什么是超大规模数据中心及其工作原理？

有没有想过像亚马逊和谷歌这样的大型科技公司是如何在几分钟内为数十亿用户开发新应用程序并在几乎没有停机的情况下运行的？这些公司推出的一些技术已经成为我们日常生活不可或缺的一部分。但这仅意味着增加为这些应用程序提供动力的能力。如果您想知道这些企业如何通过持续存在于云中来扩大其全球影响力，答案就在于“超大规模数据中心”。

什么是超大规模数据中心以及哪些公司在使用它们？

对于那些不太熟悉这个术语的人来说，超大规模数据中心是巨大的关键任务设施，可以支持强大且可扩展的应用程序。这些独特的数据中心通常与需要处理大数据的公司相连，例如谷歌、亚马逊、Facebook、IBM、苹果、百度和微软 (GAFAM)。

传统的企业数据中心是指容纳业务 IT 基础设施（设备和服务器）的空间或建筑物。公司通常使用这些资源来运行自己的业务，也可以将它们出租给其他实体。然而，超大规模数据中心在性能、容量和可扩展性方面很容易使它们相形见绌。

由此产生的规模和增加的计算能力使它们能够轻松超越传统设施。超大规模设施处理的数据量和存储容量远远超过其企业对应物。根据一项调查，大多数超大规模公司期望连接速率至少为每秒 40 GB 或更快。它们包括 5000 多台服务器，面积超过 10,000 平方英尺。

同时，超大规模数据中心必须满足公司对不同程度的可扩展性不断增长的需求。这些数据中心必须垂直向上或向下扩展或水平扩展以管理服务器上的负载。公司可能需要超大规模数据中心来提高计算能力、添加更多机器或扩展到边缘计算。

雅虎、Facebook、微软、苹果、谷歌、亚马逊和 IBM 等科技巨头负责运营全球约一半的超大规模数据中心。Switch 还运营着大规模的超大规模数据中心，但主要将它们出租给有需要的大公司。

超大规模数据中心内部

在创建超大规模数据中心时，空间是最关键的因素之一。这是因为超大规模数据中心需要巨大的空间。位于华盛顿州昆西的Microsoft 45 个超大规模数据中心之一拥有大约 24,000 英里的网络电缆。从角度来看，长度几乎反映了地球的总周长！

位于新加坡的另一个由 Microsoft HDC 运营的超大规模数据中心可能不是最大的地方，但拥有足够的混凝土来建造一条连接伦敦和巴黎的人行道，人行道全长约 215 英里。这应该让您很好地了解数据中心被称为“超大规模”所带来的复杂性和规模。

值得注意的是，尽管数据中心复杂且庞大，但它通常不需要大量的全职员工。这是因为许多跨学科的技术都是自动化的。Hyperscale 的安全人员数量可能超过 IT 和计算人员的数量。

最大的超大规模数据中心

根据 International Data Corporation 的说法，要使数据中心达到超大规模，它必须至少超过 5000 台服务器，物理空间约为 10,000 平方英尺。一个典型的超大规模数据中心可以使用几乎与一个小镇相同的电量。

最大的数据中心园区属于 Switch，名为“The Citadel”，位于内华达州塔霍里诺。Switch 将这个 Tier-4 数据中心作为托管设施运营，并将空间出租给英特尔、波音、高通、Bungie 和 McAfee 等其他公司。这个占地 720 万平方英尺的设施使用 100% 可再生能源运行，成本仅为 5 美分/千瓦时。它为洛杉矶和旧金山等高科技人口聚集区提供超快速连接。Switch 在内华达州拉斯维加斯还拥有另一个设施，称为 SuperNAP，占地 350 万平方英尺。

位于中国河北廊坊的 Range International Information Group 超大规模数据中心占地 630 万平方英尺。该设施证明了中国的技术实力。IBM 提供设计技术、业务解决方案和其他多项服务。

