07年8月，美國環(huán)境保護機構(gòu)（EPA;epa.gov）公布了一個關(guān)于服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的能耗和效率問題的報告，引起了新一輪的討論。從現(xiàn)有的狀況來看，大部分的數(shù)據(jù)中心機房都部署了至少50%的銅纜布線系統(tǒng)。許多業(yè)內(nèi)人士相信，向更加“綠色“的道路發(fā)展，整合性能和價格方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)10G高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的廣泛應(yīng)用將成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然之路。

采用圖示的光纖上走線方式，可以免除地板下的布線，保證機房的制冷效果和降低能耗     根據(jù)EPA的報告，2006年，全美服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的能源消耗達(dá)到610億千瓦時，約占全部美國用電量的1.5%左右，相當(dāng)于美國物業(yè)消耗的平均水平 - 580萬千瓦。也就是說，整個美國的數(shù)據(jù)中心電量的消耗，已經(jīng)超過了其所有彩色電視機的用電總和。

這份報告同時強調(diào)了一個值得人們警惕的現(xiàn)象：2006年全美國服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的用電量是2000年的兩倍多。如果按照這樣的趨勢發(fā)展，到2011年，這個數(shù)字將會再次翻兩番，超過1000億千瓦時，年消耗74億美元。報告預(yù)計，目前全美國數(shù)據(jù)中心機房用電峰值達(dá)到7億瓦，以此類推，2011年將會達(dá)到12億瓦，這樣算起來，需要增加10個電廠。

相同端口的銅纜與光纜所占用線槽的對比

通過上圖所示，可以非常清楚地得出結(jié)論：使用帶狀光纜替代銅纜可以在采購需求量上產(chǎn)生很大的差異，并且因而節(jié)約了大量空間和提高了設(shè)備間空氣的流動性。

今天，數(shù)據(jù)中心所擁有的服務(wù)器和存儲設(shè)備成百上千，同時，設(shè)備的需求量隨著數(shù)據(jù)處理、存儲和通信需求的不斷上升還會進一步增加。但是，IT行業(yè)人員及其用戶認(rèn)識并了解推動這一趨勢不斷發(fā)展的真正的動力—就是刀片服務(wù)器的出現(xiàn)。因為這類設(shè)備在機房中占用極小的空間，具體的說，普通的42U的機柜可以安裝21臺傳統(tǒng)的2U服務(wù)器，但是，如果使用刀片服務(wù)器，在同樣的機柜中能夠裝載100到150臺。

眾所周知，刀片服務(wù)器非常好的實現(xiàn)了虛擬化的應(yīng)用，這就讓相關(guān)的IT管理人員減少了數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和其他設(shè)備的數(shù)量。我們可以參考一個非常普通的應(yīng)用：假如一個企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)平臺重需要運行14個系統(tǒng)，依據(jù)傳統(tǒng)的解決方案，那么就需要相應(yīng)的14臺服務(wù)器來支持這些應(yīng)用，同時還需要另外附加的服務(wù)器以實現(xiàn)冗余備份。但是，如果我們通過虛擬化的方式，你可以把多種業(yè)務(wù)的應(yīng)用同時放在虛擬的服務(wù)器上，從而開放出你認(rèn)為不同業(yè)務(wù)應(yīng)用所需要的運算能力，通過這種虛擬化和使用刀片服務(wù)器，我們可以減少在數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)的服務(wù)器的數(shù)量�！�

但是，刀片服務(wù)器也同樣有自身的弱點。盡管刀片服務(wù)器外觀看起來似乎是小型設(shè)備，但卻有與其外觀不一致的能耗，從而成為一個難題。因為當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心，特別是5年前建立的數(shù)據(jù)中心，其原有的設(shè)計是不能滿足當(dāng)前所面臨的供電和制冷的需求，按照當(dāng)時的規(guī)劃，可能是每平方英尺30-50瓦（設(shè)備和制冷用電之和），如果現(xiàn)在使用刀片服務(wù)器并且保證其有效運行，那么就需要平方英尺100-150瓦。這就是為什么當(dāng)前會有如此大量的數(shù)據(jù)中心和機房在重建，因為關(guān)注供電和制冷系統(tǒng)是一個必須要面對的課題”

