大數(shù)據(jù)時代的智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)之研究

許 鍇

（河南省信息咨詢設(shè)計(jì)研究有限公司，鄭州 450008）

2019年是人工智能的元年。智慧城市的在幾年的試點(diǎn)探索后，發(fā)展到了一個系統(tǒng)推進(jìn)、深度融合的新階段，NB-IoT、5G、人工智能等新技術(shù)正在逐步的深入到各個行業(yè)，從智慧制造到智慧家居的興起，無不帶來了數(shù)據(jù)處理的爆發(fā)性需求。大數(shù)據(jù)時代的智慧的云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，不僅能夠幫助政府和企業(yè)做好信息數(shù)據(jù)匯集、分享，還可對數(shù)據(jù)價值展開多維度挖掘，能夠?qū)崿F(xiàn)信息價值最大化，對企業(yè)發(fā)展形成顯著的信息化紅利。近兩年，政策引導(dǎo)IDC 產(chǎn)業(yè)重心向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，而且越來越多的企業(yè)要未來要建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心。為構(gòu)建起高水平的智慧云數(shù)據(jù)中心，企業(yè)建設(shè)需要涵蓋電源、暖通、網(wǎng)絡(luò)、建筑等眾多專業(yè)，還需要運(yùn)用新理念與技術(shù)進(jìn)行合理規(guī)劃，充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的引領(lǐng)、融合、創(chuàng)新驅(qū)動作用，加速產(chǎn)業(yè)價值鏈體系重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的“鳳凰涅槃”。因此本文將探討智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)的一些要點(diǎn)和重點(diǎn)思路。

1 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心要素

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心要素主要包括以下幾個方面：①高度的虛擬化程度，包含存儲、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)高度虛擬化；②網(wǎng)絡(luò)資源、計(jì)算以及儲存松耦合程度，強(qiáng)調(diào)用戶不僅能夠?qū)χ行闹袉我毁Y源進(jìn)行使用，同時不會受到打包服務(wù)限制；③模塊化的靈活快速擴(kuò)展，主要是指機(jī)房、計(jì)算機(jī)軟硬件模塊化的建設(shè)，以及Saas 平臺的各種服務(wù)能力封裝；④運(yùn)營、維護(hù)的高度自動化，即對虛擬服務(wù)器、物理服務(wù)器以及相關(guān)業(yè)務(wù)管理的資源自動彈性調(diào)度，服務(wù)自助管理水平等；⑤綠色節(jié)能程度，新一代的數(shù)據(jù)中心建設(shè)要尋找新能源和新的節(jié)能技術(shù)，PUE 數(shù)值一般應(yīng)控制在1.4以下[1]。

2 大數(shù)據(jù)時代的智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)

在此將以某大型企業(yè)的智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)為例，對中心建設(shè)具體步驟展開闡述。

2.1 總體目標(biāo)定位

智慧云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)首先要進(jìn)行需求分析，根據(jù)自身業(yè)務(wù)的特點(diǎn)和規(guī)模，量化測算出在滿足期內(nèi)的計(jì)算和存儲需求，再考慮冗余、倒替和Raid 方式，最終得出總的云池的計(jì)算能力和存儲空間。進(jìn)一步得出設(shè)備的數(shù)量和單機(jī)柜的電源負(fù)載。

第二步，數(shù)據(jù)中心機(jī)房等級定位，根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)特點(diǎn)和資金情況，要確定機(jī)房等級。

目前機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要參照的有兩個，分別是中國的GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》和美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ANSI）頒布的TIA-942-B-2017《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》。大型企業(yè)要選擇適合自身的標(biāo)準(zhǔn)，一般主要是GB50174的B 級和TIA-942的T2、3級別。級別越高，供電、暖通等設(shè)備和管道的冗余就越多，可靠性越高。

2.2 方案選擇

智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。企業(yè)要根據(jù)總體定位、資金情況和業(yè)務(wù)收入分析，重點(diǎn)要確定項(xiàng)目選址用地、建筑結(jié)構(gòu)選擇、利舊加固、市電引入和機(jī)房方案。投資方案量入為出，將企業(yè)的效益最大化。

建設(shè)用地一般先獲得國土資源規(guī)劃的支持，便于在交通、水、電的配套設(shè)施的引入。項(xiàng)目選址應(yīng)考慮周圍發(fā)展?jié)摿薮?，地理位置良好，交通便利。周圍地勢?yīng)平坦開闊，周邊無歷史文物、名勝古跡以及珍貴動植物等重要保護(hù)目標(biāo)，無放射性污染及嚴(yán)重的有害氣體污染。

大型數(shù)據(jù)中心建議建設(shè)兩層或四層的低層建筑，單數(shù)層為機(jī)房層，雙數(shù)層為配套層。建筑結(jié)構(gòu)一般有兩種，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)。雖然鋼框架結(jié)構(gòu)的建設(shè)周期短和收冬天凍土條件影響小等特點(diǎn)，但經(jīng)濟(jì)性一般用于多層及高層建筑中，在低層建筑中造價明顯偏高，經(jīng)過建模計(jì)算，鋼框架結(jié)構(gòu)的含鋼量達(dá)80kg/m2，同時鋼框架還有考慮梁柱鋼梁的防火處理費(fèi)用，所以需要綜合考慮來確定建筑方案。

