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(lái)了巨大的壓力，當(dāng) Facebook的用戶基數(shù)突破了5億的時(shí)候，這意味著Facebook需要更多的服務(wù)器，更大面積的數(shù)據(jù)中心。為了解決這一問(wèn)題，F(xiàn)acebook研究的是如何在有限的空間內(nèi)提高服務(wù)器計(jì)算效率，從而應(yīng)付急劇膨脹的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。

    在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部大量的采用高密度機(jī)架，對(duì)于管理這些機(jī)架和冷卻是一個(gè)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(wù)器，在效能方面有了很大提升，每年能夠節(jié)省280萬(wàn)千瓦電力，相當(dāng)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(jīng)驗(yàn)。

    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(gè)不大的面積，其計(jì)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(lái)56000平方英尺的數(shù)據(jù)中心。

    這個(gè)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(shè)計(jì)，以增強(qiáng)空氣流通性。里面的服務(wù)器為45U設(shè)計(jì)，前面板部分經(jīng)過(guò)了改造，安裝了氣流分析、冷通道控制等設(shè)施，同時(shí)減少了服務(wù)器風(fēng)扇能源，從而提高散熱質(zhì)量。Facebook的服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心工程師Amir Michael發(fā)明了一個(gè)新的配電設(shè)計(jì)，這個(gè)配電設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)把數(shù)據(jù)中心的UPS和電池備份功能轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)藏柜，每個(gè)服務(wù)器電力供應(yīng)增加了一個(gè)12伏的電池。這個(gè)發(fā)明其實(shí)是來(lái)源于谷歌的一個(gè)靈感，因?yàn)橹�前谷歌曾�?jīng)發(fā)布過(guò)集成一個(gè)12伏電池的一種電源，并允許它作為一種車(chē)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(shè)計(jì)作為一個(gè)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(shè)計(jì)問(wèn)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(gè)冷通道控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括塑料的屋頂以及在每個(gè)通道的末端設(shè)置推拉門(mén)。數(shù)據(jù)中心工程的負(fù)責(zé)人 Jay Park和他的團(tuán)隊(duì)還將地面的瓷磚換掉，用實(shí)心的磚來(lái)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(wú)法外溢，最大限度的提高冷空氣的冷卻效率。

    第二個(gè)步驟是針對(duì)風(fēng)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(lái)降低服務(wù)器的風(fēng)扇頻率，這有利于服務(wù)器能夠更好的發(fā)揮風(fēng)扇的性能。Park說(shuō)，我們針對(duì)服務(wù)器的運(yùn)行情況做出監(jiān)測(cè)，來(lái)使風(fēng)扇的效率能夠更好的適應(yīng)服務(wù)器的負(fù)載。然后，我們和服務(wù)器制造商進(jìn)行溝通，他們提供了一個(gè)更加合理的服務(wù)器風(fēng)扇解決方案給我們。

    推動(dòng)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(jìn)行業(yè)內(nèi)相關(guān)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(diào)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(cè)試。至于優(yōu)化服務(wù)器風(fēng)扇風(fēng)速之類的措施，則對(duì)于一些大型數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)比較容易---購(gòu)買(mǎi)數(shù)量眾多的服務(wù)器才能讓廠商做出改變。

    不過(guò)Park說(shuō)，服務(wù)器廠商也應(yīng)該接受來(lái)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(wù)器供應(yīng)商進(jìn)行溝通，看他們是否愿意這樣做。當(dāng)有足夠多的企業(yè)有這樣的要求的時(shí)候，這就成了一個(gè)行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)。此外Facebook還表示可以通過(guò)簡(jiǎn)化電力到服務(wù)器的方法降低電力開(kāi)支。不僅這樣，除了提高效率，新的設(shè)計(jì)在設(shè)備采購(gòu)方面也節(jié)省了巨大的成本。因?yàn)楣�司不需要再�?gòu)買(mǎi)傳統(tǒng)的UPS和PDU系統(tǒng)，這樣便可以節(jié)省百萬(wàn)美元，如果整個(gè)行業(yè)都發(fā)生采用這樣的轉(zhuǎn)變，那將是巨大的一個(gè)改觀。在硬件設(shè)施方面Facebook同樣采取了措施。像是一般的服務(wù)器使用208V電源配置到服務(wù)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(jì)劃是要求277V的電源配置到服務(wù)器。為此他們也在和電力供應(yīng)商合作創(chuàng)建能接受277V輸入電壓的電源供應(yīng)器。

    在解決了氣流和風(fēng)扇的問(wèn)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(diào)整為67度，此外，F(xiàn)acebook還加大了利用室外新鮮空氣進(jìn)行空氣冷卻的面積，從原來(lái)的2200個(gè)小時(shí)（大約三個(gè)月/每年）增加到6700個(gè)小時(shí)（超過(guò)個(gè)9個(gè)月/每年）�！