专利名称：灵活数据中心和部署方法
灵活数据中心和部署方法
背景技术：
数据中心是用于容纳计算系统和相关组件的设施。数据中心可以包括存放计算系统的机架、架高地板、线缆通道、冷却系统、供电系统和安全系统等等。在数据中心内容纳的许多计算系统可以存放在服务器机架上，服务器机架可以布置成排，在排与排之间形成过道。当前的数据中心设计可能基于客户机-服务器计算模型，以提供例如互联网连接和/或系统运营的解决方案。新的数据中心通常可以采用实体形式或者集装箱式的形式。实体数据中心可以包括容纳数据中心的多个建筑或现有建筑物的附加部分。新的实体数据中心可以根据具体的客户需求来设计和构建。新的实体数据中心可能伴随为新的实体数据中心的设计、维护以及构建做准备的可观初期资本开支。新的实体数据中心可能花费大约9到24个月来设计和构建(例如取决于数据中心的规模)。·集装箱式的数据中心可以提供更加及时和节省成本的解决方案。集装箱式的数据中心可以批量预制生产，并且可以运送给客户(例如通过轮船和卡车)。然而，集装箱式的数据中心可能是没有吸引力的，因为它们可能提供或可能被认为提供短期的低可靠性的解决方案，而没有考虑数据中心所服务的机构的长期需要。此外，当机构继续重新考虑数据中心的财政开支时，尽管集装箱式的方法包括比实体设施低的初期资本开支，但由于集装箱式的方法提供实际短期的或被认为短期的解决方案，所以该方法可能被认为是浪费的。根据一些以前的方法设计和建造的实体数据中心通常是不可扩展的，并且是考虑一种目的建造的，因此在灵活性方面受到局限。然而，这种实体数据中心能够为传统的数据中心环境提供一些物质享受，这些物质享受是通过使用集装箱式的数据中心所不能提供的。上述集装箱式的数据中心可以采用极度简化的方法(例如通过在提供快速部署的集装箱式的解决方案中在有很少甚至没有物质享受的情况下安装服务器机架)。实体数据中心仍占有大部分市场，而集装箱式的数据中心在快速部署的市场和/或考虑技术更新的5年策略市场方面站稳脚跟。
图I图示根据本公开的灵活数据中心的示例的框图。图2图示根据本公开的灵活数据中心的示例的框图。图3图示与根据本公开包括的灵活数据中心的外周结构的外部连接的多个冷却单元的示例的透视图。图4提供图示根据本公开的用于部署(步骤440)包括T排服务器机架的灵活数据中心的方法的示例的流程图。
具体实施例方式本公开的实施例可以包括灵活数据中心(FlexDC)系统和部署方法。包括T排服务器机架的灵活数据中心可以通过构建数量B个区来部署。构建每个区可以包括构建一个至数量P个外周结构，每个外周结构容纳多达数量R排的服务器机架。构建每个区可以包括构建与外周结构连接的连接结构，连接结构容纳用于服务器机架的操作监控装置。可以构建用于灵活数据中心的总计整数T/R个外周结构。至多一个外周结构容纳少于R排的服务器机架。B等于整数(T/R)/P。至多一个区包括少于P个外周结构。本公开的示例可以为数据中心提供机械方案和电气方案的模块化、可扩展性、灵活性、产业化、云计算、基础设施即服务(IaaS)平台和集装箱化，气候控制，信息技术(IT)空间的扩展标准和供应链管理。灵活数据中心的这种示例可以填补集装箱式数据中心和实体数据中心之间的空白，来为数据中心设计和部署提供每种数据中心在节省成本的长期方案中的优势。例如，根据本公开的灵活数据中心可以具有每兆瓦低于7百万美元的初期价格以及24周至36周的上市时间。此外，本公开解决了对数据中心的扩充和发展的短期需求。因此，与以前的方法相比，本公开的示例可以以对可用性、能量效率和总体拥有成本的改进优化，为云计算和IaaS提供有价值的解决方案。这种方法可以允许业务增长以“产业化IT”的方式与来自数据中心IT的资本和运营投资同步。 本公开的示例能够提供灵活数据中心，该灵活数据中心对增长需求做出积极响应并且足够灵活至满足数据中心技术的变化方向。例如，根据本公开的灵活数据中心可以作为新建项目提供(例如不受现有数据中心方案约束)或在现有建筑附近提供。在本公开的以下详细描述中参考附图，附图形成本公开的一部分，在附图中通过图解示出了如何可以实践本公开的示例。充分详细地描述了这些示例，以使本领域的技术人员能够实践本公开的实施例，并且应当理解，可以利用其它示例并且可以在不背离本公开范围的情况下进行过程改变、电气改变和/或结构改变。在本发明中使用的标识符“T”、
