有的数据中心，较为可行的方案可能包括：

安装备用面板以减少空气混合

将机架定向到单独的冷热通道

安装气流遏制系统技术

调整风扇速度或关闭制冷机组

将不需要的不间断电源(UPS)功率模块改为可扩展的UPS

对于目前正在设计的数据中心，合理精简整个电力和冷却装置的负载更有意义。这样，一旦数据中心的正常运行，在这个阶段意味着前期初始成本较低，和更好的能源效率。

在一家数据中心，数据中心物理基础设施(DCPI)的电气负载可以在不同的时间和地点会有不同，所以使其能够从一个位置移动到另一个位置。然而，高度虚拟化的，基于云的数据中心较之非虚拟化的数据中心，这可能会具有较大的负载变化，进而导致产能问题。

为了防止IT负载的突然变动，越来越多的管理者开始自动创建虚拟机。自动化可以帮助虚拟化的数据中心变得更加容错，通过有限的用户延迟，使一台机器可以让另一台已几近崩溃的机器继续运行。尽管这方面的发展如此迅猛，虚拟机也暴露出了负载潜在的电力和冷却问题，并让负载处于风险之下。实现数据中心基础设施管理(DCIM)软件可以帮助减轻这些问题。

DCIM软件能够监控和报告数据中心的电源和冷却系统、IT设备和DCPI的状态。有些DCIM系统可以将这些信息报告给一台虚拟机管理器。如果没有这些信息，虚拟机管理器几乎无法确保虚拟机正在建立或迁移到一台具备电力和冷却资源的主机了。更高级别的防护性能来自于DCIM信息和实施部署建议的自动化监测，这大大减少了停机风险的情况下突然丧失电源冗余或冷却问题。要实现这两个步骤的自动化，DCIM软件可以整合到一台虚拟机管理器，它允许在发生停电时，让虚拟机安全无缝地转移到安全地区，而无需任何工作人员的干预。随着电力和冷却系统的能够按比例进行扩展，以匹配新的虚拟化数据中心，这种类型的整合软件就显得更为重要。此外，适当调整基础设施的规模，如电力和冷却设备，也可能导致数据中心的物理基础设施冗余需求减少。

规划合理规模的物理基础设施

能够帮助减少电力和冷却能力是部署虚拟化和迁移到云计算众所周知的好处。同样，但却往往被更多的忽略的是这种整合能够帮助减少物理冗余。更加依赖于良好的虚拟机管理和更高层次的基础设施冗余容错，可以简化设计，降低资本成本，并节省空间，以备未来IT增长所必需的其他系统资源或空间。在做出这些类型的决策之前，IT和设施管理员应考虑如果DCPI或某些组件运行失败或不可用，可能对业务连续性所带来的影响。

此外，应该对IT管理制度和政策进行审查和监控，以确保他们能够提供高水平的服务，让DCPI允许较少的冗余容错。用这种方法可以进一步降低能耗、资本成本和固定损耗，同时提高了数据中心的PUE值。

总之，对数据中心的IT资源部署虚拟化肯定会给物理基础设施带来相关的后果。如果这些影响和后果被忽略了的话，那么可能会限制了部署虚拟化和云计算所带来的广泛的好处，并在某些情况下可能会造成严重的损害。本文中所介绍的一些技巧和方法，将有助于您数据中心在实施高度虚拟化的同时保持数据中心运行具有更高的可靠性、效率和可扩展的灵活性，以满足您数据中心高动态计算能力的需求。

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