小型資料中心規劃和設計原則

2021-09-30 23:19:22 字數 4871 閱讀 6593

一、小型資料中心的定義

資料中心(data center)是大範圍協作的特定裝置網路,用來在internet網路基礎設施上加速資訊的傳遞。又可以細分為企業級資料中心、其他資料中心等。

企業資料中心(enterprise data center, edc)通過實現統一的資料定義與命名規範、集中的資料環境,從而達到資料共享與利用的目標。企業資料中心按規模劃分為部門級資料中心、企業級資料中心、網際網路資料中心以及主機託管資料中心等。其中網際網路資料中心(internet data center, idc)是一種以電信級機房裝置向使用者提供專業化和標準化的資料存放業務及其它相關服務的中心。使用者可通過資料中心的主機託管、整機租賃、虛擬主機等服務,並租用資料中心的技術力量,搭建自己的網際網路平台。

其中,隨著時間的推移,小型資料中心的指標定義也不斷在變化,在2-3年前,100平公尺以下的可以定義為小型資料中心,但是隨著機房逐漸的集中化、大型化,當前200平公尺以下的面積的機房定義為小型資料中心更為貼切。具體劃分請參看下表:

二、構建小型資料中心的幾個核心要素

整體設計

1、選址問題資料中心具有極高的安全性要求,一旦發生問題將會影響社會的正常生產、生活。因此,即使發生諸如**、水災、雷擊等自然災害和機器裝置發生故障、火災等偶然事件,資料中心也必須具備很高的安全可靠性以保證業務不會停止。提高安全可靠性可通過各種手段實現,比如構築具有冗餘性的系統和構築較易修補故障的系統等等。但是資料中心地理位置的合理規劃對提高「災害迴避性」是極為重要的。在調查用地位置有關專案和用地本身的性狀時,必須對自然條件和社會條件從過去到未來進行多方面研究。

其中,《電子計算機機房設計規範》(gb 50174-93)中規定,電子資訊系統機房位置選擇應符合下列要求:◆水源充足,電力比較穩定可靠,交通通訊方便,自然環境清潔;◆遠離產生粉塵、油煙、有害氣體以及生產或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的工廠、倉庫、堆場等;◆遠離水災隱患區域;◆遠離強振源和強雜訊源;◆避開強電磁場干擾。

另外國內《電子資訊系統機房設計規範》(gb 50174—徵求意見稿)應該很快就會有個明確的結果,裡面會對選址有更詳細的說明,在這裡不再贅述。

ansi/tia-942-2005標準附錄f中關於選址的有關參考:◆資料中心不應靠近附近機場的飛行航線。

◆與鐵路及及高速公路距離大於800m,以保證降低化學物質濺落危險。

◆與軍事基地距離大於800m,與核設施、國防設施等大於1600m.◆其它注意事項:汙染風險/接近警察局、消防隊、醫院、地區規劃、多路接入、震動問題、環境問題。

2、資料中心規劃與設計建設的資料中心應當滿足當前與未來的需要,在規劃時,要注意以下幾點需求:

a、解決系統過熱問題傳統資料中心普遍存在區域性過熱的問題。傳統資料中心因設計不合理而製冷不能按實際裝置的需要進行分配,導致總體能源浪費高且存在區域性過熱而宕機。機房空調設定不合理,沒有採用機房專用的精密空調,而是直接採用了家庭舒適性空調。電源線纜布放過細,存在重大的安全隱患。沒有配備保障電源,機房的裝置安全執行無法保證。

科學的資料中心動力配置,成本會在建設初期提高,相比由此帶來的系統穩定運營帶來的業務高可靠性,同時體現出的節能減耗帶來的低成本價值。

b、解決系統宕機問題大量企、事業等都會自己建設或者通過電信服務商,idc運營服務商等擁有自己的機房,但是由於各種原因會出現資料中心停機和暫時關閉的情況,會給企業帶來不可估量的損失。第

一、建立自身的災備中心,除了it支撐之外,災備中應該加入業務影響分析、策略制定、業務恢復預案、人員架構、通訊保障、第三方合作機構等,成為業務連續性規劃(bcp)。第

