小(xiǎo)型数据中(zhōng)心的定义

2016-02-04

一、小(xiǎo)型数据中(zhōng)心的定义

　　数据中(zhōng)心(Data Center)是大范围协作(zuò)的特定设备网络，用(yòng)来在Internet网络基础设施上加速信息的传递。又(yòu)可(kě)以细分(fēn)为(wèi)企业级数据中(zhōng)心、其他(tā)数据中(zhōng)心等。

　　企业数据中(zhōng)心(Enterprise Data Center, EDC)通过实现统一的数据定义与命名(míng)规范、集中(zhōng)的数据环境,从而达到数据共享与利用(yòng)的目标。企业数据中(zhōng)心按规模划分(fēn)为(wèi)部门级数据中(zhōng)心、企业级数据中(zhōng)心、互联网数据中(zhōng)心以及主机托管数据中(zhōng)心等。其中(zhōng)互联网数据中(zhōng)心(Internet Data Center, IDC)是一种以电(diàn)信级机房设备向用(yòng)户提供专业化和标准化的数据存放业务(wù)及其他(tā)相关服务(wù)的中(zhōng)心。用(yòng)户可(kě)通过数据中(zhōng)心的主机托管、整机租赁、虚拟主机等服务(wù)，并租用(yòng)数据中(zhōng)心的技(jì )术力量，搭建自己的互联网平台。

　　其中(zhōng)，随着时间的推移，小(xiǎo)型数据中(zhōng)心的指标定义也不断在变化，在2～3年前，100 m2以下的可(kě)以定义为(wèi)小(xiǎo)型数据中(zhōng)心，但是随着机房逐渐的集中(zhōng)化、大型化，当前200 m2以下面积的机房定义为(wèi)小(xiǎo)型数据中(zhōng)心更为(wèi)贴切。具(jù)体(tǐ)划分(fēn)请参看下表：

数据中(zhōng)心规模	数据中(zhōng)心面积划分(fēn)/  m2	投资百分(fēn)比/%
小(xiǎo)　型	＜200	15.3
中(zhōng)　型	200～500	25.6
中(zhōng)大型	500～2 000	29.8
大　型	2000～10 000	16.8
超大型	＞10000	12.5
	总　计	100

二、构建小(xiǎo)型数据中(zhōng)心的几个核心要素

(一)整体(tǐ)设计

1、选址问题

　　数据中(zhōng)心具(jù)有(yǒu)极高的安(ān)全性要求，一旦发生问题将会影响社会的正常生产(chǎn)、生活。因此，即使发生诸如地震、水灾、雷击等自然灾害和机器设备发生故障、火灾等偶然事件，数据中(zhōng)心也必须具(jù)备很(hěn)高的安(ān)全可(kě)靠性以保证业务(wù)不会停止。提高安(ān)全可(kě)靠性可(kě)通过各种手段实现，比如构筑具(jù)有(yǒu)冗余性的系统和构筑较易修补故障的系统等等。但是数据中(zhōng)心地理(lǐ)位置的合理(lǐ)规划对提高“灾害回避性”是极为(wèi)重要的。在调查用(yòng)地位置有(yǒu)关项目和用(yòng)地本身的性状时，必须对自然条件和社会条件从过去到未来进行多(duō)方面研究。

　　其中(zhōng)，GB 50174—93《电(diàn)子计算机机房设计规范》中(zhōng)规定，电(diàn)子信息系统机房位置选择应符合下列要求：

　　水源充足，电(diàn)力比较稳定可(kě)靠，交通通信方便，自然环境清洁；

　　远(yuǎn)离产(chǎn)生粉尘、油烟、有(yǒu)害气体(tǐ)以及生产(chǎn)或贮存具(jù)有(yǒu)腐蚀性、易燃、易爆物(wù)品的工(gōng)厂、仓库、堆场等；

　　远(yuǎn)离水灾隐患区(qū)域；

　　远(yuǎn)离强振源和强噪声源；

　　避开强电(diàn)磁场干扰。

　　另外国(guó)内GB50174《电(diàn)子信息系统机房设计规范》(征求意见稿)应该很(hěn)快就会有(yǒu)个明确的结果，里面会对选址有(yǒu)更详细的说明，在这里不再赘述。

