当IT资源的需求超过数据中心的供给能力时，有几个选项可以迅速浮现在脑海中，这些选项包括扩大现有的数据中心设施和建设新的数据中心。然而，这两个选项，需要巨大的资金成本，许多公司可能无法负担，在经济困难时期尤其如此。在新建或扩建现有建筑物不可行时，剩下的选择就是增加密度(即每平方尺上的计算能力)。

　　但是高密度并不一定意味着简单地把机架靠近，当然这也是一个可行的方法，它可以帮助(如果雇员很仔细的话)在给定的空间内增加设备。但是，对于一些数据中心，移动机架，并让机架和其它设备靠得更加接近，这不是一个可行的选择。那么还有什么选择呢？

　　由于密度被定义为每单位面积上的功率，那么，其余的选项就是数据中心需要增加功率密度，一个数据中心密度的三维视图打开了新的可能性，但同时也提出了新的挑战。

　　更高的密度，但没有更多的地面空间

　　如果你不能使你的数据中心做大，那么只能让你的空间塞进更多的计算能力，这是增加密度的基本方法，并在许多方面，它具有重要的意义。扩大现有设施，意味着大量的初始资本支出，包括建设、电力和供水设施的安装，以及冷却设备，特别是与数据中心的运行有关的其它工具的安装。一个更令人震惊的经济的选择(至少在许多情况下)是一个全新的设施，其中，除了类似的资金成本，可能还需要把业务从旧设施上全部转换过来，这是一项繁重的任务，会带来了很多停机的可能和其它问题。此外，目前是经济停滞时期，早日康复的希望在最近也变得低迷，更多的地面空间，对于很多公司来说，看起来像一个美梦。

　　但是，一切都没有失去，当更多的地面空间不是一种选择时。密度的增加意味着在不增加任何地面空间的情况下，获得更多的计算能力。换句话说，从你现有的设施中获取更多的计算能力。取而代之的是不需要投入大量的资金成本，用于一次性新建或扩建现有设施，高密度只需要增加电力费用。那么，从本质上讲，更高的功率密度只涉及增加运行费用，而更多的地面空间意味着大量的资本支出。但是，当建筑面积“累坏了”，那时怎么办呢？

　　做更多相同的事情

　　最近几年强调的虚拟化已经表明，越来越多的数据中心并不一定需要更多的设备、更多的空间和更多的电力。有时候，提高效率就可以了。数据中心设备普遍利用不足，这意味着更多的性能可以通过确保所有资源都在(至少接近)各自的容量范围值的情况下被使用。提高效率类似的方法，如：重复数据删除和精简型客户端配置，也会有所帮助。即使采用这些策略，也是有其限制的。最后，如果您想要更多的性能，您必须添加更多的设备。而且是在给定的空间里，这必然意味着更高的密度。

　　也许并不那么容易：更高的密度挑战冷却问题

　　不止是消耗电力，而且还产生热量，那么更高的功率密度意味着更多的热，热是一种没有用的产品，必须从设备上去除，以免造成损害，以及最终造成数据中心停机时间。因此，虽然高密度的理想只涉及运行所需的额外的设备，增加额外的电费支出，但是设施的冷却设备可能不足，需要增加。

　　在使用风冷的数据中心，功率密度受到这种系统能力的限制：非常高的密度，往往需要更先进的冷却系统，即以水为基础(或者更一般地说，以液体为基础)的冷却。从风冷系统(或类似的东西)转为液体冷却系统，是一个重大的“牺牲”，许多公司可能无法负担。但是，增加这些基础设施与建设新的设施或扩建相比，可能是比较值得的。如果一家公司是绝对需要更多的IT资源，一点点额外的基础设施可能只是一个很小的代价。

　　因此，提高数据中心密度不是一个单纯的运行开支增加的问题，然而，与它相关的成本增加往往比扩大面积的资本投入要少。因此，数据中心功率密度最终的趋势还是向上的。

　　密度电梯：向上？

　　只要用密度来衡量每平方英尺(或者任何面积单位)上的计算能力(或功率消耗)，那么，当地面空间的利用已达到最大化时，密度往上走是唯一的选择。这只有两个基本选择：使用较高的机架和使用多层部署。当然，这并不是说，较小的设备没有发挥作用：例如，如果服务器尺寸减小，在一个给定的建筑面积上，密度可以很容易地增加。此外，像刀片服务器等专用设备可以显着提高计算能力密度。甚至这些技术最终必须垂直放大，以增加在有限面积上的密度

　　一个简单的选择：用较高的机架

　　对于一个一层的结构，增加密度很明显的选项是把设备堆叠得更高。举例来说，一个42U(约合7英尺)的机架，是一种可能性，但某些数据中心使用的是更高的机架：58U(约9英尺)的机架，甚至更高。所以，干脆去把服务器从地板堆到天花板，对吗？

　　像往常一样，答案并不是像看起来那样那么简单。堆高面临冷却方面的挑战。暖空气上升，冷空气下降，因此，较高的机架可以构成挑战，因为在机架不同高度层的温度不同。如果机架是被装满的，这些困难会进一步加剧，因为在整个机架空间留下更少的空隙。特别是，在机架顶部设备要承受从它下面的所有设备发出的热，机架越高，在该空间中运行的这类设备越多。因此，由于空气冷却系统，在高大的机架上的设备，尤其是在顶部的设备，必须得到足够的气流，以防止过热，但绝不可能得到这么多的冷空气，它会导致热空气和冷空气的混合，产生不利影响。

