第一篇:大型数据中心建设研究论文(大全)
202_年1月,国务院印发了《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》(以下称《意见》),以促进云计算创新发展,积极培育信息产业新业态。《意见》发展目标:到202_年,云计算应用基本普及,云计算服务能力达到国际先进水平,掌握云计算关键技术,形成若干具有较强国际竞争力的云计算骨干企业。云计算信息安全监管体系和法规体系健全。大数据挖掘分析能力显著提升。云计算成为我国信息化重要形态和建设网络强国的重要支撑,推动经济社会各领域信息化水平大幅提高。《意见》发布表明云计算产业发展已初具规模,已引起国家高度重视。
随着云计算等技术不断创新应用,推动数据中心市场爆发性增长,202_年中国数据中心市场预计将保持30%以上的年均增速达到550亿元,到202_年我国数据中心市场规模将超过1500亿元。定位于大数据、云计算重要承载基础的数据中心,不仅对广电网络现有的广播电视业务、宽带业务的发展产生积极作用,同时为广电的信息化提供支撑。作为党和政府的喉舌的广播电视,也需要借助数据中心的建设提升信息化服务能力,满足人民群众不断增长的需求。最终形成为个人提供便捷生活通道、为企业提供高效商务平台、为政府提供决策管理支持的基础平台,实现广电网络面向宽带广电的转型。
本文从科学选址、弹性扩展、绿色节能、经济可靠、智能可控几方面进行研究,论述如何建设科学、经济、可靠的数据中心。
1科学选址
大型数据中心建设投资大,建设使用周期长,工业和信息化部等五部委发布的《关于数据中心建设布局的指导意见》提出资源环境优先原则。充分考虑资源环境条件,引导大型数据中心优先在能源相对富集、气候条件良好、自然灾害较少的地区建设,推进“绿色数据中心”建设。地质环境、气候条件、能源供给是新建大型数据中心选址最重要的要素。
从安全的角度出发,大型数据中心选址要避开地质灾害多发地区,同时应远离国境线建设在内地。在投产运行期,数据中心的冷却所耗能源是占据IT设备用电外最大的比例。选择气候条件满足寒冷、适当湿度、洁净的空气达到节能的目的,降低运行成本。近年来,中国的数据中心发展迅猛,年耗电量超过全社会用电量的1.5%,数据中心的运行主要依赖电力供应,可靠充沛的电力是大型数据中心长期稳定运行的保障。
202_年发布的《贵州贵安新区绿色数据中心发展报告》,研究分析数据中心建设地区发展优势评价系数、年平均温度、年降水量、空气质量指数、地震带、信息传输企业固定资产、网民数、发电量、全社会用电量、互联网普及率等标准,经过建模、分数量化评价,内蒙古自治区和贵州省为超大型或大型数据中心选址的优选地区。
2弹性扩展
经过近些年数据中心建设摸索,数据中心已从单纯的楼宇式建设发展成为楼宇式、仓储式、集装箱式三种建设模式,综合三种建设模式的优缺点比较以及业务需求特点,现阶段大型数据中心突出模块化建设理念,具体表现在机柜微模块化、机房模块化、机楼模块化。
在机柜建设上,采用具备模块整合、简化系统、灵活配置、快速部署等特点的微模块进行建设。将机架、综合柜、整流柜、电池柜、交直流配电柜、配电线缆、走线架、防静电地板、制冷单元、冷热通道密闭、动环监控系统等纳人,形成一个相对完整的微模块系统,从而只需外界提供电力和冷通道。微模块组件可工厂预制,现场组装,简化建设方式,可灵活配置,快速部署。
基于模块化设计理念,机房模块化以满足Tier2、Tier3、Tier4标准机房混合使用为建设目标,以低成本、高标准、快速部署为建设要求,一次性进行规划,分期实施建设。如以一路10kV容量、两层4000m2为微模块,以气体灭火防护区划分,电源、空调模块化配套组合,满足机房不同等级要求。各类管线按最短化原则水平设计、减少交叉,机房配电与IT设备实现同层安装同层供电。降低土建成本,缩短部署时间,实现通用性强、管线短、分期扩展、资源复用等特点。
机楼模块化主要特点是“建筑模块化,集约布局、高效组织”,在空间结构上将机楼和配套动力中心作为基本模块,根据规划需求进行近远结合、灵活适应的空间布局,考虑初期需要数量分期建设机楼和动力中心组件,迅速投人运行使用,根据业务需求,逐步增加机楼和动力中心集群数,降低投资压力,形成较好的经济指标。
3绿色节能
结合工信部下发的《国家绿色数据中心试点工作方案》相关要求,在建设规划时充分考虑绿色数据中心技术创新和推广,从机房机架布局、制冷系统、IT设备、自然冷源、热能回收等多方面实现绿色节能,打造PUE小于1.5的数据中心。建设规划过程中,根据建筑规模、安装设备的散热特点、所在地区气象条件、能源状态、节能技术特点等进行技术与经济比较,综合采用绿色节能措施。其中主要方式有:
自然冷源利用。根据大型数据中心建设地自然条件,采用智能通风自然冷却技术。可规划采用集中式水冷冷冻水空调系统,并配套板式换热器,结合当地气候情况全部或部分使用外界自然环境的免费冷源,结合智能新风节能系统,全方位多角度地实现自然冷源梯级利用。
