银行数据中心IT设备容量分析

数据中心作为银行信息化发展的重要组成部分，承载着银行信息业务系统的处理以及数据的传输与存储，以网络设备、服务器、存储为主的设备构成了数据中心主要载体，占用了数据中心空间、电力、制冷的最大资源，对下一代数据中心的规模及容量规划有直接影响。

1.网络设备容量分析

网络设备是数据中心网络系统建设中的重要组成部分，主要功能是进行数据中心内部系统与系统之间以及数据中心与外部之间的数据传输，其配置及性能的优劣直接决定着数据中心的数据传输能力，影响数据中心建设的规划。

常用的网络设备包括交换机、路由器等。

网络交换机（Switch）也称为交换器。交换机是一个具有简单、低价、高性能和高端口密集特点的信息交换产品，提供了比传统桥接器更高的操作性能。银行业采用的交换机以核心交换机（Core Switch）及客户端交换机（Edge Switch）为主，每个标准42U机柜可集成2个以上核心交换机或20个以上用户端交换机。

路由器提供多方面的功能，包括网络互连（路由器可用于互联局域网和广域网，实现不同网络互通）、网络管理（路由器可实现网络性能管理、容错管理和流量控制等功能）和数据处理（路由器可提供分组过滤、转发、优先级控制、数据复用）等功能。

规划网络机柜空间、电力密度、制冷量时，需应考虑下一代业务应用需求、集成度、单机耗电量等。目前，网络交换速度以1G至10G比特为主，新一代的设备已能提供40G/100G的交换速度。以某品牌高端交换器为例，其18个插槽可提供192个端口，每端口可达100G交换能力，每机柜达83TB/s。

制订下一代信息系统及数据中心战略时，需要考虑未来网络交换机性能提升到40G/100G或以上时其设备数量的优化，因为交换速度提升的同时，并未带来网络设备耗电量及空间的同步增长，如在业务或交换速度增长100%时，其网络设备占用空间、耗电、制冷的容量需求增长通常不会同步提升100%。综合多层或高低端设备的选用，较客观的增长参考值建议为业务增长率的50%左右。

2.服务器容量分析

服务器具备提供服务高速度的运算能力及强大的外部数据吞吐能力等。现阶段数据中心常用（含未来可能选用）的服务器包括以下几类。

（1）PC服务器 主要是指x86系列的服务器，它是基于PC机体系结构，使用In⁃tel或其他兼容x86指令集的处理器芯片和Windows操作系统的服务器。其主要特点是：单主板，一般配置1～16个CPU，常见的有塔式（即桌面台式机样式）以及1～4U的机架式，价格便宜，兼容性好，稳定性较差，安全性较低，主要应用于数据中心的非关键业务中。而由于桌面云的发展以及企业对信息安全的控管，部分终端用户的PC服务器将向数据中心集中，在下一代数据中心电力空间容量规划中应适度增加PC服务器的设备耗电及空间等需求，制冷以气冷为主。

（2）刀片式服务器 是指标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板，包含了一个到多个CPU、内存和总线等，通过外置磁盘可以独立地安装操作系统。多个“刀片”并排插入机架式机箱，并通过外部总线连接起来就组成了一个刀片服务器，各个“刀片”相互独立，多个刀片服务器可利用刀片架进行连接，通过系统软件组成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的计算环境，并同时共享资源，在集群中插入新的“刀片”，就可以提高整体性能。而由于每块“刀片”都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。刀片服务器近年来成长较快，机柜满载时空间利用率及用电密度同步大幅提升，据预测，下一代刀片机柜用电量在2020年将达40kW，需要关注重点则由机房空间是否满足需要，转移至设备利用率的提升以及电力和制冷设施是否匹配，避免机柜电力配置不匹配及高密区局部过热。同时建议制冷技术考虑水冷，在支持高密计算的同时，有效减少制冷所需的能耗及空间。

（3）小型机 是指采用8～32颗处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。其在架构设计和操作系统上为大数据量的密集计算、大数据量的存储、高（硬件、软件）可靠性和高冗余性做了专门设计，区别于PCServer，小型机具有高RAS（高可靠性、高可用性、高服务性）的特性，一般在金融、证券、政府等机构用得较多。未来银行业小型机将逐步采用国产品牌，因此在规划小型机的电力及制冷容量时，应重点比较国产与进口小型机设备参数及功能。

（4）大型机 其不仅仅是一个硬件上的概念，它是硬件和专属软件的一个有机整体的封闭系统。大型机的性能优势如可用性、可扩展性、安全性、分区和负载能力在市场上与其他类型服务器有所区隔：大型主机具有超强的处理复杂多任务的能力，宕机时间远远低于其他类型的服务器；大型机I/O能力强，擅长超大型数据库的访问；采取动态分区管理，根据不同应用负载量灵活地分配系统资源；从底层防止入侵的设计策略使大型主机安全性提高。对信息集中处理能力和安全性稳定性要求都极为严苛的大型金融企业来说，大型主机较具优势。相比大型主机与同等计算能力的中小型机群，大型主机的机房空间要求小，单位电力密度高，制冷能力则因大型主机设备的水冷趋势（例如，占80%耗电的核心处理器采用单独直接水冷系统）而减少对传统的机房制冷需求。目前大型主机生产商推出的产品性价比提升较快，也注重节能及节省空间，代与代间为4～5年，其间千瓦性能提升在40%以上，电力密度也相对提升，如P5机柜密度约30kW而P6达55kW，P777516U64核更高达270kW。在规划大型主机机房空间、电力、制冷容量时，应参考千瓦性能及利用率的提升，采用差异化增长模式以取得适度的容量平衡点。另需考虑高单位电力密度配置以及特殊环境系统需求，例如，核心处理器系统水温为15～24℃。

