优化您的云计算基础架构

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优化您的云计算基础架构删云百环毙馄收践ChrisLoeffler分如式供!瞬决力案例页公rr/(EatonCorporation)执行概要云汁i?:iH在弓I起广泛的讨论并为企业itih:界帶彳i了活力。由r渴市提而效率和降低成本，各种规模和各式各样的组织都在迅速地尤闹④J・Web的软件、平台和基础设施解决〃案。确实，分W公据公司(InternationalDataCorporation)预汁在2009TjlJ2013年间，企球企业在云服务方而欠出的人介年均增K率将达到26%,W从174亿美元增K到442亿美元。专家们预测也就是儿年的吋间，人多数企业都会至少使④r云技术的应用和服务。然而，除了能够简化竹观、提高灵活性Z外，云汁算也对供电、冷却和可用性带來了挑战。为了应对这些挑战，各企业必须增加菟电气及机械基础设施的强度和弹性。木白皮¥调査不断采ttj④「云的解决案的推动力，研究云架构如W影啊数据屮心，讨论-系列能够帮助公司在不损失II•:常运行吋M或过载Jt供电Q冷却系统的怙况卜一受益子云汁算的具体方法灿术。II录TiHSiHf2云计算如何影响IT基础设施2供电与制冷2胃靠件3基于云基础架扃矗施孑£恳对朵矗二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二3尤闹投块式供电与冷却系统组件3部Ste动式冷却系统4让造多仁设备M5改善云基础架构可靠性的策咯6进O边九&劍M十6为供电丨人础架沟增加冗余度6部SUWttfl7利闹丈叫迁巧炊件7部成竹砰軟件7胃论8关于Eaton8好歸8了解云计算KVr存在各种各样的定义.：、必77④本的定义就是it基础架构、服务和软件通过互联网或内部基子Web的基础架构进行实吋姊一般来说,云解决々龙分X/二人芳： •软件即服务（SaaS）,这种解决分案通过云来交付软件应用。例如，在线CRM应用Salesforce.com和④fWeb的士产力套装软件GoogleApps,都是常见的SaaS服务。•平台即服务（PaaS）,这类解决方案提供在线访问汁算资源和编fYIM开发人员可以利用这些资源和编fYI具农创建和控制基子云汁算的应用。如：源TSalesforce.com的Force.com,还冇MicrosoftWindowsAzure,就是两个人们比较熟悉的PaaS解决力'茱。•laaSWeb（AmazonWebServices）就是最著名的laaS提供商之・。无论是哪“类云汁算解决方案，它们都能通过”公《云”（publiccloud）或'私冇云”（privatecloud）来交付。公丼云解决方案通WebI1WM父现付制（subscription七ased）'您只需为所使闹的资源付贤。私冇云解决〃龙利WHM的④础技术和协议作为讳公A对m但驻衔在企业防火墙内的私冇或租用的服务SI•许多IT纾砰人们都扣|一私冇工〃龙使他们的安个和竹观丨：作更加轻松。无论是公共云还是私冇云解决方案，都能够带来人R的商业和技术方面的效益：获袴咗解决々龙通常运行在灵沾、而度丨1劝化的难础架构I:，它们ffVr砰丨更Jin简单，Wifu成本更I兄外，由子它们不需要本地服务s资源，公《云解决力"使冷介业避免了n人的前期软硬fi投资，使it由资木支岀转为贤闹。头%可峯人多⑤础架构都广泛采用服务器中拟化技术，这种找术免汀单个物砰服务器衍主成多个“虚拟服务器“,777"个中拟服务器都冇讳IJ己的操作系统和应用wIG山H冒些虚拟服务s小烦I卩是夂十算机文件，创建•■个虚拟服务s所'Ift吋m只+inr连、＞:■个新的物理服务器的小4分。w此，人坏塊使企业的应用和服务的速度远远高子传统坏塊。砌'駝徑:•人多数云方案都利用虚拟化带来的灵活性，使用/|根据需求的变化而动态地增加或去除处理与储存能力。云计算如何影响订基础设施维持可用性和提供充足的供电和制冷能力对子传统的数据中心竹观人员来说是K期存在的挑战。然而，由子种种原W,云数据中心的管理人员要解决那些问题会更加M难。供电与制冷人多数云基础架构用子衍主虚拟机的服务器硬件都比典型的单-功能的服务器更人jl.更稳定。M吋也得到更为广泛的利用：A平均非虚拟服务器以5-15%的处理能力运行吋，平均虚拟主服务器在任何吋候的利用率可能高达80%o鉴子这两种原W,人多數工数据巾心的虚拟主服务器都比传统服务器需要更多的供电，配电装置（PDU）、配电盘和不M断电源系统（UPS）的负担也更I '金业部署刀片式服务器來宿主其虚拟服务器时尤其如此。