机房内采用封闭冷/热通道技术。将冷、热气流完全隔离,提高冷量的利用效率。冷热通道隔离、机柜面对面摆放,室内风机送风量可减少30%,室内风机可省电约2/3;封闭热通道后室内风机送风量可减少12.5%,室内风机可省电约1/3。
行间制冷技术。行间制冷为高密度机柜设计,可解决高密机柜局部过热问题,行间空调靠近机柜安装,定向短距离水平送、回风,减少冷量传输损失。
高压直流系统。采用直流不间断电源系统,即高压直流系统(336V开关电源系统),具有与开关电源相同的优点:模块化设计,可维护性好,同时蓄电池组直接挂接在供电母线上,可靠性高。
优化设计。机房各类管线按最短化、最粗化原则,水平设计、减少交叉,机房配电与IT设备实现同层安装同层供电,提高传送效率,减少通道损耗。
采用DPS供备电方式。以每个机架为供电单元,将电源直接放置在服务器机柜内,后备蓄电池组采用锂电池集成在设备内部,无需单独建设电力室。DPS分布式设备故障仅影响一架负载,将供电风险影响范围缩小至机架,减少故障时产生的单位故障时间,为整体负载提供稳定可靠的供电保障。DPS系统自身散热较少,减少了空调耗电,所采用的磷酸铁锂电池相对于传统的铅酸蓄电池转换效率高。此外,DPS系统根据用户服务器进场时间分批开启设备,减少系统^广空载时间。
余热回收技术。辅助办公用网房采用水源热泵机组,利用稳定水源,提高冬季制热效率,减少运行能耗。
4经济可靠
经济与可靠需要从设备冗余度、使用度、安全性、可维护、等级标准综合寻找投资和效益的平衡点。主要途径有:
(1)备份供电系统优化。采用高压油机发电机组实现大容量和远距离传送电力,相比传统低压发电机组减少传输损耗,适合大型数据中心集中供电;用电容量与机房利用之间能更好匹配,机房利用率得以提升。在园区内设集中动力中心机楼,集中安装发电机组,为发电机组共用共享创造条件。通过发电机组复用减少园区发电机组配置数量,降低数据中心建设和运营成本。设置集中动力中心后,可根据不同用户需求确定不同供电保障程度,分等级向用户供电。根据业务分类,合理调整发电机与UPS组合,减少UPS用量。
(2)智能控制。机房环境使用集中监控、统一运维、联动管理等功能,实现数据中心维护管理的高效率、高安全、绿色节能和操作智能化,提高可靠性,降低运维强度。
5智能可控
为实现安全、可靠、有效的运行维护,数据中心对设施监控、资产管理、容量管理、能效管理、变更管理、可用性管理等各方面功能都提出了更高的要求。
数据中心机房智能控制系统包括运维管理平台、综合动力环境监控、专业监控平台及机房资源管理等子系统。
运维管理平台为机房运维人员提供日常操作维护、事件及工单管理、运维分析等功能,同时逐步完善运维知识库。综合动力环境监控对机房动力和环境进行实时动态监控,及时发现存在问题,并通过长期数据统计分析,及时掌握发展趋势,对可能出现的问题进行防范。同时在出现问题时进行准确定位,及时解决。专业监控平台包括建筑设备监控、智能照明、变配电监控、智能网络监控、安防监控、消防监控。机房资源管理针对机房的空间、电力等与业务直接相关的资源进行管理,支撑业务运营。
数据中心智能监控管理系统掌握数据中心基础设施运行情况,在3D智能可视化的基础上管理数据中心资产、资源、能耗,提高基础设施可用性、资源利用率、管理效率与能效,提供集中监控、统一运维、联动管理等功能,实现数据中心维护管理的高效率、高安全、绿色节能和操作智能化。
6结束语
大型数据中心的建设是大量新技术和新工艺结合的成果,是在技术快速发展趋势下寻找平衡的过程,需要在实践中持续探索,以满足新技术发展应用。
第二篇:大型数据中心供配电系统设计论文
摘要:大型数据中心一般包含计算机系统、综合布线系统、供配电系统、空调系统、安全系统、环境监测系统等,具有组成复杂、设备众多、安全要求高等特点。供配电系统主要是为大型数据中心提供持续、稳定的电力供应。大型数据中心的供配电系统相对于一般建筑要求更高,除了需要正常的市电供电,还必须配备柴油发电机、UPS不间断电源等应急电源设备,并采取防雷接地、防静电等措施。本文从供配电系统概述入手,探讨了大型数据中心供配电系统设计,以供参考。
关键词:数据中心;供配电系统;设计
随着科学技术的快速发展,信息化建设不仅成为国家发展战略,也日益受到各部门、院校和企业等单位的高度重视。作为信息数据交流、处理的数据中心,其地位和作用也日益突显。随着计算机技术、网络技术、信息技术等的广泛应用,信息化建设也起得了长足的进步,集大数据运算、存储、处理等功能为一体的大型数据中心,已经成为信息化建设的重中之重。大型数据中心不仅数据处理能力更强,对数据安全的要求也更高。供配电系统是大型数据中心安全运行的基础和前提,直接影响到数据中心功能的有效发挥。因此,研究供配电系统设计,对于充分发挥大型数据中心效能有着重要的现实意义。
