“熄燈”（lights-out）數(shù)據(jù)中心的概念已經(jīng)流行了很多年，但是為什么要運(yùn)營(yíng)這樣一個(gè)數(shù)據(jù)中心呢？它們會(huì)在不久的未來(lái)發(fā)展應(yīng)用嗎？
熄燈數(shù)據(jù)中心的基本思想非常簡(jiǎn)單，就是指一種無(wú)人值守的數(shù)據(jù)中心，其中部署著完全自動(dòng)化的設(shè)施，無(wú)需任何人員參與即可完成操作。通過(guò)“熄燈”的方式，大大節(jié)省了能源和人員管理成本。
事實(shí)上，“熄燈”這個(gè)想法源自制造業(yè)，具體可以追溯到Philip K Dick在1955年發(fā)表的一篇短篇小說(shuō)。文中提及，在荷蘭，飛利浦工廠可以在少數(shù)質(zhì)檢人員的監(jiān)督下制造剃須刀。而在日本Fanuc工廠，即便長(zhǎng)期關(guān)閉空調(diào)和供暖系統(tǒng)，也完全不影響機(jī)器人的生產(chǎn)效率。
十多年來(lái)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心一直通過(guò)運(yùn)營(yíng)人員管理和維護(hù)數(shù)百臺(tái)甚至數(shù)千臺(tái)服務(wù)器。除非更換硬件或修復(fù)故障，他們通常不會(huì)進(jìn)入機(jī)房。數(shù)據(jù)中心的機(jī)械和電氣設(shè)備也都是自動(dòng)化的，因此冷卻裝置可以在無(wú)人值守的情況下運(yùn)行，并且提示工程師或致電制造商，以進(jìn)行偶爾的預(yù)防性維護(hù)。
長(zhǎng)久以來(lái)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心一直在通過(guò)人工來(lái)管理和維護(hù)服務(wù)器。為此，給運(yùn)維人員提供工作環(huán)境和條件所進(jìn)行的各種安全設(shè)置和環(huán)境設(shè)施或多或少的都需要利用一定的空間和能源。
熄燈數(shù)據(jù)中心在2011年首次亮相，當(dāng)時(shí)美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商AOL公司進(jìn)行了一次大型展示，宣布推出名為ATC的小型無(wú)人值守微型設(shè)施。AOL公司技術(shù)副總裁Mike Manos是一位曾在微軟公司工作過(guò)的數(shù)據(jù)中心專家，他在一篇博文中對(duì)熄燈數(shù)據(jù)中心的理念表示贊賞，認(rèn)為這種技術(shù)“從根本上改變了業(yè)務(wù)”。
熄燈數(shù)據(jù)中心的宣傳炒作
如今，十年過(guò)去了，AOL公司早已不復(fù)存在，而數(shù)據(jù)中心仍然需要運(yùn)營(yíng)人員進(jìn)行維護(hù)和管理。
確實(shí)，ATC的一些創(chuàng)意一直存在，通?？梢圆捎妙A(yù)先安裝服務(wù)器的方式將機(jī)架安裝在這樣的數(shù)據(jù)中心中。
數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)師指出，數(shù)據(jù)中心的機(jī)架和服務(wù)器可以放置得更近一些，如果不考慮建筑物適宜人類居住的因素，則可以通過(guò)在較高的溫度下運(yùn)行來(lái)削減冷卻費(fèi)用。而抽取空氣中的氧氣可以防止火災(zāi)，并減少腐蝕。
但是總的來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心仍然充斥著大量大型設(shè)施，仍然需要配備現(xiàn)場(chǎng)工作人員。
Uptime Institute是數(shù)據(jù)中心可靠性方面的權(quán)威機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)一直建議數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)人員需要隨時(shí)準(zhǔn)備處理出現(xiàn)的任何問(wèn)題。該機(jī)構(gòu)的技術(shù)專家Richard F.Van Loo在2015年發(fā)布的一份簡(jiǎn)報(bào)中表示，
對(duì)于需要在Tier III級(jí)或Tier IV數(shù)據(jù)中心設(shè)施運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的組織來(lái)說(shuō)，我們建議至少有一到兩家數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商的工作人員全天候（一年365天24X7）在現(xiàn)場(chǎng)工作。
熄燈數(shù)據(jù)中心的發(fā)展在此后發(fā)生了一些變化，尤其是規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心提供商，例如EdgeConneX公司。
