劍橋大學(xué)在2014年投資2000萬英鎊建設(shè)了一個新的綜合性數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)取代了該大學(xué)多個不同的數(shù)據(jù)中心設(shè)施，并大幅度減少劍橋大學(xué)的碳足跡，同時擴大其技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢。

     劍橋大學(xué)的多用戶數(shù)據(jù)中心采用了一種高效的“冷凍水”混合冷卻系統(tǒng)，預(yù)計將減少電力消耗，同時與2013年相比，減少了10%的碳排放量。劍橋大學(xué)在2020年減少34%的與能源相關(guān)的排放量，這意味著向其既定的目標邁出了重要一步。

     劍橋大學(xué)西劍橋數(shù)據(jù)中心

     合并擊敗更新

     建設(shè)該數(shù)據(jù)中心項目始于一個艱難的決定。劍橋大學(xué)有很多部門，各自運行自己的服務(wù)器，并使用大學(xué)的信息服務(wù)。劍橋大學(xué)還進行了一個高性能計算服務(wù)(HPCS)的研究，2014年成為教科文組織統(tǒng)計研究所的一部分。該大學(xué)還擁有劍橋評估、國際服務(wù)、管理三個考試委員會，以及劍橋大學(xué)學(xué)術(shù)出版社。

     劍橋大學(xué)所有這些部門有著各自不同的計算資源，其中一些陳舊老化。而不是試圖將所有不同的IT資源分開，機構(gòu)決定形成一個合作伙伴關(guān)系，并建設(shè)一個定制的數(shù)據(jù)中心，可以在未來的幾年里最終支持劍橋所有部門的計算需求、學(xué)習(xí)和研究。

     劍橋大學(xué)各部門的合作伙伴委托奧雅納工程顧問公司，提供環(huán)保、土木、結(jié)構(gòu)和巖土工程，以及信息和通信技術(shù)咨詢。而與奧雅納公司合作的還有戴維斯蘭登公司和TTSP建筑公司。

     該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)建成，并于2014年7月交付使用，并在2014和2015年期間，將工作負載遷移到該數(shù)據(jù)中心，劍橋西數(shù)據(jù)中心將服務(wù)于大學(xué)信息服務(wù)(UIS)部門的當前和未來的需求，提供用戶界面、機構(gòu)所管理的IT基礎(chǔ)架構(gòu)和高性能計算(HPC)服務(wù)，以支持大學(xué)各部門的研究活動，以及劍橋大學(xué)的管理需求評估。并且計劃在未來將劍橋大學(xué)出版社遷入劍橋評估數(shù)據(jù)大廳。

     劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心的高效散熱技術(shù)

     多樣化的冷卻需求

     這三個用戶群體有不同的要求，需要不同數(shù)量的IT負載，為了提供深入研究為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)，其IT負載從每機架3.5kW低功率密度到每機架30kW高功率密度不等。傳統(tǒng)的設(shè)計方法會為了三個主要類型的IT負載使用三個獨立的數(shù)據(jù)中心設(shè)施，但該數(shù)據(jù)中心采用新興技術(shù)，使這些能夠在一個單一的系統(tǒng)使用。

     “早期的設(shè)計決定了ASHRAEA2對所有三種類型用戶有著提供冷卻的潛力，這取決于高效的設(shè)計?！贝髮W(xué)信息服務(wù)(UIS)部門主管馬丁?貝拉米在有關(guān)網(wǎng)站發(fā)表文章中表示。低密度區(qū)使用熱通道氣流遏制系統(tǒng)和普通計算機房空氣處理系統(tǒng)(CRAH)，而對于具有較高的IT密度的高性能計算領(lǐng)域，則采用背機架背靠背的冷卻系統(tǒng)。

     該數(shù)據(jù)中心設(shè)施利用一個單一的冷卻系統(tǒng)，采用來自外部空氣(100%自然冷卻系統(tǒng))進行冷卻。大學(xué)信息服務(wù)(UIS)部門指出，一些數(shù)據(jù)中心這么做會被人們認為這是一個勇敢的決定，但該系統(tǒng)的好處將遠遠大于風(fēng)險?！拔覀儗υS多冷卻技術(shù)和方法進行了探討，其中包括全空氣間接蒸發(fā)系統(tǒng)?！盪IS部門表示，“為了達到劍橋大學(xué)的目標，很明顯，我們的數(shù)據(jù)中心的解???????方案需要超越采用全空氣蒸發(fā)冷卻的能力?！?