一、大型数据中心供配电系统概述
数据中心在某种程度上可以说是信息化条件下的计算机机房,是信息化建设的基础工程,为各种业务提供安全、稳定的信息支撑。大型数据中心机房中设置有大量的计算机、交换机、路由器等设备,要求供电系统必须做到全程、全时、稳定、持续和安全保障。供配电系统本身又是大型数据中心必不可少的基础性工程,为核心业务和其它系统的正常运行提供稳定的电力保障。大型数据中心供配电系统不是孤立存在的,而是一个交叉的系统,涉及到市电、开关电源、不间断供电、发电机、防雷、防静电等诸多设备和环节,既相互联系又互相影响,这就对供配电系统设计提出了更高的要求,既要便于扩容、维护,又要具有很强的容错力,同时从经济性上讲还应该有较高的性价比。
二、大型数据中心机房供配电系统设计要求
(一)设计标准和原则
一是设计标准。202_年我国实施的《电子信息系统机房设计规范》,为数据中心的设计和建设提供了法规依据。数据中心的设计,首先需要确定机房等级,国内的数据中心分级规定将电子信息系统机房划分为A、B、C三级,并以该级别的标准体系来确定数据中心的设计标准。其次,要根据机房相应等级,来确定配套的供配电系统。二是设计原则。数据中心供配电系统设计要充分体现以数据中心为核心的设计思想,确保科学规划、精心设计。按照立足现实、着眼未来、统一规划、统一标准的指导方针,把数据中心的设计工作纳入整体规划之中。为此,大型数据中心的设计时必须遵循科学性、规范性、经济性、安全性、稳定性和可扩展性等原则,确保设计工作实现科学化、标准化和规范化。
(二)设计需求分析
随着大型数据中心信息设备功能越来越强,机房单位面积的平均用电负荷也相应提高,对供配电系统的要求也越来越高。数据中心设计必须以用电负荷为依据,用电负荷的统计主要包括市电供电系统负荷和UPS供电系统负荷。其中,市电供电系统负荷(输出)主要包括:UPS供电系统输入、空调系统、照明系统及建筑电气设备等。UPS供电系统负荷(输出)主要包括:服务器、计算机、网络设备和各种配套设备等。[1]
三、大型数据中心机房供配电系统设计
(一)供配电系统设备布置
大型数据中心供配电系统主要包括开关电源、UPS电源、电池、配电柜和柴油发电机等设备。由于供配电设备自身重量大,占地面积大,因此设计时必须对机房空间和承重给予充分考虑。供电系统应配备独立的配电间和变配电所,UPS电源机房应靠近设备机房并充分考虑地面承重。发电机房除了承重外,还要考虑噪音问题,因此最好设置在地下层或地面一层。同时,设计时还要充分考虑变配电所、UPS电源机房和发电机房预留面积,以利于满足设备扩容的需要。
(二)供配电系统设计
1.市电动力配电系统设计
市电配电主要供给空调、照明、给排风、插座、一般动力和UPS设备等。根据可靠性原则要求,大型数据中心必须引入具有冗余关系的两路市电电源,且都能满足全部一、二级负荷的需求。正常情况下,两路市电电源必须同时为数据中心供电,并保持在负荷设备输入端自动切换的能力。市电动力配电柜应采取放射式配电,并确保两路配电线路分开铺设,避免相互干扰和影响。同时,配电柜的火警联动保护功能应能正常启动。
2.UPS供配电系统设计
UPS配电主要用于服务器、计算机、网络设备、监控设备等。UPS系统通常采用“系统输出配电柜-机房配电柜-机柜配电单元”三级配电方式,蓄电池组容量的计算方法包括按负荷电流计算和按负荷功率计算两种。大型数据中心UPS供配电系统一般采用冗余方式供电,确保当一台UPS设备故障时仍能满足重要设备的用电需求。冗余式配置通常采用三种方式:热备份式、直接并机式和双总线式UPS供电方式。设计时应根据大型数据中心供配电实际需求,以及三种冗余方式的优、缺点,来决定采取哪种方式更为有利。
3.自备应急电源系统设计
大型数据中心自备应急电源一般采用柴油发电机组或者大功率燃气轮机发电机组。根据可靠性原则,大型数据中心至少应配置一路自备应急电源,保证满足全部一、二级负荷的需要。发电机组燃料储备量一般应满足发电机组满负荷运行8小时。
(三)供配电线路敷设
电源线路敷设必须以设备布局和设计图纸为基础,设计时应保证供电距离尽量短,且强电和弱电线路不能同走一个线槽,一定要分开铺设。UPS电源配电箱(柜)引出的配电线路,宜穿镀锌钢管并敷设至数据中心各相关机柜,并使用插座或工业连接器为机柜供电。四、结语综上所述,大型数据中心供配电系统是重要的基础设施,其设计应纳入数据中心建设统筹规划。设计时应综合考虑供配电系统作用的效发挥,并注重科学性、标准性、经济性、可靠性、可拓展性等,确保大型数据中心供电安全、稳定、可靠。
参考文献:
[1]李峰.数据中心供配电系统设计[J].通信技术,202_,43(6):227-231,234.[2]王志强.大型数据中心供配电系统设计研究[J].电信技术,202_,(4):32-37.
