深度介绍DCIM:数据中心基础设施管理能源监控硬件

日期: 2011-05-31 作者:Julius Neudorfer翻译:陈德文 来源:TechTarget中国 英文

对数据中心基础设施管理(DCIM)平台,乃至任何能源监控系统来说,为实现能源使用数据的采集与分析,需要在供电与冷却设施等关键节点上加装能源监控硬件,其中涉及到监控硬件安装的电力作业。   对基于设施管理的DCIM系统来说,能源监控最基本的方法为在供能配电盘处加装电流互感器(CT)与电压监控装置,也称作电压互感器(PT)。这些CT还有一种“钳挂”型号,可以在不中断供电的情况下进行改造作业。钳挂型CT价格比固态核心、直连型CT贵出许多,而后者如果没在预装时配置,今后要改造增装时,需中断供电。

因此,改造与增装的总体趋势为采用不中断供电的钳挂型CT。   但是在某些大型安装环境中,要求使用固态核心CT……

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对数据中心基础设施管理(DCIM)平台,乃至任何能源监控系统来说,为实现能源使用数据的采集与分析,需要在供电与冷却设施等关键节点上加装能源监控硬件,其中涉及到监控硬件安装的电力作业。

  对基于设施管理的DCIM系统来说,能源监控最基本的方法为在供能配电盘处加装电流互感器(CT)与电压监控装置,也称作电压互感器(PT)。这些CT还有一种“钳挂”型号,可以在不中断供电的情况下进行改造作业。钳挂型CT价格比固态核心、直连型CT贵出许多,而后者如果没在预装时配置,今后要改造增装时,需中断供电。因此,改造与增装的总体趋势为采用不中断供电的钳挂型CT。

  但是在某些大型安装环境中,要求使用固态核心CT,并在整个配电盘面板上安装中断器,这样显然不适合数据中心。值得注意的是,根据期望的监控颗粒度,固态核心CT需根据监控节点数来确定与之对应的CT数量。

  以冷却系统为例,监测每个独立子系统组件,进而优化冷却系统的运行与效率,这是理想情况下的方法。对水冷却系统来说,应该对水冷机组,水泵与冷却塔风扇分别进行测控。

  在数据中心白色空间里,每个机房空调(CRAC)或机房空气处理机(CRAH)单元都应该受到监控。如果可以,最好再分别监控再热与重加湿系统能源。扩大湿度阀值所能节约的能源相当惊人。某些新型CRAC与CRAH拥有内置监控与日志记录,还可以通过简单网络管理协议(SNMP)或Modbus将数据进行转发。

  机柜级能源监控

  DCIM平台不仅限于对基础设施设备监控。现今最广泛的IT能源消耗监控方法,是直接获取不间断电源(UPS)数据,通过SNMP或Modbus获得相关信息。此方法不会产生任何能效损失,最简单也最节约成本。当然,测量机柜级能源开销与单独对设备进行监控,是目前测量能耗最常用的两种方法。

  测量机柜级能源开销,一般需要安装一种所谓的“智能”机柜配电装置(iPDU)。通常来说,IT部门购买iPDU,是为了防止配电盘、PDU内部电路过载或跳闸。“可管理”机柜级PDU随后也进入了市场,该类型产品支持电源循环(在单独插座级别),可以通过此方法重启已死机的远程服务器而无需人工现场处理。此类全管理功能PDU将越来越流行,许多组织也正考虑将本地数据中心迁移至托管站点。

  若决定采用行机柜级监控,那么需要额外的线缆与网络接口,用于能源架监控硬件如iPDU等连接使用。可能会产生额外开支,尤其当iPDU占用高端网络交换产品的端口时。另一种可行方案则为建立独立管理网络,可考虑行尾布线,采用低成本,可堆叠交换机进行能源管理网络的设计与实施。

  一些供应商还提供了无线连接功能供选择。例如,某厂家的iPDU可支持通过网线连接至以太网络,还可以安装USB无线网卡适配器,接入WiFi访问点。这使得产品变得更容易改造或重新安装。而对于同型号iPDU来说,部署实施成本降低不少,设备对网络类型的适应性却增强了。

  其他厂商还提供专门的mesh网络拓扑通信结构及温度表,同样可以降低对线缆与网络接口的需求。有很多厂商提供支持mesh网络的能源感应器,这些感应器可以测量机柜内输入能源,但同样需要在安装时拆除现有的普通PDU。这些无线能源感应器可以简化安装并避免新装iPDU是所需的额外网络接口或线缆。

  另外,一些IT供应商还提供了可脱离智能电源之类的机柜级能源测量解决方案。此类方案中,DCIM平台直接与IT设备的地称管理固件进行数据交互。事实上,大部分现代服务器都具备测量、报告甚至控制能源开销的硬件能力,这同样也可以监控自身温度,完全不用依赖诸如iPDU等外部能源测量工具。而许多IT管理员却一直忽视了这种极具价值的功能。

  还有厂商提供一些可以从其它厂商设备获取数据的软件,可收集诸如UPS或CRAC的数据,有的厂商则同时提供硬件传感器与软件。DCIM功能甚至还可以通过托管服务的方式提供,将传感器数据发送至互联网上的托管系统上,并通过Web界面进行分析查看。当然也可以选择购买DCIM软件并安装在本地或远程服务器上。

  如前所述,改造能源监控硬件可能需要关闭一些设备。这并不是件好事,可能会影响到数据中心的现有冗余级别。某些情况下,“热作业”被要求不能关闭配电盘或设备。一些组织甚至不允许在数据中心内进行热作业,因为其可能产生潜在风险甚至带来计划外的停机。

  某些数据中心,尤其是经营托管业务的,最初设计就包含了能源监控与管理,楼层级PDU包含分支供电监控硬件与可以报告电力使用情况的接口子系统。

  这些信息可以让用户考虑进行主机托管,而不用担心如何自己购置与安装iPDU与相应的复杂网络设计。而且不会降低需求达成质量,即使是高密度机架安装,也不会对机架级温度监控产生影响。

  通信协议

  将能源监控硬件收集到的数据传输至DCIM平台,需要进行某种形式的连接。在IT行业中,最常见的选择是通过以太网传输SNMP,这是被广泛认可与理解的方式。可以通过生产络传输数据,但建议用户将其通过独立分离的管理网络或VLAN进行传输。

  某些情况下,与设施相关的设备及建筑管理系统(BMS),被称为建筑自动化与控制网络(BACnet),其最初由ASHRAE开发并通过Modbus进行接口通信与传输,一般通过串口线路进行连接。

  同样还有本地运行网络(LON)协议,可以使用与标准以太网线类似的屏蔽双绞线(UTP),但并不采用以太网协议。这些都是设施管理与冷却设备制造商所常用的协议类型。

  这些设备都是厂商定制的,大多数情况下,想实现不同厂家设备通信与交互,操作起来比较困难而且费用颇高。最近,BACNet-TCP与Modbus/TCP正逐渐被设备管理行业接受,他们正推广标准以太网LAN IP网络,采用TCP/IP协议——使用用户数据报文(UDP)进行数据传输。

翻译

陈德文
陈德文

TechTarget中国特约编辑

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