二、對關鍵裝置進行n+x冗餘備份,儘量減少在裝置自身的問題。

c、注重整體的綠色節能問題所謂資料中心的「綠色」,業界標準並不統一,也沒有形成可以參考的規範。筆者認為,綠色標準可以體現在兩個方面:第

一、整體設計的科學合理和裝置的節能環保。綠色應該體現在通過科學的機房配置建設設計或改善,來形成動力環境最優化的配置,實現初始投入最小化;在保障機房裝置穩定運營的同時,達到節能減耗;同時伺服器、網路儲存等裝置要實現最大化的效能比。第

二、滿足it環境的基本運營,同時確保可擴充套件性。要合理規劃資料中心的使用壽命,爭取達到總體tco最小化。

d、關注資料中心的重點設計為規範電子資訊系統機房設計,確保電子資訊系統安全、穩定、可靠地執行,做到技術先進、經濟合理、安全適用、節能環保等要求。

●機房雖然是按照重要性進行分級,但不同級別的機房,其投資、系統冗餘和能耗是不同的。級別高的機房,系統冗餘較高,相對來說,其投資和能耗也較高。在滿足系統可靠性的前提下,合理確定機房等級和系統配置,可以降低投資,減少能源消耗。

●當機櫃內或機架上的裝置為前進風/後出風方式冷卻時,機櫃或機架的布置宜採用面對面、背對背方式。

●a級和b級電子資訊系統機房的主機房不宜設定外窗。當主機房設有外窗時,應採用雙層固定窗,並應有良好的氣密性。

●空調設計應根據當地氣候條件,選擇採用以下節能措施:大型機房宜採用水冷冷水機組空調系統;北方地區採用水冷冷水機組的機房,冬季可利用室外冷卻塔作為冷源,通過熱交換器對空調冷凍水進行降溫;空調系統可採用電製冷與自然冷卻相結合的方式。

●主機房和輔助區內的主要照明光源應採用高效節能螢光燈,其鎮流器的諧波限值應符合國家標準gb17625.1的規定,燈具應採用分割槽、分組的控制措施。

(二)產品選擇與布局

1、電源選擇針對小型資料中心,ups等電源系統應該採用節省空間的緊湊式設計,具有內建旁路維護開關以及可擴充套件的電池,盡量降低使用者的總體擁有成本。還應具有使用者友好的智慧型及系統管理功能。

採用產品應該兼顧產品的成本和效能,達到it管理人員對總體擁有成本的需求,在一些小型資料中心,it管理人員常常必須自己對部分電源解決方案進行管理和維護,身邊沒有電源專業人員,所以採購產品要效能非常良好,同時易於管理。

所選產品還應配有範圍廣泛的可選附件,如具有環境監測功能的網路管理卡。利用這種網路管理卡,使用者可以對ups進行遠端或基於web的管理。能夠與系統管理器整合,實現對整個資料中心的輕鬆管理。

2、空調的選擇資料中心各裝置產生的熱量需採用空氣冷卻的方法去解決,資料中心的最佳製冷裝置就是機房專用精密空調。資料中心和網路系統的it硬體執行時會產生大量集中的熱量,同時對溫度和濕度的變化也極其敏感,溫度和濕度的輕微浮動,就可能導致系統發生嚴重問題;在it裝置機房中,熱負荷幾乎全部來自it硬體、照明裝置、支援裝置和發動機散發的顯熱,it裝置機房含有很少的潛熱,因為人員較少,外部空氣有限,物理結構上還往往含有防潮層。

●對於東北地區的城市來說,四季分明,冬天溫度相對比較低,所以不適宜使用水冷系列,自然冷卻冷水主機加冷凍水機組的節能效果很明顯,耗電量明顯減少。

●對於華北地區的城市而言,自然冷卻冷水機組加冷凍水機組可以比普通冷水主機加冷凍水機組節能30%,和其他空調系統相比耗電量也明顯減少,節能效果顯著。

●對於平均溫度很高的華東、華南地區的城市,水冷冷水主機加冷凍水機組的系統總投資較少,在計算裝置製冷總功率和耗電量時,直接蒸發式機組較高,水冷冷水主機加冷凍水機組系統較風冷直接蒸發式機組要節能可達到20%左右。

