数据中心的增长
对于IT业界的某些人士来说，近距离探访某处具体的数据中心其实与别的上千家数据中心并没有什么不同：他们看起来感觉都没什么太大的差别：一行行的机架、高架地板、无处不在的线缆以及数以百万计的电灯构成了典型的数据中心访问体验，您甚至可能会认为数据中心的设计艺术现在已经被一套优良的科学所取代。
然而，对于诸如微软、亚马逊、谷歌这样的云服务巨头来说，数据中心并不是一成不变的。相反，随着服务器变得越来越强大，电力变得越来越便宜，计算机对于电力资源的需求越来越不那么依赖，并且计算规模变得越来越大，使得一代代的数据中心也不断发展演化。这些云服务巨头拥有数百万台在不同层面上运行的服务器的数据中心，其操作运营是受到严密保护的，因为他们都将其数百万台服务器的运行方式视为自身的一项竞争优势。
上个月，我有幸受邀成为探访团的成员之一，得以能够走进微软公司位于华盛顿昆西的数据中心进行幕后一览：零距离体验微软所宣称的数据中心的演变。我们的探访团是不允许拍照的，但微软公司提供了一些图像，是与我们在数据中心现场所见到的完全匹配的。下面，就请广大读者诸君跟随我们来看看云计算和超大规模计算是如何改变了数据中心的运营方式的吧。
美国华盛顿州的昆西不仅是华盛顿州重要的农作物产区，同时也是微软公司的一处老式公共数据中心所在地，其始建于2006年。下图展示的仅仅只是该占地面积达270英亩、构成了庞大的昆西数据中心园区的一部分，该数据中心园区承载了各种工作负载。 (此外，微软Azure云服务基础设施正在与当前设施相邻的位置上兴建，由于其当时正在建设过程中，所以我们不允许访问该Azure云服务基础设施)。
微软选择了昆西作为其数据中心园区，是因为该地区具有相对温和的气候，湿度低且接近哥伦比亚河，故而拥有非常便宜且丰富的水力发电的来源，以供给给其数据中心日益增长的服务器设备。而该地区的气候条件本身又为数据中心使用绝热冷却提供了绝佳的机会，使得数据中心能够通过让外部空气与不同程度的水混合，为数据中心园区的大多数操作空间提供冷却需求。 (其他提供商在该地区也投资兴建了数据中心，包括雅虎公司。)
事实：微软于1989年在其位于华盛顿州雷德蒙德的公司总部投资兴建了其第一处数据中心。
传统的数据中心运营方法或所谓的“第一代数据中心”
昆西数据中心的一部分就像你所能够想象到的那样：拥有一排排的机架、服务器和网络设备。这些操作环境机房一般大都是通过大型空调来实现冷却的，因为数百台服务器风扇的散热会使得操作环境温度升高。(这就是为什么许多数据中心运营商会吐槽说，他们主要运行一款大型空调，顺便在里面扔了几台电脑的原因所在了。)
在微软所谓的“第一代”数据中心，其传统数据中心创造了热通道的设置，以容纳来自机架上设备所散发的废热;这些通道都采用传统的冷水机组，通过往高架地板传输冷却空气来实现空气温度的调节。当然，这些冷水机组需要消耗大量的电力资源。热通道采用绝缘塑料密封以限制散热。机架的前面暴露于正常空气中，而不是绝缘，因此更容易被访问，以便服务于工作或进行故障排除。这样所导致的结果是：形成了一个服务器机房的一个传统的模式，因为热空气的隔离，实现了冷却和能源成本的显著下降。
有趣的是，这些室内机械设备的占地面积正在不断缩小。昆西园区的每一部分都被认为是一处具有一定兆瓦数量级的数据中心。随着时间的推移，服务器和网络硬件变得更高效，相应的设备将越来越多的被整合到越来越少的机器设备上，而这些硬件设备所需要的以维持其运行的电力资源也在变得越来越少。其结果是，建造一处具备一定数量兆瓦级的数据中心设施的一部分已经不再接近其容量需求了。我们参观时所被允许看到的分隔操作空间的大部分都是空的，有凸起的高架地砖却没有支撑任何东西。
事实：微软的数据中心24x7x365全天候的为200多种在线服务提供交付服务。
容器集装箱式的服务器和网络
在世纪之交时，微软公司在构建新的数据中心时开始尝试容器集装箱化其服务器负载。微软基本上是在一个盒子中设计了具有一定规范的数据中心，并邀请大型计算供应厂商竞争，提供一个充满了服务器、网络设备、电源和UPS的“pod”。而微软公司所需要做的就是将它们接入电源，提供上游网络的任何所需，并且当他们被交付到数据中心站点时，直接采用软管进行冷却。
对于这一容器集装箱的概念有各种不同的版本和修订，微软将其称为“ITPAC”，其中两种如下图所示。
这仅仅只是将数据中心视作为一个单一单元的开始，而不是将其视作为需要实施管理的数千台离散的服务器——当您企业需要管理超大规模的计算时，这无疑是相当重要的一点，而微软Azure一定是合格的分类。我们看到：微软公司在其产品中推出了软件定义的网络和数据中心，但这主要是因为使用软件定义的网络只是企业客户如何管理组成其在线服务的数百万台服务器的方式。
通过“ITPAC”订购数千台服务器和网络设备，企业客户可以轻松地忽略各个硬件设备所做的具体工作——您企业可以轻松地使用系统管理软件重新定义路由、工作负载、故障转移流程等等。
事实：微软公司证实，在其数据中心有超过一百万台独立的物理服务器。
