世界在日常生活的各個方面都依賴于數據中心。為了滿足持續增長且看不到盡頭的空前高水平需求，大多數組織都無法接受停機時間。停機成本正在上升，40% 的企業報告說，僅一小時的停機時間就可能造成 100 萬至 500 萬美元的損失，這還不包括其他相關費用。大公司報告說，在高峰工作時間中斷每分鐘可能造成近 100 萬美元的損失。為了減輕此類財務挫折的風險，數據中心部署了其關鍵基礎設施的冗余組件。

什么是數據中心冗余？

數據中心冗余是一種用于解決停機問題的系統，其中在基礎設施設計中包含額外的組件，使操作能夠在設備故障、公用事業故障或計劃維護的情況下恢復。

為什么數據中心冗余很重要？

數據中心冗余對于日常運營至關重要，因為它提供了彈性并有助于維持正常運行時間。

即使有一定程度的冗余，也可能會發生計劃外停機。停機造成的損害可能包括：

• 收入損失。僅在線運營的公司依賴于一致的正常運行時間。如果發生停機，客戶將無法購買或使用服務，從而導致公司收入損失。
• 品牌美譽度。如果客戶在您的組織中不斷遇到用戶困難和停機時間，他們將開始將您的品牌與糟糕的服務聯系起來。讓您的客戶的購買過程和您的服務盡可能簡單與正常運行時間和冗余直接相關。
• 生產力下降。如果公司沒有為停機時間做好準備并且沒有投資于冗余基礎設施，則生產力會在停機期間停止。長時間的停機會產生嚴重的后果，并會影響通信、設備和員工效率。
• 支出。一些組織在 SLA 合同中包含了聲明在發生計劃外停機時需要賠償的語言。這對于使用托管數據中心的公司來說非常普遍，并且這些提供商同意嚴格的 SLA，以保證為其客戶提供最短的停機時間。
• 丟失數據。在停機期間，數據可能不受保護，并且可能存在破壞或竊取數據的網絡攻擊機會。

數據中心冗余是一項重要的措施，因為避免它和經歷停機是昂貴的。停機一小時的平均成本從 140,000 美元到 540,000 美元不等，公司應該考慮在為時已晚之前確保冗余。通過建立冗余，您的設施可以更快地恢復，確保更可靠的操作。故障和故障發生的頻率可能比您想象的要高，積極主動會帶來回報。

例如，如果 PDU 發生故障，您將如何繼續為其供電的設備運行？您是否為故障轉移安裝了冗余設備，還是必須等到問題得到解決？在不嚴重影響您的組織的情況下，您可以承受多少停機時間？這些都是在問自己對裁員的投資是否值得時要考慮的問題。

數據中心的哪些關鍵組件需要冗余？

最建議具有冗余的基礎設施部分是：

• 力量。冗余機架 PDU、RPP/落地式 PDU、UPS 和發電機可確保 IT 設備在電源鏈的一側出現故障時仍然有電。市電也可以在雙饋電或雙變電站中提供，以防止市電故障。
• 冷卻。備用空調系統、HVAC、泵和冷卻器可使數據中心保持涼爽，并在冷卻設備出現故障時安全運行。
• 網絡。交換機、路由器和防火墻等冗余硬件可以確保在網絡流量急劇上升或 DDoS 攻擊時正常運行。
• 貯存。應使用備份硬盤驅動器、磁帶驅動器、內部和外部存儲以及管理軟件來保護有價值的數據。

如何衡量數據中心冗余？

根據組織的正常運行時間要求、設施的規模和基礎設施的承受能力，可以使用不同的架構設計和冗余級別。雖然擁有完全冗余的數據中心在某些情況下可能很有價值，但在其他情況下卻極其昂貴且效率低下。

為了衡量數據中心的冗余度，字母 N 被認為是衡量單位。N 表示設施以 100% 容量運行所需的特定設備的實例數。N 本身不提供任何冗余。為了實現冗余，數據中心管理人員從添加到 N 的各種模型中進行選擇。

