IDC機(jī)房的建設(shè)投資與運(yùn)行成本分析剖析

IDC機(jī)房的建設(shè)投資與運(yùn)行成本分析羅洪元，溫開華國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，中國北京 National Computer Products Quality Supervising &Testing Center, Beijing, China E-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(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的配置規(guī)模及采用新技術(shù)的程度入手，對IDC機(jī)房的前期建設(shè)投資與事后運(yùn)行成本進(jìn)行簡要分析，并提出了建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的幾點(diǎn)建議，供感興趣的讀者參考。關(guān)鍵詞：節(jié)能 IDC機(jī)房 建設(shè)投資 運(yùn)行成本 解決方案1 問題的提出隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center，簡稱IDC) 利用已有的互聯(lián)網(wǎng)通信線路、帶寬資源，建立標(biāo)準(zhǔn)化的電信專業(yè)級機(jī)房環(huán)境，為企業(yè)、政府提供服務(wù)器托管、租用以及相關(guān)增值等方面的全方位服務(wù)。迄今為止, IDC在電信、金融、稅務(wù)、政府、交通等眾多領(lǐng)域的需求快速增長。IDC不僅是數(shù)據(jù)存儲的中心，而且是數(shù)據(jù)流通的中心，它是Internet網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)交換最集中的地方。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年中國市場的IDC投入高達(dá)124億元人民幣,其業(yè)務(wù)已經(jīng)突破30多億元人民幣，實(shí)現(xiàn)以30%的增長率高速發(fā)展。到2008年，中國建設(shè)企業(yè)級IDC機(jī)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(dá)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(shù)據(jù)的利用，另一方面也消耗了大量能源，根據(jù)2007年全球IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表1)表明全球IDC消耗總電能為1834.56億千瓦時(shí)，成為重點(diǎn)節(jié)能對象。表1 全球IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)項(xiàng)目規(guī)模全球IDC數(shù)量(個(gè))面積(平方英尺)服務(wù)器數(shù)量(臺)小型56251500035500中型3750200001500170大型23753500020002500超大型3752500以上IDC機(jī)房是服務(wù)器、存儲設(shè)備、通信設(shè)備、冷卻設(shè)備、負(fù)荷開關(guān)、UPS、配電柜、機(jī)架及配電網(wǎng)絡(luò)等設(shè)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(yùn)營中越來越突出。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)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(jī)房新一輪建設(shè)熱潮的興起，電力供應(yīng)、散熱、運(yùn)營成本對企業(yè)數(shù)據(jù)中心的影響逐漸擴(kuò)大，日益攀升的能源成本正成為企業(yè)的巨大負(fù)擔(dān)。中國政府已經(jīng)把節(jié)能減排作為發(fā)展經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)，企業(yè)的IT設(shè)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(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的系統(tǒng)解決方案，提出優(yōu)化數(shù)據(jù)中心設(shè)備分布、提升服務(wù)器和存儲系統(tǒng)能效、改進(jìn)硬件能源利用效率、采用軟件能源管理和虛擬技術(shù)、對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行評估和能源利用改進(jìn)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心模塊化、完善數(shù)據(jù)中心規(guī)劃策略等理念，最終達(dá)到建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的目標(biāo)。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(kuò)建) 節(jié)能IDC機(jī)房的投資與節(jié)能IDC機(jī)房建成(擴(kuò)建)后的運(yùn)行成本之間的合理比例和評估方法。也就是說，在IDC機(jī)房總性能不變的前提下，建設(shè)(改建)節(jié)能IDC機(jī)房多花的費(fèi)用是否與節(jié)能IDC機(jī)房運(yùn)行成本減少的費(fèi)用成正比。