    ANSI/TIA-942-2005标准附录F中(zhōng)关于选址的有(yǒu)关参考：

　　数据中(zhōng)心不应靠近附近机场的飞行航线(xiàn)。

　　与铁路及高速公(gōng)路距离大于800 m，以保证降低化学(xué)物(wù)质(zhì)溅落危险。

　　与军事基地距离大于800 m，与核设施、国(guó)防设施等大于1600 m。

　　其他(tā)注意事项：污染风险/接近警察局、消防队、医(yī)院、地区(qū)规划、多(duō)路接入、震动问题、环境问题。

 

2、数据中(zhōng)心规划与设计

　　建设的数据中(zhōng)心应当满足当前与未来的需要，在规划时，要注意以下几点需求：

 

1）解决系统过热问题

传统数据中(zhōng)心普遍存在局部过热的问题。传统数据中(zhōng)心因设计不合理(lǐ)而制冷不能(néng)按实际设备的需要进行分(fēn)配，导致总体(tǐ)能(néng)源浪费高且存在局部过热而宕机。机房空调设置不合理(lǐ)，没有(yǒu)采用(yòng)机房专用(yòng)的精(jīng)密空调，而是直接采用(yòng)了家庭舒适性空调。电(diàn)源线(xiàn)缆布放过细，存在重大的安(ān)全隐患。没有(yǒu)配备保障电(diàn)源，机房的设备安(ān)全运行无法保证。

　　科(kē)学(xué)的数据中(zhōng)心动力配置，成本会在建设初期提高，相比由此带来的系统稳定运营带来的业务(wù)高可(kě)靠性，同时体(tǐ)现出的节能(néng)减耗带来的低成本价值。

 

2）解决系统宕机问题

大量企、事业等都会自己建设或者通过电(diàn)信服务(wù)商(shāng)，IDC运营服务(wù)商(shāng)等拥有(yǒu)自己的机房，但是由于各种原因会出现数据中(zhōng)心停机和暂时关闭的情况，会给企业带来不可(kě)估量的损失。第一、建立自身的灾备中(zhōng)心，除了IT支撑之外，灾备中(zhōng)应该加入业务(wù)影响分(fēn)析、策略制定、业务(wù)恢复预案、人员架构、通信保障、第三方合作(zuò)机构等，成为(wèi)业务(wù)连续性规划(BCP)。第二、对关键设备进行N+x冗余备份，尽量减少在设备自身的问题。

 

3）注重整体(tǐ)的绿色节能(néng)问题

所谓数据中(zhōng)心的“绿色”，业界标准并不统一，也没有(yǒu)形成可(kě)以参考的规范。笔(bǐ)者认为(wèi)，绿色标准可(kě)以体(tǐ)现在两个方面：第一、整体(tǐ)设计的科(kē)学(xué)合理(lǐ)和设备的节能(néng)环保。绿色应该体(tǐ)现在通过科(kē)学(xué)的机房配置建设设计或改善，来形成动力环境最优化的配置，实现初始投入最小(xiǎo)化；在保障机房设备稳定运营的同时，达到节能(néng)减耗；同时服务(wù)器、网络存储等设备要实现最大化的效能(néng)比。第二、满足IT环境的基本运营，同时确保可(kě)扩展性。要合理(lǐ)规划数据中(zhōng)心的使用(yòng)寿命，争取达到总体(tǐ)TCO最小(xiǎo)化。

 

4）关注数据中(zhōng)心的重点设计

为(wèi)规范电(diàn)子信息系统机房设计，确保电(diàn)子信息系统安(ān)全、稳定、可(kě)靠地运行，做到技(jì )术先进、经济合理(lǐ)、安(ān)全适用(yòng)、节能(néng)环保等要求。

机房虽然是按照重要性进行分(fēn)级，但不同级别的机房，其投资、系统冗余和能(néng)耗是不同的。级别高的机房，系统冗余较高，相对来说，其投资和能(néng)耗也较高。在满足系统可(kě)靠性的前提下，合理(lǐ)确定机房等级和系统配置，可(kě)以降低投资，减少能(néng)源消耗。

当机柜内或机架上的设备为(wèi)前进风/后出风方式冷却时，机柜或机架的布置宜采用(yòng)面对面、背对背方式。

A级和B级电(diàn)子信息系统机房的主机房不宜设置外窗。当主机房设有(yǒu)外窗时，应采用(yòng)双层固定窗，并应有(yǒu)良好的气密性。

空调设计应根据当地气候条件，选择采用(yòng)以下节能(néng)措施：大型机房宜采用(yòng)水冷冷水机组空调系统；北方地区(qū)采用(yòng)水冷冷水机组的机房，冬季可(kě)利用(yòng)室外冷却塔作(zuò)为(wèi)冷源，通过热交换器对空调冷冻水进行降温；空调系统可(kě)采用(yòng)电(diàn)制冷与自然冷却相结合的方式。