EdgeConneX公司在美國(guó)和歐洲構(gòu)建的24個(gè)數(shù)據(jù)中心一直致力于采用一個(gè)熄燈運(yùn)營(yíng)模式。該公司的主要業(yè)務(wù)是二線數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的內(nèi)容分發(fā)，以及不需專職人員操作的數(shù)據(jù)中心設(shè)施的設(shè)計(jì)，當(dāng)需要提供上門(mén)服務(wù)時(shí)，可利用先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備，并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。
EdgeConneX公司的設(shè)計(jì)也許是利用自動(dòng)化來(lái)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)的最雄心勃勃的例子，是一種利用設(shè)計(jì)作為工具改變商業(yè)模式的經(jīng)濟(jì)學(xué)。其采用了一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)和操作模板，讓EdgeConneX公司快速改造現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心建筑達(dá)到第三級(jí)的冗余度，可以支持更多的高功率密度的工作負(fù)載，每個(gè)機(jī)柜可超過(guò)20千瓦。
EdgeConneX公司CIO Lance Devin表示，
我們的整個(gè)業(yè)務(wù)前提都是基于熄燈數(shù)據(jù)中心的。我們通常部署電力容量為2MW的數(shù)據(jù)中心，而不是100MW的大型數(shù)據(jù)中心。因?yàn)槲覀儫o(wú)法承擔(dān)在數(shù)據(jù)中心安排3名工程師、17名安全人員以及2名維護(hù)人員所需的成本。
EdgeConneX公司擁有廣泛的客戶群，并運(yùn)行分段管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓客戶控制IT硬件，而EdgeConneX公司則負(fù)責(zé)管理電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施。
這樣的數(shù)據(jù)中心雖說(shuō)算不上完全“熄燈”，但EdgeConneX能夠遠(yuǎn)程控制安全性，這樣一來(lái)，客戶服務(wù)人員就可以通過(guò)服務(wù)臺(tái)來(lái)進(jìn)行操作，無(wú)需與任何操作人員進(jìn)行現(xiàn)實(shí)碰面。
疫情封鎖推動(dòng)熄燈運(yùn)營(yíng)
隨著新冠疫情席卷全球，大多數(shù)公司（甚至是那些被認(rèn)為不可或缺的公司）都采取了嚴(yán)格的居家隔離，在家辦公政策。這也導(dǎo)致了一些問(wèn)題的出現(xiàn)：
依靠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心支持人員的公司很快意識(shí)到，由于平時(shí)都是他們的員工在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視數(shù)據(jù)中心，因此他們自身對(duì)數(shù)據(jù)中心操作的了解有限或沒(méi)有可視性；
許多積極主動(dòng)型并且早前就已經(jīng)部署了遠(yuǎn)程功能DCIM（數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)管理）的公司很快就發(fā)現(xiàn)了他們?cè)诟采w范圍上的空白；
被視為“低優(yōu)先級(jí)”的云遷移項(xiàng)目已經(jīng)變?yōu)?ldquo;高優(yōu)先級(jí)”甚至“最高優(yōu)先級(jí)”；
由于許多公司此次準(zhǔn)備不充分，因此，他們更期待可以做好下一次準(zhǔn)備。以下是大多數(shù)公司應(yīng)該采取的一些非常具體的策略：
將數(shù)據(jù)中心外包給云服務(wù)提供商或托管公司，以保證正常情況下甚至危機(jī)期間，關(guān)鍵應(yīng)用程序的正常運(yùn)行；
通過(guò)遠(yuǎn)程或通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)視和執(zhí)行維護(hù)和升級(jí)功能，使內(nèi)部數(shù)據(jù)中心盡可能“熄滅”。
當(dāng)越來(lái)越多的工作人員需要遠(yuǎn)程居家辦公時(shí)，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商采用的遠(yuǎn)程控制服務(wù)也呈現(xiàn)激增趨勢(shì)。根據(jù)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商QTS Data Centers公司首席技術(shù)官Brent Bensten的說(shuō)法，在由于疫情而導(dǎo)致封鎖的前三周內(nèi)，該公司遠(yuǎn)程管理門(mén)戶（服務(wù)交付平臺(tái)或SDP）的登錄量激增了30%，而用戶在該系統(tǒng)上花費(fèi)的時(shí)間也是原來(lái)的2倍。