刀片式服务器采用多个即插即用型处理装置，它们共亨公共的电气系统、电源、风扇、电缆和存储器。这样的安排节竹了数据中心的卩〔地面积，简化了硬件管理，并提高了IT灵活性。然而，这同时也人大增加了运算密度。结果，刀片式服务器产牛•人S的热，从根本提高了机柜级供电要求。确实，-一个典型的传统服务器机fe可能需要4至6kW电力，而…个典型的布满刀片式机架的机枢则可能需要高达30kW的电力，远远超过许多电源和冷却系统的处理能力。电源密度级受保护设备数机柜功率标准密度中等密度5/5台1U服务器15・30台1U服务器■42台以上1U或2-3台刀片式5—.8to15kW■服务器超高密度4-6台刀片式服务器15to30kW图「人多数云基础架构为超高帑环境,机柜级供电要求远远高T传统的数据屮心。可靠性人多数2；•汁算环境人fi采用虚拟化技术对可用性具彳j•柬要影响。在传统的数据屮心，每个服务器通常只支持••种应用。而在虚拟化的云计算数据屮心，_一个主服务器可以支持儿种或多种应用。W此，_，U主机发生故障，将会影响人批用户和企业职能。此外，令云计算利虚拟化如此吸引人的灵活性也能够在有懑无懑间导致停机。没有止确的管理，在数据中心内或跨数据中心的突然转移工作负荷会造成电路过载或冷却系统负担过重，进而使关键的系统崩溃。基于云基础架构的供电与冷却策咯it及设备管理人员可以通过实施卜一述策略来应对为云环境提供供电和冷却的n人挑战。采用模块式供电与冷却系统组件任何云数据中心的管理者都不希教芜供电和冷却能力无法满足客户需求。另•一方面，在未来需要之前过¥地提前部署额外能力会浪费人fi的时间、金钱和资源。 采丿IJ模块式供电系统纽件是“种更理想的作法。这类产品使您能够随着需求的增长而快速、递增式地提高能力。例如，川丁•小獲云环境的模块式可扩展型UPS可以基子能够安装在祢准设备机fe内的12kW组件，提供高达50或60kW的供电能力。随冇需求的増L（,IT人员可以插入兄-个12kW组件，供电能力（在本例巾）从12kW增加至N+1架构的60kWo此外,基子机fe的模块式供电系统组件都倾向于采用紧凑结构，且易于安装，这就使其菲常适用于技术人员会经當移动.改变和增加基础设施资源的快节奏的云数据中心。UPS供电模块的规模小到3kVA,人到1,000kVA以I:。•素来说,企业应该部署比成品模块预汁满容fi小4〜6倍的UPS模块。来的电源耍求榄块化UPS的12kWN+1扩展图2:模块式电源组件让您根据需求的不断增长而递增式地S高能力。部署被动式冷却系统现在，人多数企业都在弗服务器所在褛G的周部署机房'个:调（CRAC）装置来解决数据中心产中•的热巧。许多公司还采用''热通jh・冷通“武wfiii对指w的服务器机祀只紀置了热风排出或者冷风吸入。这就产土了对流循环，从而形成冷却的连续气流。然而,虽然这类技术基本足以应对传统数据屮心的需求，但却往往无法处理云基础架构产生的n人热e。w此,公共和私有云环境通常需要更先进、更强人的冷却技术。UPSUPS过配备带冇变频驱动或电子整流（EC）扇的CRACflI机W节S（CRAH）系统来降低与冷却相关的耗电巧。变频驱动1上'个：EC采用"智能"电机，根据z（流的需求R运行得更快或更慢。 图3在最初施工时可以加装带快速接头的地板尽管它们会增加施工成本。追求更低前期成本和更高运行效率的公司可以安装被动式冷却系统。它们的机壳……t装冇-个气密的后门和烟闵，用于收集來D服务■|4.jj将讳冇拽弓I导罕CRAC装置I:的冋风管道巾。然后-,CRAC装置对排风进行冷却jj|R新掀队被动式系统要求机fe从前到后都具冇较强的气密性，以便与由CRAC装置进入的冷风混合的服务器热风以巧少。通过比普通的热■冷通道技术更彻底地分离冷风和热风，设汁合理的被动式冷却系统甚至能以低成本使灼热的30kW服务器机枢在安：t:温度卜一运行。CRAC电缆槽电缆槽气设备等勺被动心!琢统晰气密的机壳和!&囱右热风与冷风混介前聊出数据中心,JAM敬建造多个设备间提供公《云服务的人型数据巾心通常在八服务邻的指定设备M内配备UPS设备。建、＞:两个设备个用子ups和供电系统电气组件，次个用TUPS蓄电池,这种安排的效率更高。由TUPS电子装置的典®安:t:I:作媪度为35°C/95°FUPS蓄电池温度 通常必须保持在25°C/77°Fo UPS有助丁•降低冷却需求和节省电费。改善云基础架构可靠性的策咯尽管公计算使得保持正常运行时间更加困难，F面所讨论的方法和技术能够显护改善这项任务。进行电源链审计打算在现仃数据屮心的基础......t增加云基础架构的金业应该在芜部署前规划屮包含电源链审计。