直到最近，许多组织对他们的数据中心基础设施的考虑还没有超过十年一次。2020欧洲杯预赛只要有足够的空间容纳新的服务器机架，冷却和电力需求就会自行解决。但随着对计算能力的需求增加并给电力供应带来压力，这些时间很快就过去了。
据市场研究公司IDC (CIO.com出版商的姊妹公司)称，在数据中心管理者的担忧中，服务器所需的计算机支持基础设施仅次于系统价格。2020欧洲杯预赛IDC负责高性能计算研究的副总裁史蒂夫·康威(Steve Conway)说:“就在三、四年前，这些问题还排在第12位，这意味着它们不是问题。”
这种优先级的变化反映了技术的变化和对处理能力需求的急剧增长。虚拟化和多核处理器让我们可以在更小的内存占用中投入更多的能量。所有类型的企业对核心业务流程的连接计算的依赖程度越来越高，这促使企业将越来越多的计算机放到现有的数据中心。2020欧洲杯预赛与此同时，Gartner预测，到明年，世界上一半的数据中心将不具备满足最新高密度设备的电力和冷却要求所需的基础设施。2020欧洲杯预赛
这些变化给主流数据中心的管理者带来了一些问题，像我这样的高端科技超级计算中心的管理者几十年来2020欧洲杯预赛一直在处理这些问题:如何正确地选址基础设施支持设备，为高服务器机架密度优化冷却，平衡数据中心效率与业务需求，跟踪所有可能促成或破坏实现的小细节。2020欧洲杯预赛
我工作的2020欧洲杯预赛数据中心国防部位于陆军工程研究和发展中心(ERDC)的超级计算中心正在进行为期两年的全面检修其数据中心支持基础设施的工作。2020欧洲杯预赛设计一个新的数据中心或改造一个旧2020欧洲杯预赛的数据中心是一个复杂的过程，但下面的六个想法——经过我们过去十年的经验检验，并得到ERDC正在进行的基础设施现代化的启发——将使你开始朝着正确的方向前进。
1.确定是否真的需要自己的数据中心。2020欧洲杯预赛发展您的计算基础设施是一个具有挑战性和昂贵的过程。在进行下一次升级之前，请扪心自问:“我是否需要自己的数据中心?”2020欧洲杯预赛
最低限度的基础设施将包括电源开关设备和发电机。但几乎没有人会止步于此。附加的容错功能包括电池或不间断电源(UPS)的飞轮，备用水供应以防您的公用事业水被中断，冗余组件，甚至可能是多个独立的商业电源连接。然后你必须保护自己免受火灾和自然灾害。一旦数据中心建成，你将不得2020欧洲杯预赛不派出一组人员来监控和维护它。
正如亚马逊(Amazon)首席技术官沃纳•沃格尔斯(Werner Vogels)在最近的下一代数据中心(Next Genera2020欧洲杯预赛tion Data Center)会议上所说，除非你所在的行业拥有一个高效的内部数据中心，直接转化为收入，否则你最好在别人的数据中心运行你的应用程序。
这种解决方案并不适合所有人，但随着公用事业成本的上升和不断增长的需求使支持基础设施更加紧张，它值得考虑。
2.权衡绿色设计的成本和收益。不断上涨的成本和消费率将电力问题推到了IT规划对话的前沿。变压器、电线、冷却和UPS等设备可能会有很大的固定损耗，在可用电力到达第一个服务器之前就会减少一部分。
绿色网格，一个对提高数据中心能源效率感兴趣的信息技术公司联盟，建议通过消除冗余组件来调整基础设施的规模，只安装让数据中心运行所需的设备。2020欧洲杯预赛根据该组织的说法节能数据中心指南2020欧洲杯预赛在美国，适当调整基础设施的规模可以节省高达50%的电费。