第三篇:校园数据中心建设论文
前言
随着信息化技术的发展,校园信息化建设已必不可少,各级学校或多或少的都在建设各种教学、管理、科研等应用系统。在这些系统的建设中,由于缺乏技术力量及相关业务指导,基本上都是按照软件厂商的要求环境予以建设,业务系统之间各自为政、彼此孤立,从而造成了硬件资源浪费、系统运行不畅、管理难度大等系列问题。本文针对目前校园业务系统的部署情况进行分析其存在的问题,从而找到一个可行的解决方案,建立一个统一的、提高硬件资源利用率的、便于管理的、性能优良的校园数据中心。
1传统应用建设模式及存在的问题
1.1传统的建设模式
传统的应用建设,基本上都是遵循软件厂家的要求,根据软件厂家的要求条件去部署服务器及应用系统,基本上都遵循如下原则:
(1)一个业务系统配备一台服务器,服务器的性能和硬盘空间上基本都达到或高于软件厂家的要求;
(2)业务系统与数据库部署在同一台服务器中;
(3)业务系统的数据备份就备份在业务系统的服务器中;
(4)没有做任何其它的数据安全保障措施。
1.2存在的问题
传统的应用建设,由于基本上都是遵循软件厂家的建设部署要求,因此存在如下问题:
每个应用都需要配备一台服务器,当应用系统越来越多时,酉己备的服务器也就越来越多,并且随着服务器的增多,管理也原来越难;校园的应用系统,使用人群基本固定,访问量一般都不大,单个系统对硬件的资源要求不高,单个业务系统搭配一台服务器,造成硬件资源浪费过大;—旦服务器硬件损坏或着操作系统、业务系统崩溃,需要全新重装及重新配置业务系统,如果没有安装和调试配置业务系统的技术能力,只能求助与厂商,受厂商牵制过大,业务恢复周期过长;业务与数据库部署在同一台服务器上,对于并发数要求高的业务系统,如教务系统选课时,服务器会处理不过来,造成业务系统使用不畅甚至系统宕机,无法提供服务等后果;备份与业务系统同在一台服务器上,如果一旦硬件损坏,所有数据将都丢失,带来灾难性的破坏;业务系统过于分散,带来管理的不便;服务器数量过多,耗电过大,不符合当下节能减排的环保要求。
2优化建设模式
由于传统的数据中心建设模式存在着诸多问题,因此需要寻求一种新的建设模式与结构,来解决这些存在的问题,通过对传统建设模式的分析并进行优化改进,建立以存储中心、数据库中心、虚拟化业务系统集群、数据备份中心于一体的新型数据中心,从而避免了传统模式带来的问题,提高了信息中心的整体水平,提高了硬件资源的利用率,更加便于管理,使得整个校园信息化建设达到一个新的高度。
2.1建立双活存储中心,数据集中存储
在系统的最底层,建立存储中心,存储中心根据整个校园数据中心的数据存储量来确定存储的空间大小。存储中心主要保存三类数据:一是,数据库的结构化库数据;二是,虚拟化业务集群的虚拟机数据;三是,业务系统所生成的非结构化文件型数据。一般数据库中心和虚拟化业务系统集群通过FC方式连接存储,非结构化文件型数据通过iSCSI方式连接存储。
通过建立存储中心:一是,实现了数据的集中存储,便于了数据的集中管理,为后期的容灾备份建设提供了基础;二是,数据集中存储后,数据库中心服务器就可以实现双机热备,确保数据库系统的稳定运行;三是,为虚拟化服务器提供存储空间,实现了虚机在不同物理服务器间的漂移,即使某台物理服务器宕机,也可确保业务系统的稳定不间断运行;四是通过存储的双活系统建立存储间的冗余,确保了数据保存的安全性和稳定性,提高了存储的性能,建立双活机制后,即使其中的一台存储出现故障,另一台存储还是在工作,不用担心数据的丢失与系统的中断,保障了系统运行的稳定性和高性能性。
2.2建立数据库中心,应用与数据分离
校园的业务系统生成的数据,基本上都是结构化的数据,数据均存放于数据库中,很少有业务系统有文件型数据,因此,将业务系统与数据库分离部署,建立专门的数据库服务器,所有的业务系统的数据均存放在数据库服务器中,而业务系统服务器只负责运行业务系统,不负责存放数据。同时,由于引进了存储中心,数据库服务器可以采用双击热备,数据库文件存放于存储,确保了数据库系统的稳定运行。业务与数据分离后:一是,业务系统服务器不再负责运行数据库系统,仅仅只负责运行业务系统,大大的降低了对业务系统服务器的硬件资源要求,提高了业务系统的处理能力;二是,各个业务系统的数据库集中管理,统一了数据库形式及版本,提高了数据库的运行效率;三是,数据库集中后,方便了数据库的备份及安全的统一管理;四是,在管理上实现了统一管理,降低了管理成本。
2.3建立虚拟化业务集群,合理分配硬件资源,确保业务不中断