Bensten表示，
新冠疫情加速了遠(yuǎn)程管理平臺(tái)和工具的應(yīng)用，因此可以遠(yuǎn)程完成以前在現(xiàn)場(chǎng)完成的工作。
熄燈運(yùn)營(yíng)還是繼續(xù)面臨技能短缺問(wèn)題？
在許多情況下，“熄燈”是降低數(shù)據(jù)中心技能要求的一種方式，既可以作為一種削減成本的手段，也可以作為解決難以尋求熟練員工問(wèn)題的一種方式。
施耐德電氣公司的工程師Steven Carlini在一篇博客文章中對(duì)“為什么將來(lái)每個(gè)數(shù)據(jù)中心都將成為熄燈數(shù)據(jù)中心”進(jìn)行了解釋。他認(rèn)為，企業(yè)應(yīng)該“盡可能”讓其內(nèi)部部署數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)“熄燈”，部分原因是為了應(yīng)對(duì)疫情導(dǎo)致的封鎖，另一部分原因是為了解決技能短缺問(wèn)題。
Carlini表示，
熄燈和無(wú)人值守的說(shuō)法可能并不完全準(zhǔn)確，因?yàn)榘踩藛T很可能會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)工作。建議數(shù)據(jù)中心應(yīng)該雇用具備機(jī)械技能的安全人員，并讓他們實(shí)施即插即用的硬件更換工作，有些公司已經(jīng)在嘗試使用Zoom視頻軟件指導(dǎo)人員進(jìn)行維護(hù)和維修。
在很多情況下，“熄燈”數(shù)據(jù)中心的概念已經(jīng)演變?yōu)椴恍枰嗉寄艿牡胤健?/p>
水下數(shù)據(jù)中心的探索
那么，真正“熄燈”運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)中心真的存在嗎？可能有一些數(shù)據(jù)中心以這種方式運(yùn)行，但是并未公開(kāi)；也可能是出于保密的原因，或是因?yàn)樽罱K失敗了，例如AOL公司的ATC數(shù)據(jù)中心。
但是，我們確實(shí)知道一個(gè)知名案例。
早在2016年，微軟公司就曾向外界發(fā)布了一個(gè)創(chuàng)新型的“環(huán)保”數(shù)據(jù)中心——Project Natick數(shù)據(jù)中心（事實(shí)上，該項(xiàng)目于2014年已經(jīng)啟動(dòng)，2016年才正式對(duì)外公布）。最初，微軟先是建造了一個(gè)水下數(shù)據(jù)中心的原型——代號(hào)Leona Philpot的數(shù)據(jù)中心膠囊，并于2015年安置在加州海岸附近10米深的海水下長(zhǎng)達(dá)四個(gè)月。Leona Philpot數(shù)據(jù)中心膠囊無(wú)需人員值守，使用壽命可達(dá)20年以上，采用可再生能源，每五年更換一次服務(wù)器硬件。
2018年，Project Natick研究項(xiàng)目進(jìn)入到第二階段，開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造成熟完整的水下艙室。此次，微軟公司研究團(tuán)隊(duì)在12個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)架上放滿服務(wù)器，然后將服務(wù)器部署在一個(gè)壓力容器中，并將其沉入蘇格蘭海岸附近的海底。
2020年，微軟公司從海底打撈回這個(gè)代號(hào)為“SSDC-002”的水下數(shù)據(jù)中心。這個(gè)數(shù)據(jù)中心是一種充滿氮?dú)獾匿撡|(zhì)容器，其中12個(gè)機(jī)架中運(yùn)行864臺(tái)服務(wù)器，其存儲(chǔ)容量達(dá)到27.6PB，并通過(guò)電纜和光纖連接與地面的設(shè)施相連。
Project Natick水下數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)人David Cutler表示，
我們?cè)跓o(wú)人接觸的情況下運(yùn)營(yíng)了該設(shè)備長(zhǎng)達(dá)25個(gè)月零8天，其結(jié)果無(wú)疑是令人滿意的。
可靠性和摩爾定律
水下數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的可靠性要比陸地上同類服務(wù)器高出7倍。Project Natick水下數(shù)據(jù)中心使用了一批二手服務(wù)器，并將其中135臺(tái)服務(wù)器放置在陸基數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行，其余的855臺(tái)服務(wù)器部署在這個(gè)水下數(shù)據(jù)中心。
