數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計的最佳實踐

文/曹燦，南京蘇寧電子信息技術(shù)有限公司

1 前言

隨著數(shù)據(jù)中心應(yīng)用條件的不斷變化，對其規(guī)劃設(shè)計提出了新的要求，因此有必要對其相關(guān)課題展開深入研究與探討，以期用以指導(dǎo)相關(guān)工作的開展與實踐，并取得理想效果。基于此，本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

2 概述

數(shù)據(jù)中心的規(guī)模涉及三個因素：面積（S p a c e）、電量（P o w e r）、制冷量（C o o l i n g），簡稱S P C，最終能夠?qū)嶋H使用的規(guī)模取決于S P C三者中的短板。民用建筑規(guī)模的核心指標是面積，而數(shù)據(jù)中心規(guī)模三因素中電量是核心指標。對于新建的數(shù)據(jù)中心，有了電量規(guī)模就可以直接推導(dǎo)出制冷量規(guī)模，可以從容地在設(shè)計中考慮制冷。而面積則有一定的彈性，面積不足時可以做高密度設(shè)計，即在一個機柜中放入更多的I T設(shè)備，從而在一定范圍內(nèi)提高單位面積的計算能力，也節(jié)省了面積。值得一提的是，并不是密度越高越好，當密度高到一定程度后（具體密度值依賴于具體設(shè)計方案），進一步提高密度反而不省面積（因為支撐它的電力和空調(diào)設(shè)備所占的面積會增加），造價也顯著提高。民用建筑的造價一般由面積決定，而數(shù)據(jù)中心的造價主要由電量和可用性級別決定，面積對數(shù)據(jù)中心造價的影響很小。

3 數(shù)據(jù)中心規(guī)劃工作的概念

作為項目的起點，規(guī)劃工作奠定了項目建設(shè)的基礎(chǔ)。項目規(guī)劃工作的實質(zhì)就是將關(guān)于項目的一切構(gòu)想，方案和數(shù)據(jù)用邏輯流程來實現(xiàn)，將最初的項目構(gòu)想轉(zhuǎn)換成一系列的具體要求和細節(jié)，用規(guī)劃來控制數(shù)據(jù)中心項目的成本和質(zhì)量。

數(shù)據(jù)中心的項目規(guī)劃分為四個階段，每個階段都有具體的流程和任務(wù)。這套分階段方法論的核心觀點是：

（1）建立項目的系統(tǒng)概念：在討論技術(shù)要求、設(shè)計細節(jié)、甚至是一長串用戶需求清單之前，我們應(yīng)該先建立一個系統(tǒng)的概念。這樣可以避免一旦工程開始，由于大方向的錯誤導(dǎo)致工程的返工或推遲，造成時間和投資的浪費。所以，在規(guī)劃之初，最關(guān)鍵的工作并不是急于進行具體設(shè)計和設(shè)備采購，而是確定計劃建設(shè)的數(shù)據(jù)中心的最重要的基本架構(gòu)，即系統(tǒng)的概念。

（2）確定項目的核心要素：系統(tǒng)概念的建立需要一些特定的項目相關(guān)的核心要素，這些要素包括項目的級別、容量、擴容空間、效率、密度和預(yù)算。前期的規(guī)劃工作應(yīng)著眼于使項目的投資者和管理者建立這些要素的共識，這就確保了項目的決策者專注于最重要的決策，而不是糾結(jié)于細節(jié)的討論。

4 數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計分析

4.1 規(guī)劃科學(xué)性。“新數(shù)據(jù)中心落成之日，就是‘修修補補’開始之時”。這是一些單位在建設(shè)數(shù)據(jù)中心后的切身體驗。從最初的概念到最終能夠部署設(shè)備的機房，往往要用兩三年時間，建設(shè)期間業(yè)務(wù)和IT都在高速發(fā)展，雖然做的是五年規(guī)劃，但設(shè)備遷入新機房時已經(jīng)占用了大半的電量或面積，空調(diào)冷量開始不夠，很快要進行改造，同時還要保證IT系統(tǒng)的正常運行，像是給飛在空中的飛機換零件，危險性很高。