建立虚拟化集群,利用少量的几台物理服务器实现多台服务器的要求。每建立一个虚拟机即为一台服务器,可以根据业务系统的访问并发量及运行环境来统一、合理分配硬件资源。
通过虚拟化集群的建立:一是,实现了硬件资源的合理分配,降低了服务器的投入成本;二是,由于虚拟化集群,所有虚机均保存在存储中,即使某台物理服务器宕机了,系统也会将虚机自动迁移到其它的物理服务器上运行,确保了业务系统不会因为物理服务器的宕机而停止业务,保障了业务系统的稳定性和流畅性;三是,提高了服务器操作系统的安装时间,虚机的建立,可以直接通过模版的方式直接部署新的虚机,新部署一台服务器系统,可以由传统的几个小时缩短到几分钟,提高了管理效率;四是,提高了故障处理及维护能力,传统的服务器系统故障,诸如中毒、操作系统奔溃等故障,需要重新安装操作系统、重新安装及配置业务系统,而虚机集群通过快照功能,一旦服务器出现,通过快照几分钟就可以恢复,大大的提高了管理效率及减少了对服务器部署的技术要求。
2.4建立数据备份中心,对系统数据进行专业集中备份
为保障数据的安全,建立数据备份中心,通过专业的备份软件,完成数据库系统、虚拟化集群、结构化文件型数据的备份。备份系统要求能增量备份,并有去重能力,以减少对备份系统的存储空间的占用,利用有限的空间备份更多的数据。备份系统具有自动恢复功能,当业务系统数据被破坏丢失时,可以自动恢复最近或指定时间点的备份,以最快的速度恢复业务的运行,保障数据的安全及减少业务系统的宕机时间。
3小结
通过对传统数据中心的结构调整与优化,提高了服务器硬件资源的利用率,且能合理的分配硬件资源;大大的提高了数据安全性,同时保障了业务系统的不间断稳定运行;提高了整个系统的管理能力,简化了管理模式,让管理人员从繁杂的管理中解脱出来;硬件资源投入减少,降低了投资成本,同时节约了能源,符合了绿色节能的环保要求。
第四篇:数据中心机房建设
关于数据中心机房建设的建议
通过现场实地勘查,结合实际需求,数据中心机房建设需要首先考虑以下问题:
1、机房承重问题
机房设备中,最重的是UPS电池柜,根据机房规划设备数量及未来扩容发展核算需要配备UPS功率为30KVA,断电三小时续航能力需要配备三个电池柜,共计96块电池,电池重量合计为3200公斤,电池柜触地面积约2平米,因此要求机房地板承重达到2000KG/㎡。
2、机房空调噪声问题
根据机房面积及设备数量,综合考虑未来扩展等因素,需要配备空调功率为25KW,机房铺设防静电地板,采用下送风方式。
关于采用水冷式空调,跟多个空调厂商进行沟通,水冷式空调对安装环境有要求,如果单独给一台空调建冷却塔有点浪费,可以利用整个楼的中央空调冷却塔,需要提供冷却塔对进水温度、回水温度要求,据此选择合适的空调,另外因机房空调为全年24小时运行,中央空调一般只在夏季运行,到冬季冷却塔只给一台机房空调使用,造成资源浪费,且增加维护成本。因此采用水冷式空调方案有一定局限性。
关于噪声问题,机房空调噪声主要来源于空调压缩机和送风机,此外还和空调功率有关。
即使采用水冷式空调,压缩机噪声减少,送风机噪声是一样的。
因此我们推荐风冷式机房专用精密空调,可以通过对空调进行部分降噪处理,如加装吸音棉,对空调进行减震处理等,同时在机房装修时对墙壁及门窗进行隔音处理,以减少噪声对其它办公区的影响。
3、机房面积
根据当前各业务系统硬件设备规划及未来扩容发展,需要6-7台标准服务器机柜(600*1000*202_),加上UPS及空调安装位置,同时考虑安装、调试、维修等操作空间,以及机房散热、空气对流等因素,建议机房面积达到50㎡左右。机房布局详见机房布局图。
第五篇:数据中心机房建设概述
数据中心机房建设概述
一、数据中心的概念
数据中心(DataCenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理,而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。
关键设备运行所需要的环境因素,如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物理基础设施。
二、机房工程(数据中心)的类型及特点
电子机房主要有计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房等。这些机房既有电子机房的共性,也有各自的特点,其所涵盖的内容不同,功能也各异。
(一)计算机机房