供電和制冷的困境 

那么光纖是如何減輕這些負(fù)擔(dān)呢？大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心都采用架空地板的方式設(shè)計：被架高的地板是一個充壓通風(fēng)的區(qū)域，在這里，冷空氣從地板的風(fēng)孔進入地板上方的設(shè)備區(qū)域，然后進入到網(wǎng)絡(luò)柜中對設(shè)備進行設(shè)備降溫。那么光纖作為基礎(chǔ)設(shè)施部署于數(shù)據(jù)中心所帶來的一個巨大好處就是可以移除幾乎所有所有地板下的傳輸介質(zhì)。 非常普遍的現(xiàn)象就是由于銅纜相當(dāng)沉重，因此幾乎都被放置于地板下面，這實際上造成了氣流的障礙，限制了地板下空氣的流動。 

而事實上，要實現(xiàn)相同的性能卻只需少量的光纖就可以完全取代那些數(shù)據(jù)中心的IT經(jīng)理們需要在路徑、空間、機架以及垂直理線器中布放數(shù)量驚人的銅纜。舉例來說，一個能夠在10G網(wǎng)絡(luò)上傳輸108個通路的216芯光纜，直徑僅0.7英寸，而銅纜要達(dá)到相同性能就需要幾乎兩倍直徑，談到這些線纜的重量，如果采用六類增強型銅纜，按照200英尺的長度計算，其重量將近1000磅；而同樣長度的216芯光纜，重量僅40磅。

從另一角度來看，我們可以對比關(guān)于12芯帶狀光纜和六類銅纜，顯然，帶狀光纜要比銅纜線徑小得多。從而體現(xiàn)出線架/槽道中的線纜數(shù)量的差異性，換句話說，同樣功能和達(dá)到其需求性能的光纜在橋架內(nèi)的填充率不足2%，遠(yuǎn)小于銅纜的40%。因此選擇光纖，就意味著避免阻塞空氣流通并節(jié)省有限的空間。

小型化和輕便的光纜可以更好地利用上走線的橋架布線方式，這種方式相對地板下走線，提高了有效的被動式散熱。   

現(xiàn)在，我們再來面對另外一個非常重要的話題-制冷。根據(jù)EPA報告稱，在數(shù)據(jù)中心中支持IT設(shè)備的供電和制冷基礎(chǔ)設(shè)施占整個數(shù)據(jù)中心能源消耗的50%。同時IDC的分析師預(yù)測，到2010年在一個新的服務(wù)器開銷中，有71%的費用要用于供電和制冷。  

隨著數(shù)據(jù)中心越來越多的使用刀片服務(wù)器，將導(dǎo)致更多的電力消耗，更多的熱量產(chǎn)生，其制冷的需求也隨之進一步增加，但是，光纖可以減輕來自這些方面這些壓力。引用一張EPA的圖表，可以看出，每提供1千瓦的電力給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，就要提供1千瓦的電力來供應(yīng)制冷系統(tǒng)�？祵幑饫|系統(tǒng)對經(jīng)過詳細(xì)的試驗和計算出了光纖和銅纜兩種介質(zhì)在傳輸10G時的能源消耗數(shù)值（見下圖）。是以288個網(wǎng)絡(luò)端口的10G為例，與銅纜相比，可以看到光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需能源及用于其制冷的能耗，節(jié)省了近86%的成本，這一數(shù)字是非常讓人震驚的。

采用了源自EPA的報告，康寧光纜系統(tǒng)得出這樣的結(jié)論： 10G銅系統(tǒng)要比10G光系統(tǒng)的能耗和制冷成本多出86%。 　

10Gbps速率應(yīng)用的導(dǎo)火索
 
在目前在美國數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，部署光纖和銅纜的比例時，通常使用銅纜和光纖的比例在90:10到50:50之間，對于數(shù)據(jù)中心的SAN區(qū)域，基于光纖通道協(xié)議的可靠性，幾乎是全光網(wǎng)絡(luò)。 當(dāng)然，就目前而言，當(dāng)今多數(shù)用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)仍運行在較為普遍的千兆數(shù)據(jù)傳輸速率上，用光系統(tǒng)完全取代銅系統(tǒng)是有些困難的，因為銅系統(tǒng)的價格優(yōu)勢非常明顯，但是當(dāng)速率上升到10G，這或許會成為一個拐點。

IEEE 802.3an已經(jīng)定義了銅纜傳輸10G的標(biāo)準(zhǔn)，同時也已經(jīng)有很多的產(chǎn)品可以提供用戶選擇。今天，多數(shù)10G網(wǎng)絡(luò)都應(yīng)用在金融機構(gòu)或者較大型的數(shù)據(jù)中心，但是隨著越來越多的IT經(jīng)理認(rèn)識到光纖的經(jīng)濟效益和綠色效應(yīng)，這種狀況將會發(fā)生很大變化。從某種意義上說，光系統(tǒng)在目前的網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用處于不利的位置，主要是價格因素，但是隨著10G甚至更高速的網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用普及，光纖網(wǎng)絡(luò)的性價比將會得到充分的體現(xiàn)。