3.存储设备容量分析

在大数据时代，数据的存储、复制与备份对于企业业务正常运行至关重要。近10年来，数据的增长速度普遍较规划容量增长快，造成数据中心电力及空间提前满载，从而需要提前扩容或产品更新。

在数据增长速度较信息计算能力增长快的信息年代，银行业基于信息集中、信息安全等战略考虑，较少采用第三方提供的云存储空间或设备，必须在可控的数据中心内，采用高效高容量的存储设备进行数据的集中、存储、备份，因此，存储容量成了下一代数据中心的规划重点。目前数据中心采用磁盘阵列作为存储数据的主要工具，常用的磁盘阵列以外接式磁盘阵列柜为主，用于大型服务器上，通常单独放置。

近10年间，存储设备技术发展飞快，目前较先进的存储设备的单位容量已达TB级，以某存储品牌为例，其单机存储量可由2TB垂直升级至2PB而耗电量并未大幅同步上升，占用的机房面积也未增加，满载耗电23kW、代间耗电节能提升了20%。设备的代与代间性能提升的力度，将对业主规划容量及密度时起到关键参考作用。业主在规划业务需求、存储数量、电力、制冷的容量及密度时，应参照存储设备科技发展较快的趋势，合理配置。

4.云时代的IT设备发展及容量预测分析

因应云计算及随需供应的需求，主要IT设备商已陆续投入了随需集成模块式的IT设备的开发。此类设备的特色是整合服务器、存储、网络、配电模块、中间件等设备于单一机柜，随客户的业务成长需求而同步配置。它具备快速随需部署能力，改变了IT设备配置的传统批量单采分批部署集成模式，安全及性能得到了系统级的提升，也将对数据中心的容量规划产生巨大影响：

1）具备真正意义的随需逐步实施能力，需要配电制冷系统的配合。

2）具备布局平衡的能力，机房的电力、制冷及空间同步随需成长或调整。

3）由于利用率的系统级平衡提升，单位密度高，但整体空间需求较IT设备分布式布置低。

4）小时级的响应能力支持云计算部署。

5.IT设备及技术的发展

IT设备的发展方向是数据中心基础设施中长期容量规划的参考重点之一。银行业在规划数据中心发展时，应充分考虑云计算时代IT架构、IT设备发展趋势及千瓦性能等对银行数据中心基础设施的可能影响，作为对空间和机电容量规划以及技术需求的合理依据。在IT业界发布的各种资料中，本书选取了美国空调制冷工程协会ASHRAE的重要成员罗杰施密特在2012年5月提出的IT设备发展对数据中心规划的关系5年预估（Some Final Thought，05/2012），供读者参考，见表2⁃1。

表2⁃1 IT与数据中心的5年预估

(www.xing528.com)

6.IT设备与数据中心基础设施的容量增长计算方法

假设条件如下：

1）IT业务量（X）每5年成长2.5倍。

2）IT机柜量（Y）现况为100机柜。

3）IT用电量（Z）现况为100kW。

4）每5年IT设备全部更新。

5）每5年新一代IT设备更节能，新一代设备耗电节省30%。

6）每5年新一代IT设备更节省空间，新一代设备节省40%。

计算公式如下，依公式计算5年及10年机房容量结果见表2⁃2。

IT机柜量（5年后）：Y=100机柜×2.5×0.6=150机柜。

IT机柜量（10年后）：Y=150机柜×2.5×0.6=225机柜。

IT用电量（5年后）：Z=100kW×2.5×0.7=175kW。

IT用电量（10年后）：Z=175kW×2.5×0.7=306kW。

表2⁃2 计算结果

新建数据中心在容量规划阶段应适当地调整假设条件，变动因素如下：

1）银行自身业务现况及机柜、用电量。

2）银行IT业务增长趋势，参考同业发展的模式及自身所在的发展阶段。

3）服务器、存储设备及网络设备增长趋势各不相同，应予分类。

4）设备空间及用电量的发展趋势参考主要IT设备厂商建议。

5）如采用容量平衡设备（如PURE），其业务与容量成长率将接近同步。

现有数据中心的容量提升或生命周期延长建议考虑：

1）选用下一代高性能设备，增加可用电力及空间。

2）采用虚拟集中技术，提升利用率。

3）采用容量平衡产品，如随需供应级设备。

4）采用更节能的制冷手段将节省电能用于业务成长，如水冷、夜储冷。