数据中心方案设计要点分析

信息技术　２０１３年第２２期』科技创新与应用　数据中心方案设计要点分析　李立新　（天津惠普数据中心设计工程有限公司，天津３０００００）　摘要：随着经济的发展，各行各业对网络及数据处理的需求越来越高，尤其是大型企业，金融，通讯，互联网等行业对数据处理　量的增长，以及云计算、大数据等技术和应用的兴起，促进了国内的数据中心的建设。一个好的数据中心，应该从项目最初始的　设计阶段，就要进行综合的考虑及规划，才能建立一个高效，经济，科学合理的数据中心。　关键词：数据中心；规划；设计　引言　虽然数据中心的总量很大，但是对总体的运行情况经过了解，　形势并不乐观。总体来说，在运维人员配备及管理，基础设施条件和　数据中心的一个突出特点就是负载的移动性，这就对基础设施　有了更高的要求。为了达到ＩＴ资源整合、节能及高可用性，就要避　免负载与基础设施资源绑定，发挥业务与基础设施平台的性能与可　数据中心绩效上都存在着不可忽视的问题。政府，电信和银行建设　的数据中心，运维的人员与国外先进的数据中心相比，还是差距较　大，人员不足造成管理及组织不能与技术集中同步。另外从管理水　平上来说，除了政府及金融行业较好外，许多企业的管理水平还是　比较弱的。基础设施的情况也不好。国内的数据中心规模一般都非　常大，最近几年上万台服务器规模的数据中心比比皆是，但是服务　器的利用却不充分，每年都要采购服务器，而实际上很多已经安装　的服务器处于闲置状态。大部分的数据中心对本身的硬件情况缺少　监测及规划，不能发挥数据中心最大的能效。同时基础设施中的供　电，制冷，照明等用水用电设备消耗掉大量的能源，在数据中心全部　能耗比例中甚至超过了ＩＴ的用电负荷，不仅造成了能源的浪费，也　提高了数据中心的运营成本。　基于以上的的分析，如何进行出色的数据中心设计，笔者认为　应该从以下几个方面考虑。　１数据中心的可用性及可靠性　在数据中心的设计中，可用性及可靠性要比其他的因素更为重　要。随着企业互联网应用的增长，数据中心在服务企业的核心业务　中起到关键的作用，如果宕机，不仅会给企业造成经济上的损失，还　会对企业品牌及企业形象产生负面的影响，而这种影响是不能用金　钱来衡量的。比如２０１２年１０月１８日上午，北京朝阳区酒仙桥的　ＩＤＣ机房宕机，租用此托管机房的凡客诚品正值五周年店庆，但是　由于服务器宕机导致消费者无法登录，给电商造成了一定的经济损　失，同时对企业的形象也产生了影响，甚至会导致客户流失且难以　挽回。　数据中心的可靠性是与基础设施软硬件紧密联系在一起的，越　高的可靠性意味着软硬件的配置越全面越高级。在中华人民共和国　国家标准电子信息系统机房设计规范（ＧＢ一５０１７４）中，把电子信息　系统机房划分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个级别，分别对不同级别的机房性能做　了详细的定义。在国际上，有一个公认的权威数据中心认证，就是　ＵＰＴＩＭＥ数据中心认证。参考ＵＰＴＩＭＥ的认证要求，美国国家标准学　会制定并发布了数据中心电信基础设施标准（ＡＮＳＩ／１＇ＩＡ一９４２），它按　照数据中心基础设施把数据中心划分为四个级别，由低至高分别是　Ｔｉｅｒ　Ｉ、Ｔｉｅｒ　ＩＩ、Ｔｉｅｒ　ＩＩＩ、Ｔｉｅｒ　ＩＶ，对包括选址、拓扑结构、建筑材料、制　冷、供电、ＩＴ设备、应用系统等等方面做了非常详细的规定。和我们　的国标进行比对，Ｔｉｅｒ　ＩＶ和国标中的Ａ级机房类似，都是容错配　置。Ｔｉｅｒ　ＩＩＩ的要求则是在线维护，就是利用冗余的设施，保证在基　础设施在退出维护时，保证电子信息系统的运行不能中断。Ｔｉｅｒ　ＩＩ　则是冗余配置，要求冗余的配置退出维护时保证电子信息系统的运　行不能中断。国标中的Ｂ级介于Ｔｉｅｒ　ＩＩＩ和Ｔｉｅｒ　ＩＩ之间。