這里涉及兩個核心問題：①十年規(guī)劃。一項針對美國6500個企業(yè)數(shù)據(jù)中心的調(diào)查顯示，這些數(shù)據(jù)中心的實際平均運行時間為12年。新數(shù)據(jù)中心的生命周期至少應(yīng)當設(shè)計在10年以上。②規(guī)模估算。對未來數(shù)據(jù)中心規(guī)模的估算的確是一項挑戰(zhàn)性工作。缺乏有效的規(guī)模估算方法，難以提供有效的需求作為設(shè)計輸入。

4.2 面積、電量、制冷量平衡。新建數(shù)據(jù)中心的面積規(guī)劃大并不能說明規(guī)模大，因為數(shù)據(jù)中心的規(guī)模決定于面積、電量、制冷量三者中的短板。面積大供電容量不足或制冷設(shè)備不夠，再大的面積也無法作為數(shù)據(jù)中心使用。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷。

4.3.1 層高。一般設(shè)計單位都了解數(shù)據(jù)中心要求比較高的層高，通常為數(shù)據(jù)中心設(shè)計的層高在4m，而專業(yè)設(shè)計的大型現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的機房層高一般會在6m甚至更高，設(shè)備層（發(fā)電機、冷凍機等）的常見層高為7.5～9m。對普通民用建筑而言，層高的增加意味著造價的增加，傳統(tǒng)土建設(shè)計單位想不出再增加層高的理由。即使IT部門提出了層高的要求，也往往會被整個單位需要更多辦公面積的要求犧牲掉（我國的數(shù)據(jù)中心多數(shù)情況下是一棟大樓里面的一層或多層，大樓有限高指標，增加層高就會減少大樓總面積）。

4.3.2 承重。早期相當多的數(shù)據(jù)中心地板最大承重只有420kg/m 2，無法滿足大型設(shè)備的部署。高等級數(shù)據(jù)中心的計算機主機房承重應(yīng)不低于1000kg/m2，高壓配電、變電室、電池間等重型設(shè)備房間承重不低于1500kg/m2。

4.3.3 柱距。數(shù)據(jù)中心的柱距直接影響到IT設(shè)備部署的效率，必須考慮到IT設(shè)備和機電設(shè)備部署的特點才能設(shè)計出合理的柱距，從而最充分地利用空間，并且能夠有效地和機柜一起組成冷、熱通道，節(jié)能降耗。

4.3.4 運輸通道。由于數(shù)據(jù)中心的設(shè)計壽命在10年以上，剛投入使用時必然有較大的容量空余，一次性部署所有機電系統(tǒng)會造成很大浪費，因此一般分期部署。要考慮預(yù)留大型設(shè)備吊裝孔和大型貨梯，機電設(shè)備通道要足夠?qū)挕⒏撸夷軌驖M足大型設(shè)備在運輸中轉(zhuǎn)彎。缺乏數(shù)據(jù)中心專業(yè)經(jīng)驗的設(shè)計可能導(dǎo)致大型設(shè)備無法到位。

4.3.5 變配電和制冷系統(tǒng)設(shè)計缺陷。對于大型數(shù)據(jù)中心而言，變配電和制冷設(shè)計是整個設(shè)計的核心部分，如果設(shè)計原則發(fā)生偏差，會給數(shù)據(jù)中心未來運營帶來很大風險。按照國內(nèi)傳統(tǒng)的設(shè)計分工，變配電和制冷設(shè)計通常是由土建設(shè)計單位負責，而國內(nèi)土建設(shè)計單位目前對數(shù)據(jù)中心的變配電、制冷系統(tǒng)的高可用性要求往往不能準確地理解，也缺乏大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)的相關(guān)經(jīng)驗，難以保證數(shù)據(jù)中心的可用性。

5 結(jié)束語

通過對數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計問題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項工作良好實踐效果的取得，有賴于對其多項影響因素與關(guān)鍵環(huán)節(jié)的充分掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計的客觀實際出發(fā)，研究制定最為符合實際的應(yīng)對實施措施。