我們可以基于有源器件作一些簡單的探討，對于10GBase-T器件，SFP+收發(fā)器在10GBase-SR的應(yīng)用將逐漸地降低其能耗和成本。SFP-MSA協(xié)議規(guī)定最大的功耗是1瓦，但目前實際采用的大約只有0.5瓦。相對而言，10GBase-T應(yīng)用在物理層則需要10-15瓦的功率才能驅(qū)動器件，而且也只是100m內(nèi)的傳輸距離。而SFP+的傳輸距離則可以達(dá)到300m.。  此外，SFP+可支持48個端口的插板，每端口耗電0.5瓦，48口就需要24瓦。通常的插板需要大約60瓦，因此我們必須在60瓦功耗的預(yù)算內(nèi)進行。在10GBase-T應(yīng)用中，每口耗電10-15瓦，驅(qū)動銅纜插板，按照每口10瓦計算，可支持6個端口。這樣，要想獲得與光纖同樣的應(yīng)用帶寬，就必須增加數(shù)倍的10G銅纜插板，因此這些更多的額外的功率不僅用在每個端口的能耗上，而且還要驅(qū)動另外插板運行上�！�

在進行有源器件對比時，不應(yīng)僅僅停留在交換層面，還應(yīng)包括接口層面。服務(wù)器接口或者適配卡依靠服務(wù)器上本身的PCI總線供電。一般而言，PCI總線提供的電能約25瓦。如果需要的電能超過25瓦則需要外部供電。目前市場上的以太網(wǎng)適配卡耗電在25瓦以下，可支持30m的傳輸距離。更長的傳輸距離需要更多的電能，相應(yīng)地，也需要額外的供電。但是對于應(yīng)用于10G網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)接口卡來說，其能耗不會超過9瓦甚至更低，這對服務(wù)器以及所消耗的巨大電能來說，其意義就非同小可了。任何降低服務(wù)器及各項應(yīng)用的能耗的舉措，都是求之不得的。

總而言之，在數(shù)據(jù)中心部署光纖網(wǎng)絡(luò)而不是銅纜系統(tǒng)將會大幅減少能源消耗、提高制冷效果、改善整體機架和架空地板的空間利用率。尤其在10G這樣的傳輸速率應(yīng)用中，光纖將比銅纜系統(tǒng)更具顯著的經(jīng)濟性。

在不久的將來，隨著更多的企業(yè)將數(shù)據(jù)中心向10G甚至更高速的網(wǎng)絡(luò)移植，光纖將會發(fā)揮更大的作用。目前，IEEE正在著力于40G和100G這樣的下一代高速網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定：服務(wù)器支持40G，網(wǎng)絡(luò)核心層支持100G，這些應(yīng)用都將依靠光纖系統(tǒng)（單模和多模）來實現(xiàn)。這些帶給我們更深的思考就是：10G網(wǎng)絡(luò)對于今天的我們是夠用的，如果在今后達(dá)到40G和100G時，我們的基礎(chǔ)設(shè)施該怎樣呢？

TIA 942標(biāo)準(zhǔn)讓你置身困境之外

能夠幫助企業(yè)降低能耗的有效途徑就是遵循TIA942 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)設(shè)施中有關(guān)冷熱通道的定義進行規(guī)劃。雖然TIA942 標(biāo)準(zhǔn)在2005年就已經(jīng)頒布了，但事實上大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)并沒有將這些規(guī)范付諸于自己的規(guī)劃和建設(shè)之內(nèi).

TIA942標(biāo)準(zhǔn)中對于冷熱通道的設(shè)計是有助于對相對集中的設(shè)備進行散熱和促進整個數(shù)據(jù)中心的氣流循環(huán)。       

下面我們可以看到這些工作的原理：將服務(wù)器和其他設(shè)備機架“面對面、背對背”式隔離交錯排列，形成間隔的冷通道和熱通道。    這樣，在設(shè)備面對面的通道中，冷空氣從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備前面的架空地板的散出孔出來后，經(jīng)過機柜和設(shè)備的內(nèi)部運行后變成熱空氣，再從機柜背面排出；在背對背的通道中，熱空氣上升，從天發(fā)板的排氣口溢出。散熱就是這么簡單！

簡而言之，遵從TIA 942標(biāo)準(zhǔn)將會避免一些麻煩。因此，當(dāng)你需要建立一個新的數(shù)據(jù)中心時，冷熱通道的設(shè)計也是需要認(rèn)真考慮的關(guān)鍵問題之一。