Ｔｉｅｒ　Ｉ是简　单的无冗余配置，与国标中的Ａ级相同。　基础设施的配置越高，其可用性越高，但是需要注意，可用性与　可靠性并不成正比。企业在规划数据中心的时候，需要根据自身的　实际使用情况，对数据中心的可用性及可靠性做出客观合理的选　择，这个不仅仅直接关系到数据业务的运行情况，也与初始投资及　日后运行维护费用息息相关。　２兼容及拓展的灵活性　服务器等ＩＴ产品的更新换代非常快，一般三至五年为一个发　展周期。而一个数据中心的服务周期可能长达二十到四十年，在这　个生命周期里，数据中心里面的设备及服务有可能会数次更换。所　以在数据中心的规划阶段，既要从当前的情况出发，又要考虑到未　来数年的发展。而且在拓展的过程当中，还要考虑到保证数据中心　的可靠性运行，这就要在基础设施的设计中具有相当的灵活性。　拓展性。动态的数据中心能够迅速部署用户的新服务，不局限于物　理环境，并且能够根据用户需要灵活的增加或是减少使用的资源。　对于网络环境来说，通过虚拟化，以共享的方式提升资源的利用率，　从而提高基础设施的利用率。这种方式即提高的基础设施服务的灵　活性，也降低数据中心的运营成本。　３高效绿色的数据中心　数据中心是一个比较耗能的行业，随着数据中心规模的扩大，　数据中心消耗的能源也非常可观，根据中国信息产业网的统计，在　过去５年里，全球数据中心电能消耗增长率为５６％，２０１０年共耗去　１９８８亿千瓦时的电力，约占全球总发电量的１．１％至１．５％。目前我　国数据中心总量约４３万个，其中经营性数据中心机房有９２１个，面　积约８８万平方米。２０１　１年我国数据中心总耗电量达７００亿千瓦时，　占全社会用电量的１．５％，未来５年我国对数据中心流量处理能力　的需求将增长７到１０倍。从这些数据可以看到，数据中心行业在电　力方面所消耗的能源呈现增长态势，对资源的需要会越来越高。　相对于耗电量，数据中心的运营成本也占很大比例。根据ＥＹＰ　数据中心咨询公司（ＥＹＰ　Ｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ）在美国的数据　统计，数据中心在生命周期中运营成本占到全周期成本的５５％至　７０％。所以在建设一个可靠数据中心的同时，也要同时考虑如何高　效节能的运营。这样不仅能够节约企业成本，创造更多的效益，也节　约了自然资源，体现了企业的社会责任，对于提升企业形象也有裨　益。　在数据中心里，主要的耗能分为以下几个方面：ＩＴ设备、冷却系　统、电气系统，这三大系统也是运营过程中的主要耗能设备。所以优　化系统减少能源消耗也集中在这几个系统。数据中心的主要ＩＴ设　备有三大类：网络设备，服务器和存储器。选用先进的设备，比如ＨＰ　的ＰｒｏｂｌｉａｎｔＭｏｏｎｓｈｏｔ　Ｓｅｒｖｅｒ系列服务器，可以说是一款颠覆性的产　品，比同等级性能的服务器节省８０％的空间及８９％的能耗，也就是　说同等处理能力下，用其他品牌服务器，基础环境是超高密度时，换　用ＨＰ的这款服务器，机房的环境就变成了低密度机房，这对机房　环境的要求可以说是天壤之别，不论是初始投资还后期运营，将大　大降低。当然在软件方面也要采取一定的措施，比如提高硬盘效率　的数据压缩及自动配置，智能动态能耗控制，分组存储等。对于制冷　系统，应用新的产品及技术是最直接的减排手段，比如目前比较前　沿的上送风（Ｏｖｅｒｈｅａｄ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｃｏｉｌ）技术，可以实现服务器对冷量需　要的精确配给；以及采用冷热通道封闭，送风路径设计，科学设计风　道走向，都能降低制冷系统的能耗。配电系统则要根据负载，设置必　要的变频器，根据负载情况调整功率输出。另外合理选择设备型号，　减少线路损耗。在市电质量好的区域，采用非在线式的ＵＰＳ都能大　大降低数据中心的电力系统自身损耗。　一８５—