數據中心方案設計要點分析

摘 要：隨著經濟的發展，各行各業對網絡及數據處理的需求越來越高，尤其是大型企業，金融，通訊，互聯網等行業對數據處理量的增長，以及云計算、大數據等技術和應用的興起，促進了國內的數據中心的建設。一個好的數據中心，應該從項目最初始的設計階段，就要進行綜合的考慮及規劃，才能建立一個高效，經濟，科學合理的數據中心。

關鍵詞：數據中心；規劃；設計

引言

雖然數據中心的總量很大，但是對總體的運行情況經過了解，形勢并不樂觀。總體來說，在運維人員配備及管理，基礎設施條件和數據中心績效上都存在著不可忽視的問題。政府，電信和銀行建設的數據中心，運維的人員與國外先進的數據中心相比，還是差距較大，人員不足造成管理及組織不能與技術集中同步。另外從管理水平上來說，除了政府及金融行業較好外，許多企業的管理水平還是比較弱的。基礎設施的情況也不好。國內的數據中心規模一般都非常大，最近幾年上萬臺服務器規模的數據中心比比皆是，但是服務器的利用卻不充分，每年都要采購服務器，而實際上很多已經安裝的服務器處于閑置狀態。大部分的數據中心對本身的硬件情況缺少監測及規劃，不能發揮數據中心最大的能效。同時基礎設施中的供電，制冷，照明等用水用電設備消耗掉大量的能源，在數據中心全部能耗比例中甚至超過了IT的用電負荷，不僅造成了能源的浪費，也提高了數據中心的運營成本。

基于以上的的分析，如何進行出色的數據中心設計，筆者認為應該從以下幾個方面考慮。

1 數據中心的可用性及可靠性

在數據中心的設計中，可用性及可靠性要比其他的因素更為重要。隨著企業互聯網應用的增長，數據中心在服務企業的核心業務中起到關鍵的作用，如果宕機，不僅會給企業造成經濟上的損失，還會對企業品牌及企業形象產生負面的影響，而這種影響是不能用金錢來衡量的。比如2012年10月18日上午，北京朝陽區酒仙橋的IDC機房宕機，租用此托管機房的凡客誠品正值五周年店慶，但是由于服務器宕機導致消費者無法登錄，給電商造成了一定的經濟損失，同時對企業的形象也產生了影響，甚至會導致客戶流失且難以挽回。

數據中心的可靠性是與基礎設施軟硬件緊密聯系在一起的，越高的可靠性意味著軟硬件的配置越全面越高級。在中華人民共和國國家標準電子信息系統機房設計規范（GB-50174）中，把電子信息系統機房劃分為A、B、C三個級別，分別對不同級別的機房性能做了詳細的定義。在國際上，有一個公認的權威數據中心認證，就是UPTIME數據中心認證。參考UPTIME的認證要求，美國國家標準學會制定并發布了數據中心電信基礎設施標準（ANSI/TIA-942），它按照數據中心基礎設施把數據中心劃分為四個級別，由低至高分別是Tier I、Tier II、Tier III、Tier IV，對包括選址、拓撲結構、建筑材料、制冷、供電、IT設備、應用系統等等方面做了非常詳細的規定。和我們的國標進行比對，Tier IV和國標中的A級機房類似，都是容錯配置。Tier III的要求則是在線維護，就是利用冗余的設施，保證在基礎設施在退出維護時，保證電子信息系統的運行不能中斷。Tier II則是冗余配置，要求冗余的配置退出維護時保證電子信息系統的運行不能中斷。國標中的B級介于Tier III和Tier II之間。Tier I是簡單的無冗余配置，與國標中的A級相同。

基礎設施的配置越高，其可用性越高，但是需要注意，可用性與可靠性并不成正比。企業在規劃數據中心的時候，需要根據自身的實際使用情況，對數據中心的可用性及可靠性做出客觀合理的選擇，這個不僅僅直接關系到數據業務的運行情況，也與初始投資及日后運行維護費用息息相關。

2 兼容及拓展的靈活性

服務器等IT產品的更新換代非常快，一般三至五年為一個發展周期。而一個數據中心的服務周期可能長達二十到四十年，在這個生命周期里，數據中心里面的設備及服務有可能會數次更換。所以在數據中心的規劃階段，既要從當前的情況出發，又要考慮到未來數年的發展。而且在拓展的過程當中，還要考慮到保證數據中心的可靠性運行，這就要在基礎設施的設計中具有相當的靈活性。

數據中心的一個突出特點就是負載的移動性，這就對基礎設施有了更高的要求。為了達到IT資源整合、節能及高可用性，就要避免負載與基礎設施資源綁定，發揮業務與基礎設施平臺的性能與可拓展性。動態的數據中心能夠迅速部署用戶的新服務，不局限于物理環境，并且能夠根據用戶需要靈活的增加或是減少使用的資源。對于網絡環境來說，通過虛擬化，以共享的方式提升資源的利用率，從而提高基礎設施的利用率。這種方式即提高的基礎設施服務的靈活性，也降低數據中心的運營成本。

3 高效綠色的數據中心

數據中心是一個比較耗能的行業，隨著數據中心規模的擴大，數據中心消耗的能源也非常可觀，根據中國信息產業網的統計，在過去5年里，全球數據中心電能消耗增長率為56%，2010年共耗去1988億千瓦時的電力，約占全球總發電量的1.1%至1.5%。目前我國數據中心總量約43萬個，其中經營性數據中心機房有921個，面積約88萬平方米。2011年我國數據中心總耗電量達700億千瓦時，占全社會用電量的1.5%，未來5年我國對數據中心流量處理能力的需求將增長7到10倍。從這些數據可以看到，數據中心行業在電力方面所消耗的能源呈現增長態勢，對資源的需要會越來越高。

相對于耗電量，數據中心的運營成本也占很大比例。根據EYP數據中心咨詢公司（EYP Mission Critical Facilities）在美國的數據統計，數據中心在生命周期中運營成本占到全周期成本的55%至70%。所以在建設一個可靠數據中心的同時，也要同時考慮如何高效節能的運營。這樣不僅能夠節約企業成本，創造更多的效益，也節約了自然資源，體現了企業的社會責任，對于提升企業形象也有裨益。

在數據中心里，主要的耗能分為以下幾個方面：IT設備、冷卻系統、電氣系統，這三大系統也是運營過程中的主要耗能設備。所以優化系統減少能源消耗也集中在這幾個系統。數據中心的主要IT設備有三大類：網絡設備，服務器和存儲器。選用先進的設備，比如HP的ProbliantMoonshot Server系列服務器，可以說是一款顛覆性的產品，比同等級性能的服務器節省80%的空間及89%的能耗，也就是說同等處理能力下，用其他品牌服務器，基礎環境是超高密度時，換用HP的這款服務器，機房的環境就變成了低密度機房，這對機房環境的要求可以說是天壤之別，不論是初始投資還后期運營，將大大降低。當然在軟件方面也要采取一定的措施，比如提高硬盤效率的數據壓縮及自動配置，智能動態能耗控制，分組存儲等。對于制冷系統，應用新的產品及技術是最直接的減排手段，比如目前比較前沿的上送風（Overhead Cooling Coil）技術，可以實現服務器對冷量需要的精確配給；以及采用冷熱通道封閉，送風路徑設計，科學設計風道走向，都能降低制冷系統的能耗。配電系統則要根據負載，設置必要的變頻器，根據負載情況調整功率輸出。另外合理選擇設備型號，減少線路損耗。在市電質量好的區域，采用非在線式的UPS都能大大降低數據中心的電力系統自身損耗。