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Facebook Open Compute:如何实现一个高效低成本的数据中心  

2011-07-08 09:28:26|  分类: 云计算 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Facebook Open Compute(FOC)是一个很无私的项目,据说一个团队辛辛苦苦搞了18个月,最终的结果很无私的公布出来。就这点来说Facebook比Google开放的多了,Google的数据中心技术上很保密。

搞FOC项目的目的是想建一个业界最为高效和低成本的数据中心,所谓高效,指的是能源效率,简单的说关键就是PUE。最终的成果很不错,PUE达到1.07,比目前业界主流先进水平高38%,建设和运营成本降低24%。PUE 1.07确实是很牛了,像国内的机房据说PUE一般只有2,一半的电力都没有供给给IT设备,而FOC只有7%的电力没有供给给IT设备。再优化的余地不多了。当然业界也不是只有FOC一家能做到很低的PUE,根据下图,Google和Yahoo的数据中心的PUE也都是接近的。但业界主流的传统运营商机房的PUE相比确实是差多了。
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要建一个极低PUE的数据中心,气候条件很重要。最近Google号称是在搞海里的数据中心,用海水来冷却和发电。FOC没这么夸张,但FOC的数据中心特意的选在一个总体来说天气干冷的地方,这样才适合使用蒸发冷却系统。具体是在Oregon州的Prineville,沙漠地区。这里夏季7月气温最高时平均最高气温约30C,但湿度低干湿球温差很大,冬季最冷的1月份平均最高气温约10C,湿度也不大。蒸发冷却这个专业不懂,但大致说来应该是湿球温度低,干湿球温差大时就比较合适。

此外FOC对机房环境的制定比ASHRAE(美国采暖、制冷和空调工程师协会)的标准要松,ASHRAE标准是干球温度最高80.6F,FOC最高允许85F,ASHARE标准最高60%相对湿度,FOC允许最高65%。交流中Facebook工程师的回答是现在的服务器的稳定性更高,工作范围更宽,放宽一些环境限制没有问题。

一个完整的制冷过程如下:
1、吸入外部冷空气,需要时与内部回流的热空气混合后过滤
2、通过雾化系统加湿,蒸发吸热冷却
3、除湿(但交流中Facebook的工程师说目前没有启用,服务器设计成90%湿度都可工作)
4、通过风扇组压送到冷空气通道
5、冷空气穿透Rack,进入密封的热空气回流通道回到二楼
6、热空气在二楼通过排气扇排出(天气太冷时还会送回到过滤室,有时是为了给办公区加热)
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根据外部气候条件的不同,制冷策略也有所不同:
- DB<80F && WB>70.3F && DP>59F:混合外风与回风,采用湿度控制,绕过蒸发冷却系统,控制湿度<65%,DP>59F
- DB>80F && WB>65.76F && DP>41.9F:只用外风,蒸发冷却,控制温度为80F,>59FDP
- DB>80F && WB<65.76F && DP>41.9F:只用外风,蒸发冷却,控制温度为80FDB,42-59FDP
- 65F<DB<85F && 41.9F<DP<59F && RH<65%:只用外风,不用蒸发冷却,外风直接可用
- DB>52F && DP<41.9F:只用外风,蒸发冷却并加湿,控制温度65~80FDB,43FDP
- DB<52F && DP<41.9F:混合外风和回风到65F,蒸汽系统只用于加湿,控制>54FDB,>42FDP

在供电技术上,FOC主要用电池柜提供短时的后备电力,用柴油发电机组提供较长时间的后备电力。通过定制电源转换和服务器电源提高的能源转换交流。具体的说:
- 柴油发电机组提供后备电力支撑,油量够30小时使用;
- 电网和柴油发电机最终被转换为480V交流;
- 定制的480V交流到277V交流变压,备用电池柜直接输入48V直流,高效的主要电源提高能源转换效率至87%(传统方式66%);
- 服务器电源450W,双输入(277V交流和48V直流),输出12V直流;
- 一个电池柜为6个rack和配套交换机提供45秒后备电源支持;
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机架的设计很独特。6个机架分成左右两个三元组,中间为电源柜。每3个机架组成一个三元组,高47U,每机架30台服务器,共90台服务器,内还包含两台配套的在机架顶部的交换机。从资料中没看出来为什么要用这种三元组的设计,可能是为了减少布线,降低成本。

服务器是高度定制的,设计上也很独特。高度是1.5U,据说据测试这个高度最经济。每块服务器有6块3.5"硬盘。主板是定制的,有有Intel和AMD两种主板,其中80%是Intel。很多没什么用的东西都省去或简单以降低成本,如没有上盖板,没有IO面板,没有VGA插槽,没有BMC(用ROL(Reboot on Lan)和Hardware Watchdog代替,几乎不增加成本)。电源直接接在主板上,没有线缆。用4个60mm的风扇,比1U时用40mm风扇高效。
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