计算机机房内放置重要的数据处理设备、存储设备、网络传输设备及机房保障设备。计算机机房的建设应考虑以上设备的正常运行,确保信息数据的安全性以及工作人员身心健康的需要。
大型计算机机房一般由无人区机房、有人区机房组成。无人区机房一般包括小型机机房、服务器机房、存储机房、网络机房、介质存储间、空调设备间、UPS设备间、配电间等;有人区机房一般包括总控中心机房、研发机房、测试机房、设备测试间、设备维修存储间、缓冲间、更衣室、休息室等。
中、小型计算机机房可将小型机机房、服务器机房、存储机房等合并为一个主机房。
(二)电信机房
电信机房是每个电信运营商的宝贵资源,合理、有效、充分地利用电信机房,对于设备的运行维护、快速处理设备故障、降低成本、提高企业的核心竞争力等具有十分重要的意义。
电信机房一般是按不同的功能和专业来区分和布局的,通常分为设备机房、配套机房和辅助机房。
设备机房是用于安装某一类通信设备,实现某一种特定通信功能的建筑空间,便于完成相应专业内的操作、维护和生产,一般由传输机房、交换机房、网络机房等组成。配套机房是用于安装保证通信设施正常、安全和稳定运行设备的建筑空间,一般由计费中心、网管监控室、电力电池室、变配电室和油机室等组成。
辅助机房是除通信设施机房以外,保障生产、办公、生活需要的用房,一般由运维办公室、运维值班室、资料室、备品备件库、消防保安室、新风机房、钢瓶间和卫生间等组成。在一般智能建筑中通信机房经常与计算机网络机房合建。
(三)控制机房
随着智能化建筑的发展,为实现对建筑中智能化楼宇设备的控制,必需设立控制机房。控制机房相对于数据机房、电信机房而言,机房面积较小,功能比较单一,对环境要求稍低。但却关系到智能化建筑的安全运行及设备、设施的正常便用。
控制机房包括楼宇智能控制机房、保安监控机房、消防控制室、卫星接收机房、视频会议控制机房等。这些控制机房的共同特点是机房内均有操作人员工作,在保证电子设备运行的同时还要保证操作人员的身体需要。根据设备及操作的要求,这些控制机房也有其相应的特点。
(1)楼宇智能控制机房。主要用于安放楼宇智能控制的主机及控制设备,对智能建筑内的公共照明、空调系统、电梯及建筑内的风、水、电等机电设备进行实时监控,以确保智能建筑的安全运行。
(2)保安监控机房。内设监控主机及终端显示设备,对建筑各出入口、车库、走道、电梯轿箱等处进行视频监控、防盗报警等。
(3)消防控制室。是火灾自动报警和联动系统的控制中心,也是火灾时灭火指挥和信息中心,具有十分重要的地位和作用。《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》等对消防监控机房的设置范围、位置、建筑耐火性能都作了明确规定,并对其主要功能提出原则性要求。
(4)卫星接收机房。主要用于安放卫星接收机、调制解调器、混合器、放大器、有线光缆接入设备、各频段接受显示器等。卫星接收机房一般是位于建筑顶层,有利于卫星电视信号的传输。
(5)视频会议控制机房。主要用于安放视频会议主控单元(MCU)、调音台、音响扩声系统、信号传输设备、控制台设备、信号源机柜等。但由于一般的视频会议控制机房面积较小,在设备布置时应根据房间的具体情况灵活布置。
(四)屏蔽机房
为了有效地防止电磁干扰式噪声、辐射对电子设备和测量仪器的影响,并严防电子信号泄漏从而威胁到机密信息的安全,国家机关、军队、公安、银行、铁路等单位需要建立屏蔽机房。有保密要求的数据机房应建设屏蔽机房,确保数据在处理过程中,其信号不泄漏,从而满足数据保密的要求。一些对抗电磁干扰要求较高的环境,如通信设备的测试试验室等场所,需要建设屏蔽机房,以防止外界电磁信号的干扰。有强电磁干扰设备的机房应进行相应的电磁屏蔽处理,以避免干扰临近机房设备的正常还行。
三、机房建设工程的发展
核心机房技术在20世纪80年代开始建立雏形,在21世纪得到了快速发展,这是由于IT技术的快速发展。IT技术不断创新与革命,新材料、电力电子、制冷技术等基础学科研究也取得了突破性进展,使机房技术在结构布局、供配电、制冷、监控管理等方面产生了巨大变化。伴随着计算机的产生,机房也应运而生。计算机技术的不断发展,与之配套的机房也迅速发展,现已形成了一定规模的机房及相关产业。
在20世纪80年代初期,我国开始着手制定机房建设方面的国家标准。1982年我国颁布了GB2887一1982《计算站场地技术要求》汇统一了机房建设的各项指标,使机房建设从此有了统一的标准。