現(xiàn)有辦公樓一般建筑承重在3kN/m2左右，而GB/T2887-2011《計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》中規(guī)定的計(jì)算機(jī)機(jī)房承重要求6kN/m2，電力室和蓄電池是要求在10kN/m2和16kN/m2。如果考慮利用原有辦公樓空間建設(shè)數(shù)據(jù)中心，就要考慮盡量選擇沒有地下室的一樓。否則，僅憑局部結(jié)構(gòu)加固，很難大跨度的提升現(xiàn)有建筑的承重水平。如果選用微模塊機(jī)房，承重一般要求是10kN/m2。

根據(jù)GB51194-2016《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)》的要求，數(shù)據(jù)中心工程作為互聯(lián)網(wǎng)+重要的機(jī)房節(jié)點(diǎn)，其市電供電類別應(yīng)達(dá)到一類市電供電標(biāo)準(zhǔn)。因此其用電負(fù)荷為一級負(fù)荷，應(yīng)從兩路穩(wěn)定獨(dú)立的電源引入兩路供電線。數(shù)據(jù)中心園區(qū)紅線外的電力走廊，應(yīng)為不同路由工程管線之間的最小水平距離宜大于20m。較適宜的市電引入方式為110kV 及以上的上級變電站的10kV 回路出線至數(shù)據(jù)中心，一般不宜超過10km?？傊?，數(shù)據(jù)中心的外市電引入方案應(yīng)進(jìn)行多方案經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較，綜合評估數(shù)據(jù)中心的外市電電源引入方案，從而提出數(shù)據(jù)中心合理的外電電源引入實(shí)施方案。電費(fèi)是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的主要成本，要力爭當(dāng)?shù)卣龀郑@得電費(fèi)優(yōu)惠，也可以考慮新能源同時引入，例如火電廠余熱再利用技術(shù)。

機(jī)房規(guī)劃均遵從標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，機(jī)房內(nèi)采用微模塊進(jìn)行建設(shè)，微模塊數(shù)據(jù)中心比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心主要有建設(shè)周期短、節(jié)能、硬模塊化、靈活部署調(diào)度。微模塊均采用封閉冷通道，模塊內(nèi)采用冷凍水型列間冷卻設(shè)備進(jìn)行供冷，列間冷卻設(shè)備水平出風(fēng)，背面回風(fēng)，提高制冷效率。機(jī)房模塊內(nèi)的精密空調(diào)將冷空氣側(cè)面送入封閉的冷通道，在冷通道由設(shè)備風(fēng)扇吸入，制冷后的熱空氣從空調(diào)后部回入，蓄冷罐同時可以在天氣寒冷的時候利用室外冷空氣進(jìn)行制冷，降低能耗。

另外，機(jī)房內(nèi)配電系統(tǒng)可以考慮高壓直流供電，它和交流UPS 供電的主要區(qū)別少了逆變器、設(shè)備的可靠性要遠(yuǎn)高于UPS。因此能夠節(jié)約48%的前期投資，更能節(jié)省維護(hù)運(yùn)營成本。

2.3 應(yīng)用集成與遷移

在進(jìn)行中心建設(shè)時，需要做好資源整合與服務(wù)虛擬化處理，以為后續(xù)中心建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。實(shí)施資源整合時，不僅要做好儲存資源、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)資源整合，同時還要對中間件平臺以及服務(wù)器資源展開整合，應(yīng)保證所有資源都能夠動態(tài)彈性調(diào)配資源，以為中心建設(shè)做好鋪墊。同時需對服務(wù)展開虛擬化處理，要以資源整合為基礎(chǔ)，最終用戶能夠自助選擇云計(jì)算服務(wù)。同時需要對網(wǎng)絡(luò)資源展開高度融合，將網(wǎng)絡(luò)安全的靈活部署到每個角落。此外，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)資源融合時，需要保證虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合能力，確保網(wǎng)絡(luò)平臺感知能力與虛擬機(jī)可以有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)而達(dá)到高質(zhì)量邏輯架構(gòu)、物理架構(gòu)銜接任務(wù)。

企業(yè)智慧云數(shù)據(jù)中心建設(shè)完成后，要進(jìn)行現(xiàn)有業(yè)務(wù)的評估和遷移。遷移過程龐大而持續(xù)，企業(yè)必須要做好現(xiàn)有業(yè)務(wù)的評估工作，確定每個業(yè)務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)的云資源需求和優(yōu)先級，必須還要考慮安全性、組織協(xié)調(diào)方案以及廠家的配合程度。一些時間久遠(yuǎn)的系統(tǒng)，無法做到x86改造或者應(yīng)用系統(tǒng)無法運(yùn)化，則考慮自然生命周期后淘汰或等待新系統(tǒng)替代。先從應(yīng)用系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫，再到中間件和能力平臺，最后逐漸為建設(shè)雙活數(shù)據(jù)中心打下基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

企業(yè)應(yīng)加大對智慧云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)力度。在對數(shù)據(jù)中心構(gòu)成要素逐漸明確的基礎(chǔ)上，按照企業(yè)自身實(shí)際需要，制定出較為完善的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案，做出投資估算。當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心的投資巨大，其財(cái)務(wù)靜態(tài)投資回收期測算一般都在5-10年。因此建設(shè)方案應(yīng)適度超前，量力而行，要更多的挖掘社會效益，從而實(shí)現(xiàn)高水平的管理手段、高層次的服務(wù)+低成本分布式的大數(shù)據(jù)智慧云中心的建設(shè)模式，以對企業(yè)發(fā)展形成有效推動。