數據中心冗余的級別是：

• N+1。N+1 是一種簡單的冗余設計，因為它包含 N 代表特定組件的任何數字加上一個額外的數字。這個額外的設備是可以添加到 N 設計中的最低級別的冗余，因為它只提供一個額外的資源。N+1 是公認的設計標準，通常建議為需要的四個設備增加一個設備。2018 年，Uptime Institute 報告稱，約51% 的運營商受訪者擁有 N+1 冷卻設備設計，41% 擁有 N+1 電源設備配置。
• N+2。N+1 模型很有用，但有時需要更多冗余。在這種情況下，設施可能會采用 N+2 設計，即在基線上部署兩個額外的設備單元。N+2 冗余設計比其他復雜設計更具成本效益。
• 2N。2N 數據中心架構設計產生了一個完全冗余的設施，具有主要基礎設施和備份設備的鏡像系統。使用此模型，如果整個系統崩潰，將有一組額外的基礎架構能夠繼續運行并支持全部 IT 負載。這可以幫助數據中心大大降低停機風險，但成本高昂且難以部署。
• 2(N+1)。對于需要最高級別冗余和容錯計劃的數據中心，有一個 2(N+1) 架構設計。此設計是 2N 和 N+1 系統的組合。這是部署成本最高的計劃，但實際上是防故障的，因為它可以支持多個故障，并且在整個主系統出現故障的情況下仍然提供 N+1 冗余。這種模式可能適用于無法承受絲毫中斷或任何停機的可能性的公司。然而，冗余設計并不是萬能的，數據中心經理在選擇合適的冗余度之前應該考慮安裝、財務成本和維護保養。
• 3N/2。三對二冗余模型提供與 2N 幾乎相同的可靠性，并且僅絞合約 50% 的容量，使成本更接近 N+1 系統。這種模型非常復雜，因為它需要三個不同的 UPS 系統，其中每個單獨的系統都可以備份一個單獨的系統，并且帶來額外的管理挑戰。

冗余如何影響數據中心層級？

數據中心的冗余量直接關系到Uptime Institute 在其認證過程中授予的數據中心層級。有四個具有特定標準的標準化層，特別是每年允許多少停機時間和冗余級別。根據您的業務需求和預算，其中一層將最適合您。

一級數據中心通常最適合預算較低的小型企業。這些組織可能沒有大量的流量和數據存儲需求，并且可以比其他層級承受更多的停機時間。在這種情況下，數據中心不需要冗余。

對于中小型企業，效率和冗余需求略有提高，使第 2 層非常適合。第2 層數據中心包括部分冗余，例如 N+1 模型，但仍以比其他更高層更低的成本運行。

通過Tier 3認證的大型數據中心還需要至少內置一個 N+1 冗余系統。這一級別的風險更高，組織必須能夠在不關閉或中斷操作的情況下對設備進行維護，使冗余成為必要性。

最高級別的認證是Tier 4 數據中心。此層級適用于在任何時候都無法承受最短停機時間的企業級企業和政府實體。對于需要幾乎 100% 正常運行時間的公司，完全容錯的冗余系統（如 2N 或 2(N+1) 設計）是有益的。

并非每個層級和級別的冗余都適合每個組織。重要的是要了解您的業務需要多少正常運行時間以及您可以在數據中心容量上花費多少。如果您是中小型企業，2N 模型過于復雜且昂貴。投資于不需要的備用設備只會占用空間并增加維護成本。另一方面，大型組織需要確保他們獲得足夠的冗余。N+1 設計不適合需要最高正常運行時間的公司。在選擇您的設施需要多少冗余時，請務必考慮您組織的預算、正常運行時間要求、業務目標和風險承受能力。

使用 DCIM 軟件確保冗余的 3 種方法

當您擁有合適的工具時，確保數據中心冗余和保持正常運行時間會很容易。數據中心基礎設施管理 (DCIM) 解決方案是記錄冗余和提高數據中心正常運行時間的行之有效的方法。

DCIM 軟件幫助確保冗余的三種方式包括：

• 故障轉移模擬。故障轉移是指主系統出現故障，輔助系統自動接管。借助 DCIM 軟件，您可以在數據中心模擬故障轉移，以確定在故障轉移場景中哪些機架和設備存在風險。然后，您可以主動采取措施確保這些機架具有冗余電源。
• 電源電路走線圖。通過電路軌跡圖和 3D 可視化，您可以看到從設備電源一直到地板 PDU 的多個冗余電源電路中的每個節點和連接。
• 健康投票。確保您的設備正常運行并且您可以通過網絡輕松訪問它非常重要。DCIM 軟件允許對您的智能 PDU和其他計量設備進行高質量的健康監測。如果設備出現故障，您將立即收到警報，以便您可以在出現更大問題之前快速做出反應并恢復服務。

此外，通過使用 DCIM 軟件降低停機的可能性和嚴重程度，您甚至可能會發現您需要的冗余更少，從而可以降低成本。