和“R”(包括附图中的附图标记在内)指本公开的示例可以包括这样标识的多个特定特征。标识符可以代表特定特征的相同数量或不同数量。本发明中的附图符合编号惯例，其中首位数字对应于图的编号，其余数字标识该图中的元件或组件。不同图之间的相同元件或组件可以通过使用类似的数字来标识。例如，102可以指示图I中的元件“02”，并且类似元件在图2中由202指示。可以增加、交换和/或删除本发明的各个图中示出的元件，以便提供本公开的多个附加示例。此外，附图中提供的元件的比例和相对大小旨在图示本公开的示例，而不应从限制意义方面去理解。图I图示根据本公开的灵活数据中心100的示例的框图。灵活数据中心100可以包括位于场所的数量B个区101。尽管图I仅图示了一个区101，但是图2图示了包括不止一个区201的灵活数据中心200。每个区101可以包括一个到数量P个外周结构104 (例
如外周结构104-1、104-2、104-3、......、104_P)。每个外周结构104可以容纳多达数量R排
的服务器机架106。每个区101可以包括与上述数量的外周结构104连接的连接结构102。连接结构102可以容纳用于区101中的多排服务器机架106的操作监控装置108。连接结构102可以容纳安全系统、运送和接收处、网络操作中心、管理区和/或会议室等等。每个区101中的上述数量的外周结构104可以在完全失去连接结构102的情况下保持全部功能，例如连接结构102不是关于每个区101的唯一故障点，因此不是关于灵活数据中心100的唯一故障点。灵活数据中心100可以包括总计整数T/R个外周结构104。如本发明中使用的，“总计整数T/R”表示外周结构104的总数量等于T (在数据中心100内容纳的服务器机架106的总排数)除以R (在每个外周结构104内容纳的服务器机架106的排数上限)的被上舍入的整数。因此，例如如果T等于33且R等于10，则外周结构104的总计整数T/R会是33/10被上舍入的整数4。与灵活数据中心100关联的至多一个外周结构104容纳少于R排的服务器机架106。也就是说，灵活数据中心100的设计可以使得，直到当前所有外周结构104都包含上限R排的服务器机架106才增加新的外周结构104。这样的示例可能有益于充分利用由外周结构104提供的空间，因为在增加附加外周结构106的费用产生以前，使外周结构104装满多排服务器机架106可能是更加节省成本的。如关于图2更详细地描述的，数据中心100包括的区101的总数量B可以等于整数(T/R)/P。在一些情况中，特定的区101首先可以用少于P个外周结构104构建，然后可以根据对灵活数据中心100的多排服务器机架106的增加需求，在已经部署灵活数据中心100以后构建附加的外周结构104。与灵活数据中心100关联的至多一个区101可以包括少于P个外周结构104。也就是说，灵活数据中心100的设计可以使得，直到当前所有的区101都包括上限P个外周结·构(例如直到与灵活数据中心100关联的每个连接结构102与P个外周结构104连接)，才增加新的区101。这样的示例可能有益于充分利用区101的包括多达P个外周结构的能力，然后构建具有新的连接结构102和至少一个外周结构104的新的区101。多个冷却单元110可以与相应的外周结构104的外部连接。冷却单元110的类型和/或数量是为场所气候所特有的。根据本公开的一些示例，可以在不使用机械制冷机组的情况下为灵活数据中心100提供冷却。关于图3更详细地描述冷却单元110。多个电力调节器单元120可以与相应的外周结构104的外部连接。根据本公开的一些示例，上述数量的外周结构104不包括配电单元。在外周结构104中不包括配电单元可以有利于提高端到端效率。电力调节器单元120的类型和/或数量可以是为灵活数据中心100的期望电力质量所特有的。对于灵活数据中心100的设计而言，电力调节器单元120的数量可以与从下面一组不间断电源(UPS)模块中选择的不间断电源模块关联，该组不间断电源模块包括德尔塔(delta)变换式UPS模块、双变换式UPS模块、离线式UPS模块、飞轮式UPS模块以及柴油机旋转式UPS模块。可以为特定的灵活数据中心100提供多种电气拓扑。