DuPont Fabros Technology 拥有的 DFT 超大规模数据中心位于弗吉尼亚州阿什本。它占地 160 万平方英尺，拥有七座不同的数据中心建筑。

超大规模数据中心的优势

由于 HDC 所涉及的规模和计算的所有复杂性，它确实为大型企业提供了迫在眉睫的有吸引力的解决方案。其中大部分解决了批量存储信息带来的挑战。以下是 HDC 使客户业务受益的各种方式。

增强经济学

规模经济是任何超大规模数据中心的明显优势。拥有如此多的计算能力，HDC 服务提供商可以参与小型数据中心无法想象的定价和服务协议。

平衡的工作负载

超大规模数据中心有效地将工作负载分配给多台服务器，以避免单台服务器过热。这很重要，因为过热的服务器还会损坏附近的服务器，从而引发不必要的连锁反应。

提高能源效率

尽管超大规模数据中心消耗大量能源，但总体而言它们的能源效率更高。他们还允许租户以千瓦为单位租用空间，这比以机架或平方英尺租用空间更有效。HDC 这样做是因为它们在分配功率时使用一定数量的千瓦。

冷却效率

对于大多数企业而言，冷却可能是一项最重要的运营支出。通过超大规模，公司可以有效降低冷却成本，并将精力集中在执行大部分高强度计算工作的服务器上。超大规模设施将通过回收仅沿一个方向流动的热量来提供必要的冷却。

要了解有关超大规模数据中心如何改变 IT 世界的更多信息，您可以阅读超大规模数据中心改变 IT 世界的八种方式。

如何超大规模

以下是业内所有数据中心的一些最常见的超大规模属性。要有效地超大规模，您的公司必须在以下基础上开展工作。

高密度服务器机架

精心设计的机架构成了功能齐全的超大规模数据中心的基础。由于公司通常在 HDC 中使用他们的硬件，他们可以定制设计他们的机架以满足他们的需求。近年来的超大规模需求导致 48U 机架空间的使用超过了 42U 机架空间，使前者成为新的行业标准。

冷却水平升高

为空间配备这种高功率机架意味着还必须有一流的冷却。大多数数据中心采用 HVAC 系统，将冷空气从地板下引导至冷却通道以满足此要求。同时，热通道排出热空气，使温度得到控制。

强大的力量

数据中心消耗的电力很容易足以满足一个小城市的需要。例如，弗吉尼亚州的一个数据中心用掉了 1 吉瓦的电力。这个数字可以轻松支持大约 70 万户家庭的消费。由于 HDCs 是高度能源密集型的，它们必须建在电力便宜的地区。

安全和空间

安全是一个合乎逻辑的问题，涉及到如此多的空间和权力。建在偏远地区的数据中心自然可以防止潜在的窃贼。但 HDC 还必须具备充分的能力来保护自己免受网络攻击，因为它们包含大量敏感的客户信息。

管理超大规模计算数据

管理超大规模数据中心需要进行最新修改并确保可扩展性。有两种方法可以扩展 HDC。向上扩展是一种帮助数据中心提高计算机能力的垂直方法。这是通过直接为现有机器增加动力来实现的。

或者，HDC 可以“横向扩展”，在水平方向增加其计算能力，即通过添加新的计算机器并基本上扩展设备。为有效管理超大规模数据中心，公司必须照顾好财力和收入资源、物理基础设施以及可扩展性任务的分配。

大流行推动超大规模数据中心创纪录增长

Americas Research 总监 David Barnet 观察了大流行对超大规模数据中心日益增长的需求的影响。大流行带来的物理破坏给数据中心带来了前所未有的压力，无法为技术驱动的世界提供网络资源。这导致对数据中心的需求和投资增加。

根据Synergy Research Group发布的数据，自 2016 年以来，由超大规模设施运营的数据中心总数翻了一番。而到 2020 年底，全球数据中心又增加了 59 个。超大规模是一个挑战思维范围的概念。这是一个既具有未来感又易于理解的概念。正是超大规模数据中心的这种品质使其能够支持亚马逊、eBay 和微软等科技巨头。