本文從建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的典型解決方案入手，對IDC機(jī)房的前期建設(shè)(擴(kuò)建)投資與事后運(yùn)行成本進(jìn)行分析，并提出了建設(shè)(擴(kuò)建)節(jié)能IDC機(jī)房的幾點(diǎn)建議，供感興趣的讀者參考。2 節(jié)能IDC機(jī)房的解決方案在很多人的印象中，傳統(tǒng)IDC機(jī)房意味著充滿噪聲、布線零亂、發(fā)熱量巨大、機(jī)柜之間空間狹窄、機(jī)架式服務(wù)器占用面積大、局部高溫影響機(jī)房整體制冷環(huán)境、維護(hù)繁瑣甚至是資金投入的無底洞。但隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展以及各個(gè)業(yè)務(wù)與IT的聯(lián)系日益密切，當(dāng)前的數(shù)據(jù)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(jīng)歷著巨大的轉(zhuǎn)變，新一代IDC機(jī)房呼之欲出。對于今天的電信運(yùn)營商而言，IDC業(yè)務(wù)模式是其利潤的主要來源，也是其能否成功的重要標(biāo)志之一，因此目前幾乎所有的電信運(yùn)營商都在積極地進(jìn)行IDC的建設(shè)。除此之外，還有一些基于銀行、保險(xiǎn)、稅務(wù)等業(yè)務(wù)的單位也同樣在籌劃建設(shè)IDC，因此IDC建設(shè)的市場非常大。對于一個(gè)高品質(zhì)的IDC機(jī)房，在建設(shè)過程中對各個(gè)方面的要求都很高。IDC建設(shè)主要包括機(jī)房場地建設(shè)及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)兩部分。IDC機(jī)房的場地建設(shè)是IDC前期建設(shè)投入最大的部分。由于IDC的用戶可能把重要的數(shù)據(jù)和應(yīng)用設(shè)備都存放在IDC機(jī)房中，所以對IDC機(jī)房場地環(huán)境的要求是非常高的。IDC機(jī)房的場地建設(shè)主要有機(jī)房空間、配套系統(tǒng)等幾個(gè)方面：(1) 機(jī)房裝修：機(jī)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(shè)重點(diǎn)之一。由于IDC的大量設(shè)備需要極大的電力功率，所以供電系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性建設(shè)是極其重要的。(3) 空調(diào)系統(tǒng)：機(jī)房的溫度、通風(fēng)方式和機(jī)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(shù)據(jù)線帶寬、語音線路數(shù)量等。IDC機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為IDC用戶提供包括Internet連接層、核心交換層、策略分布層、服務(wù)接入層以及后臺管理平臺在內(nèi)的整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)路，并保證其網(wǎng)絡(luò)連接的速度及可靠性，從而為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)架建設(shè)在布線系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等基礎(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)之上，同時(shí)為主機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)提供平臺。IDC的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行離不開網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)營維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的可靠、穩(wěn)定、高效、安全、可擴(kuò)展、可管理性將直接關(guān)系到上層的主機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，也將直接關(guān)系到IDC業(yè)務(wù)的順利開展和運(yùn)行。總之，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是IDC建設(shè)框架中重要而又承上啟下的一環(huán)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的設(shè)計(jì)完善程度將直接影響到IDC建設(shè)的質(zhì)量。IDC提供的業(yè)務(wù)主要包括網(wǎng)站托管及主機(jī)托管等模式。在進(jìn)行IDC網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，由于IDC提供業(yè)務(wù)模式的不同，使得其對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的要求也不相同。世界一流的IDC機(jī)房應(yīng)該提供最強(qiáng)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(shí)現(xiàn)場解決問題、快速遠(yuǎn)程自動(dòng)冷重啟服務(wù)、病毒/垃圾郵件自動(dòng)防護(hù)、海量同步服務(wù)器外磁盤備份服務(wù)等。