但在能源方面还有另一个问题，它才刚刚开始进入数据中心规划领域:我们的国家公用事业基础设施开始出现磨损迹象。2020欧洲杯预赛
明尼阿波利斯大桥的倒塌和本世纪头几年的大规模停电都是国家关键基础设施迅速衰退的症状。2003年8月14日的停电事件导致五大湖地区5000万人断电，除非采取重大措施控制需求，提高老化电网的容量和可靠性，否则这样的事件在未来几年内将变得更加普遍。
根据北美电力可靠性委员会(North American Electric reliability Council)最近发布的长期电力可靠性报告，未来10年，电力需求预计将增长19%，但发电能力预计仅增长6%。这意味着，容量差额每年都在减少，需求激增或区域天气事件比以往任何时候都更有可能导致全国各地的停电。
随着公用事业电力中断可能在近期变得更加频繁，数据中心管理人员应该在设计基础设施时考虑到电力可用性，包括冗余电力分配和发电系统，以防止在面临商业电力中断时出现系2020欧洲杯预赛统故障。
显然，您需要将基础设施设计得尽可能高效(甚至采取诸如在服务器中指定高效电源之类的步骤)。但是，您对配电基础设施的绿色化程度将取决于您的组织的持续可用性的价值以及扩大容量的成本。例如，我们在ERDC的超级计算任务要求我们的计算机具有非常强大的可用性。我们的配电基础设施具有冗余开关、电池和发电机。这使我们能够在不中断操作的情况下执行例行维护，并在这些组件可能出现故障的情况下长时间地继续紧急操作。这增加了我们的固定电损耗，但考虑到我们的操作要求，这是不可避免的。
3.通过设计紧密耦合冷却来提高灵活性。计算机在两件事上非常高效:处理数字和将电转化为热。进入数据中心的电力中，约有30%转化为服务器内部的热量。2020欧洲杯预赛
传统的冷却方法是在设备外放置大型冷却器来冷却水，然后将水泵入机房地板上的计算机房空调(CRAC)。这种方法本质上让整个房间充满了冷空气，并且为瞄准特定热点提供了很少的灵活性。
多年来，“紧密耦合冷却”的概念在超级计算中心时而流行时而过时;我们发现它是高效和有效的。这个想法是将冷却装置放置在离要移除的热源非常近的地方。这种方法允许有针对性的冷却和控制热点，并可以导致更短的空气路径，需要更少的风扇功率在房间内移动冷空气。紧密耦合冷却可以使机架密度达到典型面向房间冷却解决方案的四倍。随着客户需求推高机架密度，所有主要服务器供应商现在都提供紧密耦合配置。
有许多基于机架和芯片的紧密耦合冷却解决方案。例如，有一种设计是在服务器机架旁边的机架上安装冷却因子，或者将其放置在每个机架的顶部，采用“从上到下”的方法。也有将冷冻水直接输送到机架后门的解决方案，或在机架内的抽屉中交错放置冷却器，与电脑抽屉交替放置。
基于芯片的冷却解决方案有两种基本类型。最简单的方法是将冷水输送到服务器热源上方的一个或多个散热器。更复杂的系统使用惰性液体，直接应用在闭环系统的服务器芯片上。尽管这项技术最近才被用于商用服务器，但超级计算行业已经使用这项技术几十年了。去年，ERDC超级计算中心在一些Cray超级计算机上使用了芯片级蒸发热交换技术。
所有这些选项都需要将冷冻水直接输送到计算机机架，在设计数据中心管道时，您需要对此进行规划。2020欧洲杯预赛如果一想到将水移到数据中心的中心就会让你的心跳跳，不要害怕:有大量的工程学知识可以帮助你最小化风险。2020欧洲杯预赛你会想要采取一些措施，比如在活动地板下尽可能低地安装水管，安装检漏仪，将电力管道与管道隔离，并提供重力排水和滴水盘等防漏功能。
4.想想地砖:这些小的东西很重要。如果您没有计划或无法计划紧密耦合冷却，仍然可以采取一些步骤来提高冷却的效率。