例如，拓扑可以包括“N”(单个效用源)，“N+1”(至少一个冗余组件)和“2N”(双路径)，或者上述拓扑的组合，以实现灵活数据中心100的冗余、并行维修性和/或容错等等。每个外周结构104 (例如其内的多排服务器机架106)可以消耗多达特定量的功率。根据与灵活数据中心100关联的每个外周结构104所利用的特定量的功率，多个备用发电机122可以与灵活数据中心100电连接。本发明中使用的“电连接”指备用发电机122可以与灵活数据中心100连接，以便向灵活数据中心100提供电力，然而，不要求备用发电机122与灵活数据中心100的结构外部机械联接。在本公开的各个示例中，备用发电机122或者可以与灵活数据中心100的结构相邻，或者它们可以是与灵活数据中心100的结构分离的独立的备用发电机122。本公开的示例包括包含一个区101的灵活数据中心100,—个区101具有一个连接结构102和多达四个外周结构104。通过四个外周结构104，灵活数据中心100可以在小于I. 28的电力使用效率(PUE)的情况下提供总共3. 2兆瓦特的IT功率和400千瓦的网络/通信支持电力。四个外周结构104可以以图I所示的蝴蝶型配置(例如“H”配置)与连接结构102连接。也就是说，第一外周结构104-1可以沿外墙连接至第二外周结构104-2的外墙。连接第一外周结构104-1和第二外周结构104-2的外墙可以垂直于连接结构102。第一外周结构104-1和第二外周结构104-2可以具有与连接外周结构的外墙垂直且与连接结构102的外墙连接的共线的外墙。第三外周结构104-3和第四外周结构104-P可以与第一外周结构104-1和第二外周结构104-2之间的连接类似地彼此连接。同样，第三外周结构104-3和第四外周结构104-P可以与第一外周结构104-1、第二外周结构104-2和连接结构102之间的连接类似地连接至连接机构102，不过第三外周结构104-3和第四外周结构104-P可以连接至连接结构102的与第一外周结构104-1和第二外周结构104-2所连接至的连接结构102的外墙相对的外墙。灵活数据中心100的设计包括多个外周结构104的益处的示例是外周结构104可以实现IT资产的隔离。IT资产可以例如按照组、安全级别和/或功能类型(例如软件开发、 生产、灾难恢复等)等等来隔离。另一示例可以是利用包括服务器、存储器、台式计算机和/或网络设备的外周结构的灵活数据中心100部署集中的基础设施。图2图示根据本公开的灵活数据中心200的示例的框图。灵活数据中心200包括
多个区 201-1、201-2、201-3、201-4、201-5、201-6、201-7、......、201_B。每个区 201 可以与
图I所示的区101类似。每个区201可以包括容纳操作监控装置208的连接结构202。连接结构202可以与容纳多排服务器机架206的多个外周结构204连接。每个区201可以包括多个冷却单元210、多个电力调节单元220以及多个备用发电单元222。灵活数据中心200包括的区201的总数量B可以等于整数(T/R)/P，其中T等于灵活数据中心200中的服务器机架206的总排数，R等于每个外周结构204的服务器机架206的排数上限，P等于每个区201的外周结构204的数量上限。如本发明中所述，“等于整数”表示“ (T/R) /P，，的结果被上舍入的整数。因此，例如，如果T等于300，R等于10，P等于4，则B等于(300/10)/4，(300/10)/4被上舍入为整数8 (例如如图2所示)。如图2所示，构建多个区201可以包括构建第一区201-1和构建与第一区201_1相邻的第二区201-2，而不将与第二区201-2关联的结构连接至与第一区201-1关联的结构。与区201关联的结构可以包括连接结构202和/或多个外周结构204等等。虽然图2中未具体示出，但是构建第一区201-1可以包括构建P个第一外周结构204，构建第二区201-2可以包括在第一外周结构204上方构建一个到P个第二外周结构204。也就是说，根据本公开的一些示例，可以以竖向分层的方式竖向构建两个或多个区201(例如类似于两层或多层建筑)，而不是在地面上横向构建彼此相邻的区201 (例如类似于一层建筑)。这种分层的区201的示例可能对空间十分稀缺的那些场所(例如在市区、人口密集地区、崎岖地区等等)是有益的。