主机房和辅助区(qū)内的主要照明光源应采用(yòng)高效节能(néng)荧光灯，其镇流器的谐波限值应符合国(guó)家标准GB 17625.1的规定，灯具(jù)应采用(yòng)分(fēn)区(qū)、分(fēn)组的控制措施。

 

(二)产(chǎn)品选择与布局

1、电(diàn)源选择

　　针对小(xiǎo)型数据中(zhōng)心，UPS等电(diàn)源系统应该采用(yòng)节省空间的紧凑式设计，具(jù)有(yǒu)内置旁路维护开关以及可(kě)扩展的电(diàn)池，尽量降低用(yòng)户的总体(tǐ)拥有(yǒu)成本。还应具(jù)有(yǒu)用(yòng)户友好的智能(néng)及系统管理(lǐ)功能(néng)。

采用(yòng)产(chǎn)品应该兼顾产(chǎn)品的成本和性能(néng)，达到IT管理(lǐ)人员对总体(tǐ)拥有(yǒu)成本的需求，在一些小(xiǎo)型数据中(zhōng)心，IT管理(lǐ)人员常常必须自己对部分(fēn)电(diàn)源解决方案进行管理(lǐ)和维护，身边没有(yǒu)电(diàn)源专业人员，所以采购(gòu)产(chǎn)品要性能(néng)非常良好，同时易于管理(lǐ)。

　　所选产(chǎn)品还应配有(yǒu)范围广泛的可(kě)选附件，如具(jù)有(yǒu)环境监测功能(néng)的网络管理(lǐ)卡。利用(yòng)这种网络管理(lǐ)卡，用(yòng)户可(kě)以对UPS进行远(yuǎn)程或基于Web的管理(lǐ)。能(néng)够与系统管理(lǐ)器整合，实现对整个数据中(zhōng)心的轻松管理(lǐ)。

 

2、空调的选择

　　数据中(zhōng)心各设备产(chǎn)生的热量需采用(yòng)空气冷却的方法去解决，数据中(zhōng)心的最佳制冷设备就是机房专用(yòng)精(jīng)密空调。数据中(zhōng)心和网络系统的IT硬件运行时会产(chǎn)生大量集中(zhōng)的热量，同时对温度和湿度的变化也极其敏感，温度和湿度的轻微浮动，就可(kě)能(néng)导致系统发生严重问题;在IT设备机房中(zhōng)，热负荷几乎全部来自IT硬件、照明设备、支持设备和发动机散发的显热，IT设备机房含有(yǒu)很(hěn)少的潜热，因为(wèi)人员较少，外部空气有(yǒu)限，物(wù)理(lǐ)结构上还往往含有(yǒu)防潮层。

对于东北地区(qū)的城市来说，四季分(fēn)明，冬天温度相对比较低，所以不适宜使用(yòng)水冷系列，自然冷却冷水主机加冷水机组的节能(néng)效果很(hěn)明显，耗电(diàn)量明显减少。

对于华北地区(qū)的城市而言，自然冷却冷水机组加冷水机组可(kě)以比普通冷水主机加冷水机组节能(néng)30%，和其他(tā)空调系统相比耗电(diàn)量也明显减少，节能(néng)效果显著。

对于平均温度很(hěn)高的华东、华南地区(qū)的城市，水冷冷水主机加冷水机组的系统总投资较少，在计算设备制冷总功率和耗电(diàn)量时，直接蒸发式机组较高，水冷冷水主机加冷水机组系统较风冷直接蒸发式机组节能(néng)20%左右。

 

3、设备的布局

1）机柜摆放

　　在现代机房的机柜布局中(zhōng)，人们为(wèi)了美观和便于观察会将所的机柜朝同一个方向摆放，如果按照这种摆放方式，机柜盲板有(yǒu)效阻挡冷热空气的效果将大大折扣。正确的摆放方式应该是将服务(wù)器机柜面对面或背对背的摆放方式摆放，这样变形成了冷风通道和热风通道，机柜之间的冷热风不会混合在一起，形成短路气流，大大提到制冷效果，保护好冷热通道不被破坏。

 

