Facebook的高密度數(shù)據(jù)中心改造方案

    Facebook龐大的用戶基數(shù)給其數(shù)據(jù)中心帶來了巨大的壓力，當 Facebook的用戶基數(shù)突破了5億的時候，這意味著Facebook需要更多的服務器，更大面積的數(shù)據(jù)中心。為了解決這一問題，F(xiàn)acebook研究的是如何在有限的空間內提高服務器計算效率，從而應付急劇膨脹的業(yè)務增長。

    在數(shù)據(jù)中心內部大量的采用高密度機架，對于管理這些機架和冷卻是一個巨大的挑戰(zhàn)。最近，F(xiàn)acebook為數(shù)據(jù)中心配備了全新的高密度服務器，在效能方面有了很大提升，每年能夠節(jié)省280萬千瓦電力，相當于減少排放溫室氣體1088噸。而且Facebook還和大家一起分享了這一高密度數(shù)據(jù)中心的改造經驗。

    小規(guī)模 高收益

    Facebook改良后的數(shù)據(jù)中心位于硅谷，面積僅為14560平方英尺。但可別小看了這個不大的面積，其計算能力非常高，而且還采用了空氣冷卻方式，有效降低制冷成本。盡管改良后的數(shù)據(jù)中心面積較小，但其效率卻高于原來56000平方英尺的數(shù)據(jù)中心。

    這個高密度數(shù)據(jù)中心的散熱通道寬度為八英尺，通道的地磚采用打孔設計，以增強空氣流通性。里面的服務器為45U設計，前面板部分經過了改造，安裝了氣流分析、冷通道控制等設施，同時減少了服務器風扇能源，從而提高散熱質量。Facebook的服務器和數(shù)據(jù)中心工程師Amir Michael發(fā)明了一個新的配電設計，這個配電設計免除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心不間斷電源(UPS)和數(shù)據(jù)中心配電單元(PDU)。新的設計把數(shù)據(jù)中心的UPS和電池備份功能轉移到儲藏柜，每個服務器電力供應增加了一個12伏的電池。這個發(fā)明其實是來源于谷歌的一個靈感，因為之前谷歌曾經發(fā)布過集成一個12伏電池的一種電源，并允許它作為一種車載UPS。這種數(shù)據(jù)中心，除了具有能源高效的數(shù)據(jù)外，公司也把這種設計作為一個主要的因素。電源使用效率(PUE)額定值在1.1到1.2之間。

    冷通道的控制

    第一步是處理冷通道上的設計問題。在分析冷通道和高架地板的空氣壓力后，F(xiàn)acebook安裝了一個冷通道控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)包括塑料的屋頂以及在每個通道的末端設置推拉門。數(shù)據(jù)中心工程的負責人 Jay Park和他的團隊還將地面的瓷磚換掉，用實心的磚來取代傳統(tǒng)的兩孔磚。另外，F(xiàn)acebook還采取多種措施，密封冷空氣使其無法外溢，最大限度的提高冷空氣的冷卻效率。

    第二個步驟是針對風扇的效率。由于冷通道控制系統(tǒng)能夠更好的控制氣流，所以這就允許Facebook來降低服務器的風扇頻率，這有利于服務器能夠更好的發(fā)揮風扇的性能。Park說，我們針對服務器的運行情況做出監(jiān)測，來使風扇的效率能夠更好的適應服務器的負載。然后，我們和服務器制造商進行溝通，他們提供了一個更加合理的服務器風扇解決方案給我們。

    推動行業(yè)的發(fā)展

    Facebook公布他們的高密度數(shù)據(jù)中心改造解決方案的目的之一就是為了促進行業(yè)內相關方面的發(fā)展。在上述中的許多策略，如冷通道的控制，更換地板磚以及調整入口溫度等等，這些措施在任何小型數(shù)據(jù)中心都可以很方便的測試。至于優(yōu)化服務器風扇風速之類的措施，則對于一些大型數(shù)據(jù)中心來說比較容易---購買數(shù)量眾多的服務器才能讓廠商做出改變。

    不過Park說，服務器廠商也應該接受來自小型數(shù)據(jù)中心的建議。他建議這些數(shù)據(jù)中心可以嘗試和服務器供應商進行溝通，看他們是否愿意這樣做。當有足夠多的企業(yè)有這樣的要求的時候，這就成了一個行業(yè)的新標準。此外Facebook還表示可以通過簡化電力到服務器的方法降低電力開支。不僅這樣，除了提高效率，新的設計在設備采購方面也節(jié)省了巨大的成本。因為公司不需要再購買傳統(tǒng)的UPS和PDU系統(tǒng)，這樣便可以節(jié)省百萬美元，如果整個行業(yè)都發(fā)生采用這樣的轉變，那將是巨大的一個改觀。在硬件設施方面Facebook同樣采取了措施。像是一般的服務器使用208V電源配置到服務器，大多數(shù)電源也可以支持230V和240V的配置，而Facebook新的分配計劃是要求277V的電源配置到服務器。為此他們也在和電力供應商合作創(chuàng)建能接受277V輸入電壓的電源供應器。

    在解決了氣流和風扇的問題后，F(xiàn)acebook的冷卻能力大幅度提升，冷卻通道的入口溫度從51度調整為67度，此外，F(xiàn)acebook還加大了利用室外新鮮空氣進行空氣冷卻的面積，從原來的2200個小時（大約三個月/每年）增加到6700個小時（超過個9個月/每年）�！