ITPACS
起初，微软(从某家大型的OEM厂商)订购了ITPAC，并计划将它们存储在具有混凝土地板、安全墙壁和一个简单的屋顶的不起眼的架构中，这将有助于保持稳定的温度和湿度。下图的照片显示存储ITPAC的初始设施。这实际上不是一个冷却设施，事实上，该ITPACS是在屋顶安装之前就已经投产操作了的。这是因为每台ITPAC都有其自己的冷却集成;其实际上是一个独立的数据中心。一个有趣的故事是：在昆西的寒冷的冬天，当屋顶仍然打开时，雪会落下并覆盖到这些设施的一部分上面。你在左边看到的被添加的挡板在大部分时间用以保持自然状态。
事实：微软在全球范围内拥有100多处数据中心。
“摆脱建筑物”
如果你将前几代ITPAC分类为“容器服务器”，那么您从第二波的ITPAC趋势中所学到的教训便是要“摆脱这种糟糕的建筑物”。在昆西数据中心园区里，安置了一排排最新一代的ITPAC，随便被安置在混凝土地面之上。由于这些单元是独立的，因此像在昆西这样的具有相对温和气候的地方暴露于天气和自然环境中的数据中心容器的风险非常小。
鉴于微软已经打造了其Azure云服务，而且正在将越来越多的个人在线服务迁移到Azure平台，该公司已经远离了ITPAC模式。这种模型根本没有足够的规模来处理微软正在经历的云服务的增长。相反，该公司正在寻求购买成千上万台自定义设计的服务器作为开放式计算项目的一部分。
事实：微软的数据中心存储了超过30兆单独的数据。
ITPAC内有什么?
微软最初是为其芝加哥数据中心指定打造该ITPAC基础架构的。该款第一代的ITPAC从来没有在昆 西数据中心园区服务过，所以我们无法看到它，或将其与后几代的ITPAC进行比较。然而，其概念是保持不变的。微软表示，“把一些服务器、网络设备和电源设备放在一个盒子里，而我们要做的就是将其连接到电源，网络和水，所有的细节都在内部处理。”
ITPAC的内部看起来像一个普通的数据中心，虽然是压缩的。 ITPAC本身将区域隔离成热通道和冷通道，非常类似于在上文图片中所看到的建模的“常规”数据中心。然而，每架供应商的总体ITPAC的配置文件是不同的;一架个供应商基于集装箱建造ITPAC，而另一家供应商所交付的ITPAC更像是临时的建筑拖车或大型双挂车拖车。
事实：微软的数据中心每秒处理超过150万次请求。
安全至上
安全性是微软数据中心战略的重要组成部分。因此，这个数据中心实际上是微软的一项巨大的财产。其看起来就像各种没有任何公司名称或识别标记的工业建筑和发电机，所以你身处其中，并不知道你到了哪里。
要进入该数据中心园区，您必须获得该公司的数据中心团队的预先批准，并签署提交一些关于禁止您泄露的内容的协议。您还必须出示政府相关机构颁发的身份证明，因此将掌握所有访客的记录，包括具体进出该数据中心园区的时间。在该数据中心园区内还有一些程序，我不能谈论，其也是我在访问期间必须严格执行的。也许其最酷的功能是巨型磁盘碎纸机，使得每块硬盘驱动器在过时或不需要之后都会在被回收之前彻底进行处理。驱动器在离开数据中心园区之前，永远上不能有涉及到该数据中心园区的任何数据信息。
我此前曾经参观过一系列的数据中心，但没有任何一家具备如此深度的安全性，并致力于这些安全措施的彻底执行。这不禁让我想知道为什么有些人会不愿意相信主要的云服务供应商的安全性，您企业的数据中心的外部安保和内部保护能够达到像微软一样的水平吗?这真是发人深思的问题。
事实：微软的光纤网络是北美洲大的光纤网络之一，其长度可以从地球拉伸到月球来回三次。
开放计算项目和Open CloudServer
尽管微软公司对于其数据中心业务的许多细节仍然保密，但该公司正在通过开放式计算项目(Open Compute Project)共享其在服务器设计方面的一些最佳实践方案。OCP是由 Facebook所主导的一个合资项目，以创造最佳的服务器设计，整合电力，计算和网络，在今天的数据中心环境打造一个具有前瞻性的配置，以利用电力和网络交付未来的创新。微软贡献了Open CloudServer设计，这是一款底层系统，利用比正常的19英寸机架高的机架。根据该项目，12U底层有专用的硬连线的带外管理，相平衡式功率电源和高效率的冷却效率。
最终，微软发现，为了延长其数据中心的寿命并增强其软件定义的性质，回到标准机架式服务器是一条要走的路。其能够更容易的更换设备和升级设备，以利用最新的电源，冷却和网络。事实上，在未来，昆西数据中心园区的一部分将作为Azure区域，其是以“面向未来”的概念方式设计的，以便能够在数据中心建筑物内充分利用电力传输技术的进步。此外，正在开发的在线电池，使得园区中的拥有巨型电池的大操作房间在电源故障的情况下不需要保持服务器运行。
事实：自2012年以来，微软及其数据中心一直是碳中性的，该公司正在继续增加可再生能源(如风能，太阳能和水电)的使用组合。
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