图3图示与根据本公开包括的灵活数据中心的外周结构304外部连接的多个冷却单元310的示例的透视图。外周结构304在其内部包括多排服务器机架306。可以用来自多个冷却单元310的冷气对外周结构内部进行加压。冷气可以在多排服务器机架306的高度从多个冷却单元310输入(316)到外周结构304的空间内，如图3所示。暖气可以通过热通道312从外周结构304的空间中排出(318)，热通道312包含多排服务器机架306并且从多排服务器机架306上方输送(314)暖气。在本公开的一些不例中，多排服务器机架306的长度可以具有18英尺的上限。对于灵活数据中心的设计而言，多个冷却单元310可以选自以下一组冷却单元310 :该组冷却单元内包括直接膨胀直接蒸发式冷却单元、直接膨胀间接蒸发式冷却单元、热传递轮(heat transfer wheel)式冷却单元以及具有直接膨胀式冷却单元的空气-空气式换热器。直接膨胀直接蒸发式冷却单元可以包括进气扇、过滤器、直接蒸发介质以及直接膨胀冷却部件。直接膨胀间接蒸发式冷却单元可以包括进气扇、过滤器、间接蒸发介质以及直接膨胀冷却部件。热传递轮式冷却单元可以包括多个进气扇和排气扇、过滤器、热传递轮以及直接膨胀冷却部件。每种冷却单元310可以对特定气候提供特殊效率(例如一些冷却单元可能在某些气候下更起到有效率的作用)。此外，一些冷却单元310类型能够帮助减少或消除将外部污染物引入灵活数据中心内，这样的情况对于一些室外空气节能器可能发生。可以提供菜单驱动过程，该菜单驱动过程用于从预先确定的多种冷却单元310中选择一种冷却单元310。可以通过根据构建灵活数据中心的场所的气候对所选择的冷却单元310进行能量优化评估，验证选择过程。这种菜单驱动过程可以由存储在有形的非瞬时性介质中的一组机器可读指令提供。机器(例如计算设备)可以包括存储一组机器可读指令的有形的非瞬时性介质。这种有形的非瞬时性介质可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)，诸如硬盘、软盘和/或磁带存储器这样的磁性存储器，固态驱动器(SSD)，闪存，相变存储器等等。指令可以由与机器关联的处理器来执行，以向冷却单元310的选择和/或诸如服务器机架306的排数、区的数量、外周结构304的数量、电力调节器单元的数量和/或类型、备用发电机的数量和/或类型等等这样的其它特征的选择提供菜单驱动过程。图4提供图示根据本公开的用于部署(步骤440)包括T排服务器机架的灵活数据中心的方法示例的流程图。该方法包括构建(步骤442)数量B个区，其中构建每个区包括构建一个到数量P个外周结构，其中每个外周结构容纳多达数量R排的服务器机架；并且构建与上述数量的外周结构连接的连接结构，其中连接结构容纳用于多排服务器机架的操作监控装置。 该方法包括构建(步骤444)用于灵活数据中心的总计整数T/R个外周结构，其中至多一个外周结构容纳少于R排的服务器机架，B等于整数(T/R)/P，并且至多一个区包括少于P个外周结构。应理解，上面的描述是以说明的方式提供的，其不是限制性的描述。尽管本发明中已经图示和描述了特定示例，但其它组件布置、指令和/或设备逻辑可以替代所示出的特定示例。
权利要求
1.一种部署(440)灵活数据中心(100、200)的方法，所述灵活数据中心(100、200)包括T排服务器机架(106、206、306),所述方法包括 构建(442)数量B个区(101、201)，其中构建每个区(101、201)包括 构建一个到数量P个外周结构(104、204、304)，其中每个外周结构(104、204、304)容纳多达数量R排的服务器机架(106、206、306)，和 构建与所述数量的外周结构(104、204、304)连接的连接结构(102、202)，其中所述连接结构(102、202)容纳用于所述服务器机架(106、206、306)的操作监控装置(108、208);以及 构建(444)用于所述灵活数据中心(100、200)的总计整数T/R个外周结构(104、204、304)，其中 至多一个外周结构(104,204,304)容纳少于R排的服务器机架(106、206、306)， B等于整数(T/R)/P，并且 至多一个区(101、201)包括少于P个外周结构(104、204、304)。