結(jié)果顯示，在135臺(tái)陸地服務(wù)器中，有8臺(tái)服務(wù)器在兩年內(nèi)發(fā)生了故障。而在水下數(shù)據(jù)中心的855臺(tái)服務(wù)器中，只有6臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障。這些服務(wù)器都執(zhí)行相同的任務(wù)，并且沒(méi)有進(jìn)行任何維護(hù)，但是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的振動(dòng)和氧氣環(huán)境似乎影響了其可靠性。
關(guān)于”熄燈“數(shù)據(jù)中心的一大反對(duì)意見(jiàn)是，需要定期更換服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，這并不是因?yàn)榉?wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備已經(jīng)耗盡，而是因?yàn)樗鼈円呀?jīng)過(guò)時(shí)。幾十年來(lái)，IT硬件遵循摩爾定律（即硬件性能隨著技術(shù)進(jìn)步每18個(gè)月翻一番），采用新服務(wù)器僅在使用能源成本方面就可以在三年內(nèi)收回投資。
如今，芯片工藝現(xiàn)在已經(jīng)接近極限，摩爾定律也即將終結(jié)，而服務(wù)器的使用壽命將更長(zhǎng)。Cutler預(yù)測(cè)，這將使數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商最終走向”熄燈“模式。在數(shù)據(jù)中心的整個(gè)生命周期中，服務(wù)器往往占據(jù)很大一部分成本。在后摩爾定律時(shí)代，實(shí)際上沒(méi)有理由每?jī)赡旮鼡Q一次基礎(chǔ)架構(gòu)。”
在邊緣采用熄燈數(shù)據(jù)中心
盡管傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心仍然需要運(yùn)營(yíng)人員進(jìn)行管理，但新的應(yīng)用場(chǎng)景和邊緣計(jì)算領(lǐng)域?qū)⒖赡苄枰\(yùn)營(yíng)熄燈數(shù)據(jù)中心。
物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)以及人們將媒體和應(yīng)用程序流氏傳輸?shù)郊抑械男枨?，?dǎo)致了對(duì)高度分散的低延遲資源的需求。這意味著需要靠近人員和數(shù)據(jù)源部署大量小型數(shù)據(jù)中心設(shè)施。大多數(shù)的邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)模要比微軟公司Project Natick水下數(shù)據(jù)中心（代號(hào)SSDC-002）小得多，還有一些甚至在燈柱上安裝。
除非能夠完全消除現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)和運(yùn)營(yíng)，否則邊緣數(shù)據(jù)中心的容量將成為經(jīng)濟(jì)成本上的噩夢(mèng)，就像電話網(wǎng)絡(luò)在光纖機(jī)柜中表現(xiàn)的一樣。
讓我們回到“熄燈”概念誕生的最初。當(dāng)AOL公司技術(shù)副總裁Mike ManosMike Manos提出這一想法時(shí)，他實(shí)際上是在談?wù)撨吘売?jì)算設(shè)施，旨在使AOL公司的服務(wù)更貼近客戶。
Cutler表示，隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，熄燈數(shù)據(jù)中心的發(fā)展可能比人們想象的還要快，將會(huì)成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)的一種趨勢(shì)。
雖然目前，“熄燈”數(shù)據(jù)中心仍然面臨種種挑戰(zhàn)，但有一件事是肯定的：無(wú)人值守的“熄燈”數(shù)據(jù)中心不再是一個(gè)科學(xué)項(xiàng)目或者一個(gè)幻想，隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，它的發(fā)展可能比人們想象的還要快，它將成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)的一種趨勢(shì)。
本文翻譯自：https://blog.se.com/datacenter/2020/06/22/why-every-data-center-in-the-future-will-be-lights-out/與https://www.datacenterdynamics.com/en/analysis/what-lights-out-data-center/