3、裝置的布局a、機櫃擺放在現代機房的機櫃布局中,人們為了美觀和便於觀察會將所的的機櫃朝同乙個方向擺放,如果按照這種擺放方式,機櫃盲板有效阻擋冷熱空氣的效果將大大折扣。正確的擺放方式應該是將伺服器機櫃面對面或背對背的擺放方式擺放,這樣變形成了冷風通道和熱風通道,機櫃之間的冷熱風不會混合在一起,形成短路氣流,大大提到製冷效果,保護好冷熱通道不被破壞。

b、it裝置擺放隨著伺服器的小形化、高密度化、刀片式伺服器的產生,這些伺服器擺放的位置越來越不容it管理者的忽視,高功率裝置發熱量大,比普通it裝置可能要高1倍或更多,如果將這些高功率負載和高密度的伺服器組合擺放在乙個機櫃內,這樣便會出現乙個高密裝置度群形成了乙個巨大的發熱群體,這種情況最容易導致資料中心的區域性熱點,it管理人員不得不降低整個機房環境的溫度或是新增專門的製冷裝置,來處理這個區域性發熱點;針對這樣的問題,可以將這些高功率裝置和高密度伺服器均分在每個機櫃內,這樣就不會出現高功率高密度裝置群,也無法形成資料中心的熱點和冷卻的難點,將降低製冷裝置執行費用和採購費用。

三、構建小型資料中心的幾個需注意的問題

1、基礎設施與動力環境設計、安裝合理第一,資料中心應配置保證電源,至少配置n+x的ups電源,確保市電中斷以後能確保裝置正常執行。如果條件可以,應該再配置一台發電機,確保市電中斷時間過長造成的影響。

第二,資料中心要配置機房專用的精密空調,並做好整體監控,能夠根據機房環境和濕度的變化隨時對空調的執行進行調節。

第三,資料中心要建設專用的送風通道。資料中心的裝置由於能耗大,發熱量也大,下送風方式效果最好,因此必須在機房設定地板,建立專用的下送風通道。

第四,要進行專門的規劃。要根據公司的發展做好規劃,最好能對機房進行全面的規劃,然後根據業務發展的需要分步實施。只有這樣,機房的建設才會正規,才不會出現電源線纜發熱的情況。

2、重點關注耗能的各個部分,嚴防超標第一、it裝置系統。由伺服器、儲存和網路通訊等裝置所產生的功耗約佔資料中心機房所需的總功耗的50%左右。其中伺服器所佔的總功耗為40%左右,另外10%功耗由儲存裝置和網路通訊裝置均分。

第二、空調系統。由它所產生的功耗約佔資料中心機房所需的總功耗的37%左右。其中25%左右的功耗**於空調的製冷系統所產生的功耗,12%左右的功耗**於空調送風和回風系統所產生的功耗。

第三、ups供電系統。它們的功耗約佔機房總功耗的10%左右。其中7%左右**於ups供電系統所產生的功耗,3%左右**於ups輸入供電系統系統所產生的功耗。

第四、照明系統。它約佔資料中心機房所需的功耗的3%左右。

3、注重資料中心的整體成本,達到最大效用比構建小型資料中心更應該注重節能和可持續發展,因為隨著業務的發展,機房隨時可能進行改建和擴建。資料中心的建設不僅僅是伺服器、儲存等裝置的價效比問題,資料中心本身的建設也要遵循環保規範。一般來說,一提起資料中心的綠色環保措施,人們首先想到的就是減少能耗、增添能效、減少空調數量以便節省能源等,措施基本都集中在對硬體裝置的改造上。軟體同樣也是實現資料中心綠色節能環保的主要手段。軟體為綠色資料中心做的最大貢獻體現在,軟體可以改變資料中心中資料系統的架構,從而帶來伺服器使用數量以及伺服器中各種硬體裝置的減少,由此實現綠色資料中心的目標。

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資料中心設計

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