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物联网工程设计与实施第4章 数据中心设计.pptx
第4章 数据中心设计,高性能计算机选择 服务器选择 存储系统设计 云计算服务设计 机房工程设计,1/52,4.1 数据中心设计的主要任务,(1)设计高性能计算机系统。 (2)设计服务器系统。 (3)设计数据存储系统。 (4)设计核心网络。 (5)设计机房。 (6)设计机房装修方案。,2/52,4.2 设计方法,(1)分类设计 (2)找有资质的公司协助设计,3/52,4.3高性能计算机选型,高性能计算机的作用 运行用户程序 提供云计算服务 高性能计算机的结构 SMP MPP 集群,4/52,SMP计算机,Symmetrical MultiProcessing,CPU/Cache,互联结构,I/O,内存,,,,,,,,CPU/Cache,CPU/Cache,5/52,SMP计算机,主要特点是： 共享存储器系统 对称性 单地址空间 每一CPU具有本地缓存caching 利用存储器实现CPU之间的通信 主要用途： 运行串行性较强的程序，例如数据库系统 程序没有充分并行化：实现指令级并行 选择要求： 单个CPU的处理能力对最终性能的影响大，应尽量选择主频高、流水线多、可并行执行线程多的CPU。,6/52,MPP计算机,MPP：Massively Parallel Processors,7/52,MPP计算机,专用高速互联网,,8/52,3D Torus,MPP计算机,四类节点： 计算节点：承担计算功能，数量最多。 I/O节点：负责对外完成I/O功能，包括对网络存储系统的访问。 服务节点：执行公共的系统调用。 系统节点：执行开关机、调试等功能。,9/52,MPP计算机,结构特点 分布式存储 分布式I/O 每个节点有多个Processor和Cache(P/C)及本地存储器 局部互联网（早期：总线；现在：CrossBar等） 通过NIC与HSN相连 可扩展性较好 用途 科学计算、工程计算 网络服务 系统管理：节点独占式调度以提高性能,10/52,集群计算机,将一组相互独立的计算机（称为节点），利用高速通信网络组成的一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理 三种组装方式：,11/52,独立式,独立的计算机放在书架一样的机架上,12/52,机架式,独立的计算机封装成扁平状，放在机柜中,,13/52,刀片式,每台计算机称为一个刀片，插在刀箱中 刀箱内集成网络、电源等,14/52,集群节点,三类： 管理节点：完成作业调度、其他节点监控、与用户交互的功能。 计算节点：完成具体的计算、处理等功能。 I/O节点：实现对共享外存的控制。,15/52,集群内部互联,通常组成三个网络： 计算网络：包括计算节点、管理节点，通常用高速网络互联。 管理网络：包括所有节点，用于分发命令、收集状态，实现管理功能。 I/O网络：包括I/O节点、计算节点等，主要完成对共享外存的I/O操作。 计算网络：Infiniband，Gbe I/O网络：Infiniband，Gbe 管理网络：Gbe,16/52,17,集群的典型结构,,,I/O节点1,I/O节点n,,FC交换机,,,,,,,,,,,GPU异构集群,GPU（Graphic Processing Unit）用于图形图像处理（显卡） 通用计算的功能(GPGPU)，达GPGPU2880核、5Tflops计算能力。,18/52,集群的特点与适用领域,特点： 节点独立 可扩展 适用： 高并行性的科学与工程计算 高吞吐量的网络计算，如各种网络服务器 不适合用作数据库服务器,19/52,高性能计算机的CPU,RISC IA CISC VLIM 高性能计算机的其它技术 内存：ECC，电池 应急管理EMP 网络监控 热插拔,20/52,高性能计算机的作业调度系统,LSF（Load Sharing Facility）-Platform-IBM PBS Pro（Portable Batch System ）-NASA Gridview,21/52,4.4 服务器选择,服务器基本要求 （1）性能要稳定 （2）以够用为准则 （3）应考虑扩展性 （4）要便于操作管理 （5）满足特殊要求 （6）配件搭配合理 （7）理性看待价格 （8）售后服务要好,22/52,服务器配置与选择要点,1．数据库服务器 硬件：优先级为内存、磁盘、处理器 软件：Oracle，DB2，SQL Server，PostGreSQL，MySQL，Access,23/52,服务器配置与选择要点,2．Web服务器 硬件：优先级为网络系统、内存、磁盘系统、CPU 软件：Unix, Linux, Windows; WebLogic, Tomcat+Appache,…,24/52,服务器配置与选择要点,3．