2.根据权利要求I所述的方法，其中 所述数量的外周结构(104、204、304)保持独立于所述连接结构(102、202)的功能； P等于4 ;并且 所述方法包括以蝴蝶型配置将P个外周结构(104、204、304)连接至所述连接结构(102、202)。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述方法包括 在场所上构建所述数量的区(101、201)； 根据所述场所的气候从预先确定的多种冷却单元(110、210、310)中选择一种冷却单元(110.210.310);以及 将多个冷却单元(110、210、310)连接至相应的外周结构(104、204、304)的外部。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法包括 用来自所述多个冷却单元(110、210、310)的冷气对相应的外周结构(104、204、304)加压； 在所述数量个排的服务器机架(106、206、306)的高度，将来自所述多个冷却单元(110.210.310)的冷气输入(316)到相应的外周结构(104、204、304)的空间内；以及 通过从所述数量个排的服务器机架(106、206、306)上方输送暖气,将暖气从相应的外周结构(104、204、304)的空间排到(318)所述多个冷却单元(110、210、310)内。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法包括 提供菜单驱动过程，所述菜单驱动过程用于从预先确定的多种冷却单元(110、210、310)中选择一种冷却单元(110、210、310);以及 通过根据所述场所的气候对所选择的冷却单元(110、210、310)进行能量优化评估，验证选择过程。
6.根据权利要求I所述的方法，其中每个外周结构(104、204、304)消耗多达特定量的功率，并且所述方法包括 根据所期望的电力质量，将多个电力调节器单元(120、220)连接至每个外周结构(104、204、304);以及通过根据所述场所的气候对所选择的电力调节器单元进行能量优化评估，验证所述多个电力调节器单元(120、220)的选择。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法包括根据所述特定量的功率，将多个备用发电单元(122、222)连接至所述灵活数据中心(100、200)。
8.根据权利要求I所述的方法，其中构建所述数量的区(101、201)包括构建特定区(101、201)，构建特定区(101、201)包括 首先构建少于P个外周结构(104,204,304)；以及 根据对所述灵活数据中心(100、200)的多排服务器机架(106、206、306)的增加需求，在已经部署数据中心(100、200)以后构建附加的外周结构(104、204、304)。
9.根据权利要求I所述的方法，其中构建所述数量的区(101、201)包括构建第一区(101、201)，构建第一区(101、201)包括 构建P个第一外周结构(104,204,304)；以及 构建第二区(101、201)包括在所述第一外周结构(104,204,304)上方构建一个到P个第二外周结构(104、204、304)。
10.根据权利要求I所述的方法，其中构建所述数量的区(101、201)包括构建第一区(101、201)和构建与所述第一区(101、201)相邻的第二区(101、201)，而不将与所述第二区(101,201)关联的结构连接至与所述第一区(101、201)关联的结构。
