這幾年，在IT技術與趨勢的急劇變化下，數據中心也隨之面臨許多挑戰。高密度數據中心已經成為企業必須面對的課題。當數據中心單一機柜機架功率密度每年不斷增長已成一股趨勢，企業勢必得找到更有效的方法來面對電力、冷卻與空間的挑戰。

隨著人們對服務的要求愈益嚴苛，企業必須想方設法滿足消費者7×24小時可用性的期望。服務器數量不斷增長，在此同時，更多的運算能力與資源也被收納在愈來愈小的外殼中，從微型服務器（Small Form Factor，SFF）、刀鋒服務器（Blade Server）到超大規模（Hyperscale）服務器以及用來實現更彈性框架的組合式基礎架構（Composable Infrastructure），都是因應此需求發展而誕生的解決方案。

更高密度的服務器意味著單臺服務器需要更高的功耗，隨著全球對能源消耗的日趨關注，企業也開始認真看待能源效率議題以及環境責任。虛擬化技術為企業帶來解決方案，讓單臺服務器得以更多的工作負載，物盡其用。與此同時，全球云端化的浪潮也開始發酵，現階段，許多企業早已將云端優先（Cloud first）視為戰略之一，愈來愈多的IT預算投入在與"云端"相關的IT基礎架構以及軟件之中，部份企業組織或是IT供貨商更是以"Cloud only"作為主要的策略。當服務器被密集置于云端數據中心中，勢必將給數據中心帶來更高的運維挑戰。

容器（Container）技術發展愈來愈成熟，未來在單一服務器中，通過這項被稱為輕量級虛擬化技術的協助，將可望能運行更多的應用程序；移動化與社群平臺發展后，快速激增的數據需要大量的運算力來加以分析萃取數據金礦，物聯網（Internet of Things，IoT）還在持續發展，未來通過傳感器所收集數據，最終將導向后端的數據中心，以便進行巨量數據分析…。這些變化也讓數據中心趨向了高密度發展，隨著數據中心設備密度快速增長，以傳統思維建構的機房卻已不敷使用。

高密度的潛在問題

根據Colocation America調查，2008年數據中心單一機柜機架功率密度約莫在6kW左右，到了2016年已然達到了12kW，預估到了2020年，數據中心單一機柜機架功率密度將有可能達到16.5 kW.事實上，在某些改造案例中，例如Intel將兩座芯片廠改造成節能高密度數據中心，單一機柜機架功率密度更是高達43 kW。

圖一 單一機柜機架功率密度發展趨勢

來源： Colocation America， 2014

當數據中心單一機柜機架功率密度每年不斷增長已成一股趨勢，企業勢必得找到更有效的方法來面對各式各樣迎面而來的挑戰。舉例而言，高密度實現了更小空間的使用密度，但相對的，系統故障的反應時間將大幅地被縮短，一旦遇到電源故障，大量由設備制造的"熱"將無法被帶走，將導致服務器中止運轉。

日漸提升的功率密度也遠遠超過大部分舊型設施的處理能力。早些年，數據中心可見到每機柜6kW的設計，但是面對15kW以上的高密度機柜，顯然不符所需。而企業使用云端運算或巨量數據分析這類需要大量資源的技術時，也會面臨可用與所需容量的差距擴大問題，因為以往在設計數據中心的冷卻空調時，會以假設IT的工作負載是平均且分散的情況，但實際的運行的環境卻不是如此，尤其在某些高密度機柜中，企業將發現制冷量遠遠不足。

數據中心原先所設計的備援機制也可能因此而消失，原本以N+1設計的不間斷電源系統（UPS）與冷卻空調，因為容量不足而被迫全面啟用運轉，進而喪失了備援的功能。此外，部署虛擬化方案后，IT人員可以動態地遷移虛擬機，但是數據中心的負載也因此而跟著轉變，熱點位置變得難以捉摸，電力需求也會跟著變動，而導致不必要的停機。

模塊化興起提供更高靈活性

顯然地，高密度數據中心仍存有許多潛在問題。數據中心管理人員將面臨更大的壓力，除了維護日益密集的運算環境，并且改善可用性之外，同時還得降低成本，提高效率。所幸，業界專家們正在將模塊化的概念融入到他們為數據中心所設計的設備與產品中，以便為數據中心帶來更靈活的彈性，并且為未來的各種工作負載做好準備。

現階段，主要的模塊化概念會應用在空間與設施的設計之中。空間模塊化指的是從IT基礎設備、機柜以及提供IT設備運行的設施，都是由模塊構成，彼此之間具有相依與關聯性。在實務上，多半還是會依照企業既有的數據中心空間，在評估現有服務對容量的需求以及未來的擴充考慮后，進而區隔出小空間，并且將其視為模塊。而設施的模塊化，指的是在基礎設施，包含電力系統（不間斷電源系統UPS、配電柜）、機柜式空調、冷卻器、機架、冷熱信道密閉系統等等，實行模塊化設計。