文件服务器 硬件：优先级为网络系统、磁盘系统和内存 软件：Lustre，GPFS，GFS,25/52,服务器配置与选择要点,4．邮件服务器 硬件：优先级为内存、磁盘、网络系统、处理器 5. FTP服务器,26/52,4.5 存储设备选型,磁盘接口类别 SATA SCSI SAS FC,,27/52,磁盘阵列,RAID0,,28/52,磁盘阵列,RAID1,,29/52,磁盘阵列,RAID3 （N+1）,,30/52,磁盘阵列,RAID5,,31/52,磁盘阵列,RAID10（1+0）,,32/52,磁盘阵列,,33/52,磁带,,34/52,存储体系,DAS (Direct Attached Storage，直接附加存储) 存储设备通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接连接服务器。 I/O（输入/输入）请求直接发送到存储设备 称为SAS（Server-Attached Storage，服务器附加存储）,,适用： 地理分散 存储与应用必须直连,35/52,NAS(Network Attached Storage),直接与网络介质相连 用户通过网络来访问 类似于一个通用的文件服务器 NAS是通过网线连接的磁盘阵列，具备磁盘阵列的所有主要特征,36/52,SAN(Storage Area Network),通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统,37/52,SAN(Storage Area Network),FC SAN IP SAN IB SAN SAN 与NAS的区别： SAN的文件管理系统分别在每一个应用服务器上 NAS是每个应用服务器通过网络协议使用同一个文件管理系统（NAS有自己的文件系统管理）,38/52,4.6 云计算服务,云计算的思想是将桌面上的计算移到基于服务器集群和大型数据库的面向服务的平台 关键技术：虚拟化。将多个虚拟机复用在同一硬件机器上的体系结构方法和技术 虚拟机：通过软件模拟的、具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统,39/52,云计算的实现模式,IaaS PaaS SaaS 效果： 租用,40/52,4.7 机房工程设计,供电与UPS系统设计 电力容量：设备+空调+照明+冗余 电力配置：220V，380V 地线 UPS：负载设备 计算负载：1VA=0.8W 供电时间：？小时 特殊功能：失电关机 EPS：空调,41/52,4.7 机房工程设计,供电与UPS系统设计 电力容量：设备+空调+照明+冗余 电力配置：220V，380V 地线 UPS：负载设备 计算负载：1VA=0.8W 供电时间：？小时 特殊功能：失电关机 EPS：空调,42/52,制冷系统设计,,43/52,制冷系统设计,,44/52,制冷系统设计,需要的制冷量=A+B+C+D+E+F A．外部设备发热量计算 Q＝860NΦ（kcal/h） N：用电量（kw） Φ ：同时使用系数（可取0.2） 860：功的热当量,45/52,制冷系统设计,B．主机发热量计算 Q＝860P×h1×h2×h3 （kcal/h） P：总功率（kw） h1：同时使用系数(0.95) h2：利用系数(0.9) h3：负荷工作均匀系数(0.85),46/52,制冷系统设计,C．照明设备热负荷计算 Q＝CP （kcal/h） P：照明设备的标称额定输出功率（w） C：每输出1w的热量（kcal/h.w）日光灯为1.0,47/52,制冷系统设计,D．人体发热量 Q＝n×q （cal/h） n：人数 q：每人发热量(102cal ),48/52,制冷系统设计,E．围护结构的传导热 Q＝KF（t1-t2）（kcal/h） K：围护结构的导热系数（kcal/m2h℃），普通混凝土1.4 F：围护结构面积（m2） t1：机房内温度（℃） t2：机房外的计算温度（℃） F＝墙体面积+地面面积+楼顶面积 t1-t2＝15，按最高温度计算,49/52,制冷系统设计,F．换气及室外侵入的热负荷及其它热负荷 根据面积、是否有新风装置估算 （100m2，无新风时可估算为5000kcal ）,50/52,消防系统设计,七氟丙烷气体灭火 自动控制：探测器发出声、光报警信号，同时发出联动命令，关闭空调、风机、防火卷帘等通风设备，经过30秒延时（人员撤离时间），释放七氟丙烷 手动：手动启动 紧急停止：在延时时间内发现不需要启动灭火系统下，可按下“紧急停止“按钮，终止灭火程序,51/52,监控与报警,监控内容 漏水 高温 失电 盗抢 报警 声 光 短信 公安联动,52/52,4.8 数据中心设计文档,1.设计原则与要求 2.数据中心环境说明 3.高性能计算机选型 4.各类服务器功能与性能设计 5.存储系统设计 6.云计算服务设计 7.机房工程设计,53/52,