山通过认证的供电系统丁秤师进彳了屮汁时，电源链皿计何助丁•评估您的供电系统和确圧哪个需耍进行升级、扩展或现代化（如果冇），以支持云坏境更苛刻的要求。另外，电源链屮汁还能够帮助您识别潜在的成本节约机会，评估您的供电组件的电气安全性。为供电基础架构增加冗余度企业可以利用如F的兀余供电系统架构來提高可用性和减少计划外停机的口J能性:N+1N+1架构比保持服务器设备A动和运行所需的最低要求多“个UPS、发电机或范它供电组件。W此,如果任何-个组件N+130kVA30kVA30kVA30kVA负载共90kVA图5:肌两技术闻题或维炉耍求而九N舟供电体系绵帥朋继续工作。 2(N):K对子人型云环境是“个不错的选择，2(N)架构的特点是冇两个独./:但相M的供电路较.何:个都能Ufr支持整个架构。在iH常情况K,两个供电路ft均按50%供电能力工作。然而，如果-个路ft发土汁划内或汁划外停机，兄-个就会临吋按100%供电能力运行来进行补偿。•个独立的供电路径。那样，即使桀个动2N力总成都关机进行维修或维护，服务器仍然可川。服务器采用双电源加冗余UPS侧电源•侧电源图6:甩(N)电源架构利用独时啦的供［隔径。如果任何-个路抒发生故障,片•个会U动补偿。部署复制软件为了进一一步提高可靠性，云数据中心管理人员可以使用基于软件的兀余技术，如：复制。复制解决方案持续捕获所保护的服务器……t发生的变化，然后接近实时地将其复制到备份服务器屮。如果主服务器发生故障，则备份服务器能够迅速介入，从而确保无缝的可用性。利用实时迁移软件利用许多服务器虚拟化解决方案中内建的实吋迁移功能是兄-个冇效的基子软件的可靠性策略。实吋迁移系统，如：VMware公司的在线迁移(vMotion)解决方案,I上管理员能够儿乎M吋地将虚拟服务器由-个物理主机迁移至兄-个物理主机,以解决技术问题或满足维护要求。假如-个物理服务器有即将发生故障的迹象，技术人员就町以利用实时迁移软件迅速地将其焜拟机转移至另•一个宿主机......t,直到问题解决为止。部署集成管理软件清洁、可靠的电源是云基础架构作为处理能力和存储空间成功运行的关键。那么，为了让云数据屮心保持平稳运行，管理员需要关子苒IT资源和电力资源的完整的最新信息。现在，许多云操作人员都利用独、＞:的竹现具来监测讳服务器和电源环境。然UPSPDU8/8 例如,最新发布的伊顿公司（Eaton）能电源管理器（IntelligentPowerManager）软件和VMware的虚拟巾心服务器（vCenterServerIntelligentPowerManagervCenterUPSvMotion从最终用户的角度來说，最终结果就是持续的正常运行。基子云的软件、平台和基础架构解决方案提高了IT运营的效率和灵活性。W此，许多企业现在都在开发和利用公《和私冇云，并且在接F來的儿年TI会冇更多的企业加入。然而，云计算也使数据中心遭受到更大的新床力。云基础架构广泛利用了虚拟化和更强大的服务器（包括刀片式服务器）和技术.显若地提高了机柜级供电和冷却耍求。此外，云数据中心-般是动态环境，虚拟工作负荷在物理主机之间口由的迁移。它增加了IT业的灵活性，但也会导致电路损坏及弗它致使服务中断的电气问题。为了掌控这些挑战，各企业应该采用能够提窩其物理及虚拟环境（包括供电和冷却系统）可靠性和兀余度的技术和工艺。它们包括模块式电源组件.被动式冷却方案、复制解决方案和实时迁移软件。另外，对物理及虚拟系统进行适A的临控将有助于企业更加轻松地管理其基础设施。总之，这些工具和策略能够帮助任何公司可靠而低成本地享受云计算的力关于Eaton伊顿公司（EatonCorporation）是…家多元化的动力管理公司，2009年销售额达119亿美元。伊顿公司在许多工业领域都是企球领导者，包括电气元件及电源品质、输配电及控制系统；工业设备和移动设备所需的液压元件、系统和服务；商用和军用航空航天所需燃汕、液灰和，（动系统；以及帮助卡+:和汽+:提升性能、燃汕经济性和安企性的动力及传动系统。伊顿现冇约7力一名员工,产品销往150www.eaton.com关于作者ChrisLoeffler是伊顿公司的企球应用经理，专门从事数据中心动力解决方案和服务。他具备19年以I:的UPS行业经验，已经为数据巾心和行业应用督导过20多利UPS产品的产品管理过程。Loeffler先土在伊顿公司身*数职，包括服务工程、应用工程和10多LoefflerUPS应需教程UPSwww.eaton.com/Da/whiteDaoersI:的白皮$屮均有阐述。