按照世界一流IDC機(jī)房的要求，我國企業(yè)IDC目前面臨很多挑戰(zhàn)，2008中國數(shù)據(jù)中心用戶大會用戶調(diào)查結(jié)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(shí)現(xiàn)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(wù)變更靈活等綜合目標(biāo)，業(yè)界一些有實(shí)力的企業(yè)陸續(xù)提出了建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房解決方案。通過推薦的虛擬化、綠色、負(fù)載均衡、冷卻、多核、刀片等技術(shù)，在服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、供電產(chǎn)品、布線產(chǎn)品、管理軟件等配置上下功夫的理念受到很多節(jié)能IDC機(jī)房建設(shè)單位的關(guān)注。2008中國數(shù)據(jù)中心用戶大會用戶調(diào)查結(jié)果(圖6、圖7)從一個(gè)側(cè)面也反映了各個(gè)企業(yè)所重點(diǎn)關(guān)注的產(chǎn)品采購需求與IDC新技術(shù)。圖6 企業(yè)在年的IDC采購需求 圖7 企業(yè)當(dāng)前最關(guān)注的IDC技術(shù)由此可見，綜合目前業(yè)界普遍推薦的新一代IDC機(jī)房建設(shè)解決方案都是想通過在上述產(chǎn)品上采用虛擬化、綠色、負(fù)載均衡、冷卻、多核、刀片等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。但在IDC機(jī)房總的性能不變的前提下，對這些新技術(shù)在各個(gè)產(chǎn)品上的投資與IDC機(jī)房事后運(yùn)行成本之間的合理關(guān)系，卻未有令人滿意的計(jì)算方法。3 建設(shè)投資與運(yùn)行成本關(guān)系的簡單分析IDC機(jī)房建設(shè)涉及很多專業(yè)，要認(rèn)清這是一個(gè)復(fù)雜的過程。IDC配套系統(tǒng)及IDC機(jī)房空間的擴(kuò)充性、運(yùn)行維護(hù)成本、機(jī)房管理等問題，是所有機(jī)房在建設(shè)前以及運(yùn)行維護(hù)期間必須著重考慮的問題，另外，電力和制冷也是IDC機(jī)房面臨的最大問題。由于不同業(yè)務(wù)的運(yùn)營部門對IDC機(jī)房進(jìn)行規(guī)劃及工藝設(shè)計(jì)時(shí)考慮的角度不一樣，因此機(jī)房正式投入使用并進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)時(shí)的使用靈活性、運(yùn)行成本、運(yùn)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(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)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(shù)據(jù)丟失損失價(jià)值會遠(yuǎn)大于設(shè)備降成本的價(jià)值；二是“節(jié)能減排”需要提高設(shè)備效率，采用新材料、新能源及新技術(shù)，需要相應(yīng)的技術(shù)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(chǎn)品成本要從產(chǎn)品生命周期和機(jī)房生命周期綜合成本的變化來評價(jià)其成效，謹(jǐn)防將產(chǎn)品成本向產(chǎn)品生命周期后端和機(jī)房生命周期成本轉(zhuǎn)移的“偽降成本”。因此，對于IDC機(jī)房的設(shè)計(jì)規(guī)劃是以標(biāo)準(zhǔn)量為依據(jù)來計(jì)算的，機(jī)房營業(yè)的空間則是以業(yè)務(wù)所需要達(dá)成的目標(biāo)為基準(zhǔn)來進(jìn)行規(guī)劃的，那么機(jī)房及配套系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的結(jié)果是系統(tǒng)所能達(dá)成的計(jì)算最大值，相應(yīng)的建設(shè)投資與運(yùn)行成本費(fèi)用也是系統(tǒng)的最大值。為了盡可能減少建設(shè)成本，部分IDC建設(shè)單位在工程最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)中以現(xiàn)有系統(tǒng)的規(guī)模及可能的投產(chǎn)使用量為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行機(jī)房規(guī)模的估算，而這種情況對機(jī)房及配套系統(tǒng)的擴(kuò)容性帶來一定的影響。因此IDC建設(shè)單位在不能準(zhǔn)確預(yù)期系統(tǒng)增設(shè)規(guī)模與需求量的情形下，經(jīng)常會遭遇到擴(kuò)容困難的狀況，使用單位也會經(jīng)常陷入機(jī)房改建或忍受風(fēng)險(xiǎn)的兩難之境。除此之外，根據(jù)摩爾定律，計(jì)算機(jī)的性能大約每18個(gè)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(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、服務(wù)器、存儲以及更多能耗的“惡性循環(huán)”當(dāng)中；因此，在制定新一代IDC機(jī)房的節(jié)能策略上，應(yīng)當(dāng)考慮這個(gè)重要因素，才能在符合低能耗的同時(shí)，保持穩(wěn)定的營運(yùn)服務(wù)水平。根據(jù)上述問題，在規(guī)劃設(shè)計(jì)IDC機(jī)房時(shí)，IDC建設(shè)單位對于機(jī)房空間利用率的問題應(yīng)該最優(yōu)先考慮。通常機(jī)房空間的擴(kuò)充會導(dǎo)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(jī)房配套系統(tǒng)的整體架構(gòu)造成很大影響。