在此期间随着UPS、机房专用空调等保障设备的引进,监控设备、消防报警及灭火设备在机房中的使用,从硬件上为机房建设提供了系统的保证。计算机机房一般处于单个机房运行的状态,即在机房内其处理、存储的能力都比较强,但在不同地区的机房之间数据交换却出现了一些问题。这样各个行业及部门均在各处大量建设本地机房来处理、存储本地数据以提高使用效率。
随着网络建设的飞速发展,使大量数据的传输成为可能,各个机房之间数据传输顺畅,但随之而来的新问题是分散在各地大量的中小机房的稳定性及数据的安全性又出现了隐患。因此,在各个行业及部门均开始建设大规模的数据中心机房,对数据的处理、存储进行集中,以提高稳定性并有效降低了运行及维护成本。各个数据中心机房采用高速网络相连通,使各个数据中心机房形成一个强大的机房群,进一步提高了机房的可靠性及设备的使用效能,并使建设统一的冗灾备份成为可能。
现在的机房建设已成为一个由多个专业组成的系统工程,它包括了智能建设工程的各个专业,主要包括:装饰系统;电气系统;接地及防雷系统;空调通风系统;火灾自动报警及自动灭火系统;PDU配电系统;屏蔽工程;综合布线系统;安全防范系统;设备及环境监控系统;大屏幕显示系统;KVM系统;多媒体会议系统;背景音乐及广播系统;总控中心系统(ECC)等。由于机房建设涵盖了智能建筑工程的各个专业。
四、现在机房建设中存在的常见问题
随着机房的不断发展,机房建设的一些问题也逐渐显露出来。
(1)机房建设概念上存在各种问题。有人将机房建设归结为机房装修工程,认为机房建设就是装修工程;也有人将机房建设归属到大楼弱电工程的一个分支专业。这些问题的存在导致无法抓住机房建设的重点,而将机房建设引人误区。机房工程是多专业、多学科、技术含量高的综合工程,在智能建筑工程中处于核心的位置。因此,必须明确机房工程的重要性才能做好机房建设。
(2)机房各系统的均衡问题。机房工程是一个系统工程,是由多个系统协同工作来实现的。但有的用户无限制地抬高某一系统的可靠性,而忽视了机房整体性能的平衡问题,最终导致机房因其他系统的薄弱而出现问题,导致影响机房系统的稳定运行。所以不能过分强调某一系统的可靠性,而无限度地抬高整个机房建设的费用。
(3)机房的通用性问题。在机房规划初期,计算机及其他设备还没有确定,如果不认真作好用户需求分析,只根据经验进行组建,那么所进行的规划设计往往带有一定的盲目性,无法针对功能需求、设备数量进行相关设计,容易造成难以弥补的缺憾。这样通常导致机房建成后不久就要进行机房改造来满足新增设备的需要。
鉴于以上这些问题的存在,机房建设者不仅要有正确的机房建设理念,也要有一定的可扩展性。
五、评价机房建设的几个重要的因素的
(1)机房的性能和能耗比将成为机房评估的一个重要指标。随着节能意识的加强,各种节能措施将被实施,如高效率UPS(尤其在负载率的运行状态)、围护结构的绝热处理、低传热系数玻璃的采用等。另外,针对目前采用的房间内开放式制冷模式的“冷库式”机房,在有些应用场合将被采用房间内密闭空间的封闭式制冷模式的“冰箱式”机房所替代,用以减少或消除围护结构的能耗、提高制冷效率。
(2)“机架(机柜)就是机房”的概念将被接受。这是从“IT微环境”或机柜是模块化的机房环境这方面考虑机房的作用,井以此为出发点来规划、设计机房的模式。设计思路上“选址--布局--机房设备(指UPS、空调等)摆放--机柜摆放”的设计逻辑将完全逆转。
(3)“一体化机房”或“整体机房”概念将被实施。标准化的、定制化的、预生产的、组件式(或称积木式)的、整体设计的机房构建(或称“搭建”)模式将越来越普及,尤其是针对中小型机房用户。
六、未来机房数据中心备受关注的几个方面
(一)机房供配电方面
(1)由备用供电系统向不停电供电系统发展。柴油发电机将起到更重要的作用。同时,机房的配电系统将成为ups之后的另一个关注点。
(2)UPS供配电系统的标准化、模块化设计将普遍被采用,以降低MTTR(平均修复时间)、提高可用性、扩展性、设备安装施工质量,并可降低生产和销售成本。
(3)机柜级配电的管理将受到重视。这是目前供配电系统“端到端”路径中最薄弱的一环。同时,机柜配电设备PDU的管理(如负载率管理),也是影响IT设备扩展性的重要障碍。
(4)直流供电系统有可能被提出并进行研究。随着新出现的CPU工作电压的不断降低,抗干扰能力在不断下降,交流供电系统中的谐波问题、地线噪声问题带来的影响越来越严重。直流供配电系统可能将成为一种被迫的选择。
(二)空气调节方面
(1)冷却系统布局的变化。由机房作为制冷系统的模式向机柜或机柜群作为制冷系统的模式变化。“冰箱式”机房是“机柜群”模式的表现,机柜级空调机则是“机柜”模式的表现。对于功率密度更大的IT设备,甚至出现“机柜U”级制冷系统和“服务器”级制冷系统。