2）IT设备摆放

　　随着服务(wù)器的小(xiǎo)形化、高密度化、刀(dāo)片式服务(wù)器的产(chǎn)生，这些服务(wù)器摆放的位置越来越不容IT管理(lǐ)者的忽视，高功率设备发热量大，比普通IT设备可(kě)能(néng)要高1倍或更多(duō)，如果将这些高功率负载和高密度的服务(wù)器组合摆放在一个机柜内，这样便会出现一个高密设备度群形成了一个巨大的发热群体(tǐ)，这种情况最容易导致数据中(zhōng)心的局部热点，IT管理(lǐ)人员不得不降低整个机房环境的温度或是添加专门的制冷设备，来处理(lǐ)这个局部发热点；针对这样的问题，可(kě)以将这些高功率设备和高密度服务(wù)器均分(fēn)在每个机柜内，这样就不会出现高功率高密度设备群，也无法形成数据中(zhōng)心的热点和冷却的难点，将降低制冷设备运行费用(yòng)和采购(gòu)费用(yòng)。

 

三、构建小(xiǎo)型数据中(zhōng)心的几个需注意的问题

1、基础设施与动力环境设计、安(ān)装(zhuāng)合理(lǐ)

　　第一，数据中(zhōng)心应配置保证电(diàn)源，至少配置N+x的UPS电(diàn)源，确保市电(diàn)中(zhōng)断以后能(néng)确保设备正常运行。如果条件可(kě)以，应该再配置一台发电(diàn)机，确保市电(diàn)中(zhōng)断时间过长(cháng)造成的影响。

　　第二，数据中(zhōng)心要配置机房专用(yòng)的精(jīng)密空调，并做好整体(tǐ)监控，能(néng)够根据机房环境和湿度的变化随时对空调的运行进行调节。

　　第三，数据中(zhōng)心要建设专用(yòng)的送风通道。数据中(zhōng)心的设备由于能(néng)耗大，发热量也大，下送风方式效果最好，因此必须在机房设置地板，建立专用(yòng)的下送风通道。

　　第四，要进行专门的规划。要根据公(gōng)司的发展做好规划，最好能(néng)对机房进行全面的规划，然后根据业务(wù)发展的需要分(fēn)步实施。只有(yǒu)这样，机房的建设才会正规，才不会出现电(diàn)源线(xiàn)缆发热的情况。

 

2、重点关注耗能(néng)的各个部分(fēn)，严防超标

　　第一、IT设备系统。由服务(wù)器、存储和网络通信等设备所产(chǎn)生的功耗约占数据中(zhōng)心机房所需的总功耗的50%左右。其中(zhōng)服务(wù)器所占的总功耗为(wèi)40%左右，另外10%功耗由存储设备和网络通信设备均分(fēn)。

　　第二、空调系统。由它所产(chǎn)生的功耗约占数据中(zhōng)心机房所需的总功耗的37%左右。其中(zhōng)25%左右的功耗来源于空调的制冷系统所产(chǎn)生的功耗，12%左右的功耗来源于空调送风和回风系统所产(chǎn)生的功耗。

　　第三、UPS供电(diàn)系统。它们的功耗约占机房总功耗的10%左右。其中(zhōng)7%左右来源于UPS供电(diàn)系统所产(chǎn)生的功耗，3%左右来源于UPS输入供电(diàn)系统系统所产(chǎn)生的功耗。

　　第四、照明系统。它约占数据中(zhōng)心机房所需的功耗的3%左右。

 

3、注重数据中(zhōng)心的整体(tǐ)成本，达到最大效用(yòng)比

构建小(xiǎo)型数据中(zhōng)心更应该注重节能(néng)和可(kě)持续发展，因为(wèi)随着业务(wù)的发展，机房随时可(kě)能(néng)进行改建和扩建。数据中(zhōng)心的建设不仅仅是服务(wù)器、存储等设备的性价比问题，数据中(zhōng)心本身的建设也要遵循环保规范。一般来说，一提起数据中(zhōng)心的绿色环保措施，人们首先想到的就是减少能(néng)耗、增添能(néng)效、减少空调数量以便节省能(néng)源等，措施基本都集中(zhōng)在对硬件设备的改造上。软件同样也是实现数据中(zhōng)心绿色节能(néng)环保的主要手段。软件为(wèi)绿色数据中(zhōng)心做的最大贡献体(tǐ)现在，软件可(kě)以改变数据中(zhōng)心中(zhōng)数据系统的架构，从而带来服务(wù)器使用(yòng)数量以及服务(wù)器中(zhōng)各种硬件设备的减少，由此实现绿色数据中(zhōng)心的目标。