所以，在新的IDC機(jī)房設(shè)計(jì)中，往往將空間利用率列為最優(yōu)先的考慮因素，而在進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以此為計(jì)算依據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)整體的規(guī)劃設(shè)計(jì)完成以后，再根據(jù)不同的項(xiàng)目建設(shè)周期和建設(shè)項(xiàng)目投資預(yù)算情況，對整體項(xiàng)目進(jìn)行分階段實(shí)施。這樣既可以使工程建設(shè)保持比較好的擴(kuò)展性，又不至于造成一次建設(shè)投資過大的問題。配套系統(tǒng)的擴(kuò)容性與機(jī)房空間的擴(kuò)容性比較起來，其影響面較為單純，但造成配套系統(tǒng)擴(kuò)容的原因與機(jī)會，要比造成機(jī)房空間擴(kuò)充的原因來得多。目前信息與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)備更新的速度加快，設(shè)備體積的不斷縮小以及功能的不斷增強(qiáng)是設(shè)備供貨商研發(fā)的共同目標(biāo)，這就導(dǎo)致機(jī)房設(shè)備的用電需求與機(jī)房散熱量增加的問題出現(xiàn)，使IDC機(jī)房原設(shè)計(jì)的電力與空調(diào)計(jì)算量已無法配合現(xiàn)有的使用狀況。IDC機(jī)房節(jié)能是一個(gè)從產(chǎn)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(fù)雜。讓我們嘗試通過簡單的思路，對節(jié)能IDC機(jī)房的建設(shè)投資與運(yùn)行成本進(jìn)行分析前，假設(shè)我們將要建設(shè)的IDC機(jī)房的目標(biāo)性能不變，分析IDC機(jī)房不節(jié)能、節(jié)能的兩種建設(shè)目標(biāo)的前期建設(shè)投資與事后運(yùn)行成本之間的關(guān)系。假設(shè)建設(shè)不節(jié)能IDC機(jī)房需要的基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、供電產(chǎn)品、布線產(chǎn)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(jī)房的5年(IDC機(jī)房的使用期一般按5年計(jì)算，下同)運(yùn)行總費(fèi)用為S1（表2）。表2 建設(shè)不節(jié)能IDC機(jī)房的投資基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)器存儲設(shè)備安全產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供電產(chǎn)品布線產(chǎn)品管理軟件其他總投資5年費(fèi)用M1M2M3M4M5M6M7M8M9MS1 假設(shè)建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房需要的基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器、存儲設(shè)備、安全產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、供電產(chǎn)品、布線產(chǎn)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(jī)房的5年運(yùn)行總費(fèi)用為S2（表3）。表3 建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的投資基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)器存儲設(shè)備安全產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供電產(chǎn)品布線產(chǎn)品管理軟件其他總投資5年費(fèi)用N1N2N3N4N5N6N7N8N9NS2 假設(shè)建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房采用虛擬化、綠色、負(fù)載均衡、冷卻、多核、刀片、其他(如人員減少)技術(shù)需要的投資分別是K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7（表4）。表4 建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房采用新技術(shù)的投資虛擬化綠色負(fù)載均衡冷卻多核刀片其他總投資K1K2K3K4K5K6K7K 建設(shè)不節(jié)能IDC機(jī)房的總投資為：M=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9；建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房的總投資為：N=N1+N2+N3+N4+N5+N6+N7+N8+N9；建設(shè)節(jié)能IDC機(jī)房采用新技術(shù)產(chǎn)生的總投資為：K=K1K2K3K4K5K6K7；不節(jié)能IDC與節(jié)能IDC機(jī)房5年運(yùn)行總費(fèi)用為：S=S1-S2。 那么，N-MK應(yīng)該小于或至少等于S( N-MKS )，否則建成的節(jié)能IDC機(jī)房的節(jié)能減排目標(biāo)就算沒有達(dá)到。因此，在建設(shè)IDC機(jī)房時(shí)不僅要考慮建設(shè)投資，同時(shí)要考慮IDC機(jī)房建成后的運(yùn)行成本以及它們之間的合理關(guān)系。4