     該系統(tǒng)采用冷卻水而不是采用壓縮機冷卻，蒸發(fā)冷卻的所有好處是不使用冷卻器。為了滿足HPC用戶的需求，冷卻水通過back-of-rack機架冷卻系統(tǒng)進行冷卻。該系統(tǒng)采用的是當?shù)毓?yīng)商Coldlogik公司的設(shè)備，并經(jīng)過測試之后選擇的。

     該冷卻系統(tǒng)采用了冷卻水溫度浮動與控制系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)中心的工作溫度保持在最有效的設(shè)置值，同時將供氣溫度保持在ASHRAE容許范圍內(nèi)。按照最新的ASHRAE建議，數(shù)據(jù)中心溫度可以推薦的范圍上下浮動1-2度。劍橋大學(xué)堅持使用水冷空壓機系統(tǒng)，即使是高性能計算負載。當外面的空氣太熱的時候，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心將需要DX壓縮機進行冷卻。

     該系統(tǒng)將在炎熱的時段使用更多的電力，因為使用大量的風(fēng)扇降溫，但這已經(jīng)在設(shè)計考慮到了。

     該數(shù)據(jù)中心采用艾默生TrellisDCIM解決方案進行管理。

     劍橋大學(xué)采用效率高達99%的UPS供電系統(tǒng)

     兩個POP和雙電源

     該中心有兩個獨立的通信路由存在點(POP)，并具有來自英國電力網(wǎng)絡(luò)的兩個單獨的變電站11000V的雙路電源，并配備一個3150kVA變壓器。該數(shù)據(jù)中心已經(jīng)其供應(yīng)商獲得了2200kVA的初始容量，另外還可以增加3000kVA。

     其備用電源來自三個容量為1100kVA發(fā)電機組，采用的是N+1配置，因此只需要兩臺發(fā)電機就可以提供足夠的備用電源。部署的發(fā)電機組有足夠的燃料，可以運行72小時。該冷卻系統(tǒng)也采用了N+1冗余配置：有三個混合冷卻塔，只有其中只需要兩個正常運行就可。

     數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用三臺1000kVA的模塊化UPS(配置為n+1)，每一個都具有5個智能控制的200kVA功率模塊，其電源效率達到了98%。有兩個單獨的A和B饋送給每個機柜，并通過架空軌道母線系統(tǒng)交付的智能計量柜電源插板。

     劍橋大學(xué)低密度數(shù)據(jù)大廳

     數(shù)據(jù)中心的四個數(shù)據(jù)大廳

     該數(shù)據(jù)中心是一個新的兩層樓，有四個數(shù)據(jù)大廳。1號大廳容納的是HPC系統(tǒng)，具有900kW的高密度IT負載，多達96機柜;2號大廳為劍橋大學(xué)評估需求的201kW負載;而3號大廳則是容量為240kW的大學(xué)信息服務(wù)UIS部門的服務(wù)器。4號大廳沒有部署設(shè)備，計劃在未來的增長時可以添加40個到50個機架。

     這個建筑還建設(shè)了一個操作室，安全辦公室和會議室的空間。房屋內(nèi)具有全天候安全保障，具有廣泛的內(nèi)部和外部的視頻監(jiān)控。訪問數(shù)據(jù)的大廳由“星際迷航”一樣的防尾隨的門禁控制，并在地板上部署內(nèi)置秤。一旦有人員出現(xiàn)在數(shù)據(jù)大廳，智能鑰匙柜將會監(jiān)控和控制所使用人的鑰匙。

     總體而言，該數(shù)據(jù)中心的能源使用效率(PUE)預(yù)計為1.2，其PUE接近像谷歌公司和Facebook公司這樣的整體網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的供應(yīng)商。這與以前的數(shù)據(jù)中心相比，有了很大的改善了，并降低了劍橋大學(xué)10的%碳排放量。

     劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心安全密鑰訪問

     用戶驗收

     為了獲得成功，數(shù)據(jù)中心必須說服潛在的用戶：每個大學(xué)的部門(物理、化學(xué)等)仍然可以自由地運行自己的服務(wù)器，但他們都將工作負載遷移到共享數(shù)據(jù)中心，以節(jié)省資金，并得到改進服務(wù)。九個月后，該數(shù)據(jù)中心被加載到26%的容量，其計算出的能源帳單將每年節(jié)約一百萬英鎊，并減少了40%的碳排放量。

     獲得該項目的中央資金可能是一個挑戰(zhàn)，但該團隊使用所設(shè)計的效率水平證明，搬遷設(shè)備到數(shù)據(jù)中心，其節(jié)省的水電費相當于或略高于數(shù)據(jù)中心的運行成本。而劍橋大學(xué)數(shù)據(jù)中心凈成本實際上為零，而數(shù)據(jù)中心也有顯著擴張潛力。例如在HPC領(lǐng)域，相比以前的空間，HPC的處理能力提高了300%。

     除了節(jié)省電力，各個相關(guān)部門也可以騰出空間。他們以前進行數(shù)據(jù)處理的空間，可以更多地提供給教學(xué)或進行更多的研究，這增加了額外的效益。

     盡管如此，一些潛在的用戶們關(guān)注其增加的工作溫度可能會導(dǎo)致硬件的故障率增加，但UIS部門提供了可靠數(shù)據(jù)，證明了其硬件可靠性的降低影響可以忽略不計。

     劍橋大學(xué)認為，在選擇了水冷空壓機系統(tǒng)之后，并完全遵循ASHRAE指導(dǎo)方針，未來的IT系統(tǒng)將會有足夠的信心應(yīng)對業(yè)務(wù)。

     數(shù)據(jù)中心經(jīng)理伊恩?塔斯克說：“西劍橋的數(shù)據(jù)中心項目為劍橋大學(xué)引進了一個最新的節(jié)能技術(shù)，其成功應(yīng)用將會被其他高等教育機構(gòu)效仿?！?

     編譯：apple.lei