计划尽量减少机房活动地板下电缆和管道的轮廓。这是您的CRAC单元用来将冷空气推向计算机的空间，如果您能够最大限度地减少空气遇到的干扰，那么用于冷却的能量的有效性就可以大大提高。减少地板下的障碍物也有助于消除数据中心的热点，并防止空气处理程序相互作用。2020欧洲杯预赛
您可以采取的另一个步骤是委托您的数据中心进行流体动力学研究，或者购买您需要的软件来自己执行该研究。2020欧洲杯预赛这种方法使用计算机模型来模拟数据中心周围的空气流动，可以帮助您确定降温问题的原因和解决方案，包括穿孔地砖的最佳放置位置。2020欧洲杯预赛
ERDC超级计算中心几年前就采用了这种方法，以确保我们最大限度地利用我们的冷却系统。在数据中心的服务器冷通道上，有孔的瓦片通常简单地排列在机架前面。2020欧洲杯预赛“令人惊讶的是，”中心的集成主管Paula Lindsey说，“最有效的打孔瓷砖的位置并不总是在机器的正前方。”流体动力学研究表明，我们需要在一些瓷砖上增加穿孔的直径，并在关键区域集中额外的穿孔瓷砖。
5.把支援设备搬到外面。正确设置您的计算机基础设施支持系统将提高效率，并使您在未来更容易扩大容量。您可以采取的最重要的步骤之一是将尽可能多的电力和冷却设备移出数据中心。2020欧洲杯预赛事实上，如果你有足够的空间，一个好的解决方案是把这些物品的大部分移到大楼外面。
这是一个例子。当我们需要短期修复来为ERDC的新超级计算机增加2兆瓦的额外电力时，我们发现我们需要增加UPS和发电机设备，这些设备不适合容纳其他配电基础设施的建筑。10年前，该建筑位于陡峭的山脚下和道路之间，这使得这个问题变得更加复杂。解决方案是将设备放置在外面的山坡上，这不仅成本高昂，而且给本已紧张的日程增加了时间延迟。
我们新的长期设计将这些组件置于建筑外的模块化单元中，在一个新创建的公用事业领域。负责实施升级的工程师格雷格•罗特曼表示:“这一举措消除了建筑墙给我们带来的限制，当我们需要增加产能时，应该会给我们带来至少未来10年所需的灵活性。”
把配送和支持设备搬到室外也很环保。绿色电网在今年早些时候发表的一份报告中发现，进入数据中心的电力中，多达25%在配电单元、UPS设备和开关设备中转化为热量。2020欧洲杯预赛如果可能的话，将这些设备移出数据中心，并移到建筑物外，通过消除这些2020欧洲杯预赛组件产生的热量，可以降低总体能耗。
6.监控电源管理。你知道你在消耗多少能量吗?你的服务器消耗的电量比供应商规格上说的多还是少?下次机器升级后，你的工厂的电力能力会有多接近?
在您计划的任何升级中，都需要有一个用于电力和冷却系统的基础设施监控系统。积极管理和监控您的能源使用将帮助您规划未来，并评估您为提高数据中心的效率所采取的步骤的有效性。2020欧洲杯预赛
说服高级经理资助与业务交付没有直接关系的数据中心改进可能是一个挑战。2020欧洲杯预赛你可能不得不在你能负担得起的情况下一件一件地建立你的监控系统。但在进行旨在节约能源和提高效率的重大更改之前，在数据中心添加电力监控是有意义的。2020欧洲杯预赛这将允许您建立一个有意义的基线，以判断您的变更的有效性，并更有效地计划未来。
约翰·韦斯特(John West)是位于密西西比州维克斯堡的美国陆军工程研究与发展中心国防部高性能计算中心主任领导者的唯一特征这本书是新工程师、科学家和技术人员的成功指南。
这篇文章，"建立更高效的数据中心的6种方法"最初是由2020欧洲杯预赛首席信息官 ．