　　液体冷却是一种可以替代空气冷却的方法，它可以改善与高度相关的机架散热问题。尽管这需要比空气冷却系统更为复杂的基础设施(至少在许多情况下)，但是为了高密度配置，还是要选择它，因为其较高的效率和更大的能力可以消除这些部署产生的大量的热。例如，液体冷却允许封闭式机柜;它不是大空间被冷却，它只冷却机柜里面有设备的地方。此外，液体冷却可以消除对抬高地板结构的需要，增加了垂直空间，可安置更多的设备，因此获得更高的密度。(但是，不是所有的气体冷却方法都需要一个抬高的地板。

　　更多层意味着更多的选项

　　在单层的建筑中，增加密度的选择是非常有限的：不能在屋顶上增加设备，空间限制在地板和天花板之间。但是，在一个多层的建筑中，建筑本身就有更多的可能性。

　　这样的一座建筑可能是专为数据中心设计的(理想的方法)，也可能仅仅是改装用作数据中心的。前一种方法的一个案例是弗吉尼亚州(华盛顿特区附近)的McLean，有PowerLoft建设的二层楼的数据中心。根据2009年年底的一篇新闻稿，这个225,000平方英尺的设施，支持120-300瓦/平方尺的密度。从某种意义上说，这个设施代表了最终的升高地板的设计：不是把单层可用空间的一部分，用于冷却和电力基础设施，PowerLoft的设计把(较低的)一层专用于冷却设备。用特殊的渠道把上层服务器设备的热空气，返回到下层来冷却。

　　所以，如果你有两个楼层，可以把一个专用于周边的基础设施，把另一层用于IT设备。(IT及基础设施设备的其它部分有可能出现在两个或两个以上的楼层中。)当然，这并不是唯一可能的方法。另一种方法是将两层作为更多的IT设备空间使用。例如，一层可能用于数据中心的集装箱，一层用于标准的以机架为基础的设备(当然，这样的建筑几乎有必要专门作这样的部署，但改造典型的办公大楼用于这样的部署，可能不太实际)，就像芝加哥的微软数据中心。另一种选择是两层楼之间有一个夹层空间，夹层支持配电和冷却基础设施。这种做法通过把基础配套设施向上(或向下，根据配置而定)移动，可以增加IT设备的水平面积。一个夹层也可以更简单地作为抬高的地板空间，换句话说，它可以增加垂直空间，获得更大的密度，并不一定需要更高的机架。

　　三维的思考

　　那么，在数据中心“增添”的本质是考虑到的不仅仅是把设备安置在较小的区域，它还涉及到把设备包装成更小的体积，或者至少，立体空间被更有效地使用。当然，不同类型房屋结构的数据中心，要选择更适合自己的一些方法，而不是别人的。比如：一个多层的建筑物，每层九英尺高，如果没有严重的结构性改变，可能不会支持一个夹层。在另一方面，更多的工业型建筑，如储存设施或类似的建筑，很可能是适合一个夹层的方法。当然，如果您已经有一个一层的建筑，也没有动力去增加第二层，那么只需最大限度地提高您的空间使用情况，例如，您可以通过使用较高的机架，这可能是你能做到的最好的办法。

　　无论数据中心建筑的细节如何，从三维方向扩大设备的效率和密度，可以帮助您在现有条件下，得到更多。不用说，常识表明把东西堆放起来，能节省空间，但是在数据中心这样做，并不容易，尤其是这些“东西”需要被冷却，以保持其正常运行。但是，节约建筑面积是许多公司的一个重要选择，垂直解决方案是其重要组成部分。

　　结论

　　当增加IT数据中心的建设受到限制时，剩下的选择就是增加密度。可能有一些办法，但扩大垂直空间与扩大平面空间具有同样的优势。通过扩大垂直空间的方式，企业可以增加他们数据中心的密度，同时避免建造新设施或扩大现有站点的建设成本。但是，如同任何解决问题的方法一样，垂直解决方案也有自己的相关的挑战。例如，较高的机架，造成了冷却的挑战。非常高密度的机架几乎必然要求液体冷却，因为空气冷却不足以移除设备所产生的热量。多层建筑有自己的优势，可以允许的IT设备和基础设施分开，也可以直接提供更多的垂直空间给IT设备，但在许多情况下，增加楼层可能无法实现，那么，实施高密度的部署也会带来其它困难。

　　不管具体的解决方案是什么，公司将继续寻求满足增加IT资源需求的办法。在有限的面积内，或者更广泛地说，在有限的体积内，最大程度地增加密度。尽管虚拟化可以帮助提高效率，从而提高设备的性能，但更多的性能将需要更多的设备。而更多的设备意味着更高的密度。

　　虽然配电(甚至电源的可用性)是阻碍数据中心增加密度主要的担忧，但冷却高密度设备往往是最迫切的问题，而且受到数据中心的限制。不是由于处理器停滞或一些摩尔定律的故障，高密度的部署没有有效的冷却设备，可能对IT供应产生严重的影响。另一方面，必要性可能推动开发更高效的处理器和更新冷却系统，使其适应高密度空间的需要。

　　在任何情况下，企业为满足日益增长的对服务的需求，必须继续寻找方法在较小的面积上添加更多的资源(即设备)，同时还要避开所有的电力供应受限制和冷却技术不足等问题。而且，在许多情况下，在最近的经济衰退打击下，公司也必须只能在预算范围内采取措施。

　　尽管增加数据中心的功率密度不是唯一的(也不是一个完整的)解决问题的解决方案，但是，如果没有其它的方法，这样做对于一个需要更多的计算能力、但又不能扩大地面空间的公司来说，是一个权宜之计。但在此同时，在追求更高的密度时不要忘了空间是三维的。