(2)“机房气象学”概念的出现。机架式时代的全面到来,便机房内气候出现明显而剧烈的局部差异性,“机房环境”己不能表述IT设备个体的环境,着眼于机柜、甚至着眼于机柜“U”空间的“IT微环境”或“机房气象”才能真正描述IT设备的工作环境。
(3)节能型制冷技术将得到开发和应用。例如,在冬季使用的、利用室外空气作为冷源的热交换设备,以及与楼宇空调系统共用(可提高效率)的制冷设备等。
(三)机房监控管理方面
(1)IT设备的控管向集中化发展。机房内各种服务器设备,由于KVM(键盘显示器鼠标切换器)的出现,改变了基于单机的设备管理模式。基于IP的、Intemet的、IPMI(智能平台管理接口)的能够管理不同平台的远程集中管理模式逐渐普遍被采用。
(2)机房设备的监控管理向网络化、标准化发展。各机房设备厂商使用各自通信协议的局面将被改变,串口将被网口取代,所有设备基于IP进行管理。
(3)机房设备的控制功能将加强。机房设备监控系统的控制功能不再局限于设备开关机和对参数的设置,还可以针对机房环境、IT微环境的自动控制。例如,根据服务器的运算量,实时调节制冷系统的风量或空气温度,或当操作人员进入机房时自动开启部分照明系统等。
(4)管理终端的变化。随着无线移动通信技术的发展,为了满足管理的实时性要求,移动PDA等将成为管理员最“顺手”的管理终端。随着3G时代的来临,远程监控将得到更大的应用。
七、现代机房的发展趋势
计算机技术在不断发展,机房作为计算机安全、稳定运行的平台,也在随之发展,主要
有以下几方面趋势。
(一)智能机房概念的引入让机房建设上了一个新台阶随着网络、通信和计算机系统的大规模应用和发展,作为其核心的各种机房的重要性越来越突出。机房的动力、环境设备,如配电、不间断电源、空调、消防、监控、防盗报警等子系统,必须时刻保证能够提供系统正常运行所需的环境。一旦动力、环境设备出现故障,或故障不能及时处理,就会影响到整个系统的运行,甚至损坏机房中的硬件设备,造成严重的后果。若金融、电力、通信等重要部门出现机房故障,将造成的不可估量的经济损失和社会影响,因此许多机房不得不采取24h专人值班,定时巡查环境设备的措施。但是,这样仍然存在着耗费人力资源、人长时间重复劳动易于疲劳和疏忽、巡查人员专业技能水平不足以排除故障和整个机房动力、环境设备监控管理工作不科学和不规范等问题。针对这些问题,在机房建设中引入了智能机房集成管理系统,利用先进的计算机技术、控制技术和通信技术,将整个机房的各种动力、环境设备子系统集成到一个统一的监控和管理平台上,通过一个统一的简单易用的图形用户界面,维护人员可以随时随地监控机房的任何一个设备,获取所需的实时和历史信息,进行高效的全局事件管理。该系统为机房维护人员提供了先进的管理手段、实时的管理信息和丰富的历史记录,可以提高对机房系统设备的管理水平,实现科学管理,同时也节省了人力,减轻了维护人员的劳动强度,提高了对突发事件的快速反应能力,减少了事故带来的危害和损失,从而使机房管理步人了一个新的境界,也为机房无人管理创造了条件。
(二)机房结构布置发生变化,将操作人员与计算机设备分开
在KVM系统出现以前,部分计算机设备必须在机房内对其进行维护。由于机房内设备运行的需要,一般采用地板下送风,且室内温度较低,长期在这种环境中工作致使不少操作人员的身体健康受到严重威胁。另外,由于机房内经常有人员活动和机房外门的频繁开启,机房内的环境也难以保证。在KVM系统出现后,操作人员在操作室就可以对计算机设备进行全面的维护,不必再迸人机房内。这样在机房内可以采用下送风的机房专用空调系统,在操作室内使用适合有人环境的舒适性空调系统,既保证了设备运行的需要,也保证了操作人员的身体健康,同时也保证了机房内的环境。随着KVM系统和机房智能机房集成管理系统的使用,现在许多大型机房划分为有人区和无人区。
(三)顺应时代发展的需要,逐步建设绿色环保的节能机房
机房内有许多计算机设备及环境保障设备(如UPS电源、机房专用空调等),这些设备使机房成为耗能大户。随着各系统技术的不断发展,越来越多的机房建设使用了节能设备和新的节能技术,如采用高效能的UPS电源系统、低能耗的机房专用空调系统和机房智能照明系统,降低了机房的能耗。另外,洁净消防灭火系统也使机房在使用中减少了对环境的危害。
(四)适应计算机设备的不断发展,增加机房的灵活性
为了方便计算设备的更新、扩展和升级,在机房建设时需适当考虑各系统为设备发展留有一定的冗余和预留,减少因机房改造而带来的系统停机时间。