11.一种灵活数据中心(100、200)，包括 位于场所的数量B个区(101、201 )，每个区(101、201)包括 一个到数量P个外周结构(104、204、304)，其中每个外周结构(104、204、304)容纳多达数量R排的服务器机架(106、206、306 )，以及 连接至所述数量的外周结构(104、204、304)的连接结构(102、202)，其中所述连接结构(102、202)容纳用于所述服务器机架(106、206、306)的操作监控装置(108、208)，并且其中所述一个到数量P个外周结构(104、204、304)保持独立于所述连接结构(102,202)的功倉泛; 总计整数T/R个外周结构(104、204、304)，其中 至多一个外周结构(104,204,304)容纳少于R排的服务器机架(106、206、306)， B等于整数(T/R)/P，并且 至多一个区(101、201)包括少于P个外周结构(104,204,304)； 与相应的外周结构(104、204、304)的外部连接的多个冷却单元(110、210、310)，其中所述多个冷却单元(110、210、310)的类型是为所述场所的气候所特有的；以及 与相应的外周结构(104、204、304)的外部连接的多个电力调节器单元(120、220)，其中所述多个电力调节器单元(120、220)的类型是为所述灵活数据中心(100、200)的期望电力质量和端到端能量效率所特有的。
12.根据权利要求11所述的灵活数据中心(100、200)，其中 所述多个冷却单元(110、210、310)选自下面一组冷却单元(110、210、310)，所述一组冷却单元(110、210、310)包括 直接膨胀直接蒸发式冷却单元(110、210、310)， 直接膨胀间接蒸发冷却单元(110、210、310)，热传递轮式冷却单元(110、210、310)，以及 具有直接膨胀式冷却单元的空气-空气式换热器(110、210、310);并且所述多个电力调节器单元(120、220)与选自下面一组不间断电源(UPS)模块的不间断电源关联，该组不间断电源模块包括 德尔塔变换式不间断电源(UPS)模块， 双变换式UPS模块， 离线式UPS模块， 飞轮式UPS模块，以及 柴油机旋转式UPS模块。
13.根据权利要求11所述的灵活数据中心(100、200)，其中外周结构(104、204、304)的总计整数T/R大于P ;并且 总计整数T/R个外周结构(104,204,304)中的多个外周结构被构建在选自以下一组位置的位置上，所述一组位置包括 所述数量的区(101、201)中位于包括P个外周结构(104、204、304)的区(101、201)上方的一个区内，以及 所述数量的区(101、201)中与包括P个外周结构(104、204、304)的区(101、201)相邻的一个区内。
14.根据权利要求11所述的灵活数据中心(100、200)，其中 B等于I ; P等于4，并且所述灵活数据中心(100,200)包括四个外周结构(104,204,304);并且所述灵活数据中心(100、200)以小于1.28的电力使用效率提供总共3. 2兆瓦特的信息技术(IT)功率和400千瓦的网络/通信支持。
15.根据权利要求11所述的灵活数据中心(100、200)，其中所述数量的外周结构(104、.204、304)不包括配电单元。
全文摘要
本发明提供灵活数据中心系统和部署方法。可通过构建B个区(101、201)部署包括T排服务器机架(106、206、306)的灵活数据中心(100、200)。构建每个区(101、201)可包括构建一个到P个外周结构(104、204、304)，每个外周结构容纳多达数量R排服务器机架(106、206、306)。构建每个区(102、201)可包括构建与外周结构(104、204、304)连接的连接结构(102、202)，连接结构(102、202)容纳用于服务器机架(106、206、306)的操作监控装置(108、208)。可构建灵活数据中心(100、200)的总计整数T/R个外周结构(104、204、304)。至多一个外周结构(10、204、304)容纳少于R排服务器机架(106、206、306)。B等于整数(T/R)/P。至多一个区(101、201)包括少于P个外周结构(104、204、304)。
文档编号G06F1/20GK102971721SQ201080067873
公开日2013年3月13日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者克菲尔·L·格德里奇, 彼得·格罗斯, 斯科特·A·威尔逊, 詹姆斯·祖潘, 克里斯托弗·W·库尔科吉安, 格雷戈里·K·K·杨, 彼得·F·格米特 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业