當(dāng)前，許多企業(yè)或機(jī)構(gòu)都迫切要求改造原有數(shù)據(jù)中心和建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心。但是，并不是每一個(gè)企業(yè)和機(jī)構(gòu)都能夠取得成功。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其成敗的關(guān)鍵往往不僅與采用的具體技術(shù)有關(guān)，而更重要的是依賴于最初的規(guī)劃和設(shè)計(jì)原則。因此，我們將從規(guī)劃和設(shè)計(jì)出發(fā)、環(huán)繞機(jī)房環(huán)境、計(jì)算、安全和管理等四個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建模塊，概要討論如何優(yōu)質(zhì)高效地建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃
數(shù)據(jù)中心的建設(shè)目標(biāo)
制訂數(shù)據(jù)中心改造或建設(shè)規(guī)劃要有的放矢，首先需要確定建設(shè)目標(biāo)，包括：擴(kuò)展能力、容災(zāi)與高可用性、靈活性和管理自動化等方面要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。例如，要求數(shù)據(jù)中心滿足多少年的企業(yè)業(yè)務(wù)需要、達(dá)到的可用性級別等。
數(shù)據(jù)中心規(guī)劃的步驟
基于特定的建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合企業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)與發(fā)展規(guī)劃，在制訂數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃時(shí)才能有針對性，一般來說，數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃工作主要遵循以下步驟：
分析現(xiàn)狀——使用數(shù)據(jù)中心成熟度模型或其他工具，分析當(dāng)前IT基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行現(xiàn)狀，評估當(dāng)前環(huán)境在業(yè)務(wù)運(yùn)營連續(xù)性、技術(shù)系統(tǒng)/應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)中心設(shè)施方面的情況，確定哪些方面需要改變，才能滿足業(yè)務(wù)目標(biāo)和建設(shè)新一代數(shù)據(jù)中心的驅(qū)動因素;
系統(tǒng)設(shè)計(jì)——提出滿足需求的新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施、關(guān)鍵技術(shù)、運(yùn)行和支持管理系統(tǒng);
實(shí)施轉(zhuǎn)換——形成從當(dāng)前IT基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換到新一代數(shù)據(jù)中心的實(shí)施步驟;
制訂改造和建設(shè)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃要考慮的因素
企業(yè)或機(jī)構(gòu)在制定改造現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃時(shí)，首先需要對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心的建筑平面圖、電源、散熱系統(tǒng)、活動地板等進(jìn)行全面的審核與評估，以消除任何可能導(dǎo)致IT系統(tǒng)故障的隱患。然后進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，以便與未來可能的數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展進(jìn)行平衡。如果需要新建數(shù)據(jù)中心，則考慮的因素相對更復(fù)雜些。其規(guī)劃范圍將包括數(shù)據(jù)中心選址，數(shù)據(jù)中心可用性定級，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的各種基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營管理與IT治理，以及投資核算等方面的要求，下面將介紹在新一代數(shù)據(jù)中心規(guī)劃中需要掌握的幾個(gè)重點(diǎn)。
數(shù)據(jù)中心場地選擇
數(shù)據(jù)中心環(huán)境及設(shè)備的運(yùn)行和安全管理與場地的選擇有很大關(guān)系，有許多因素是必須考慮的，其中包括：地理環(huán)境、通訊條件、電力供應(yīng)、水資源、地理位置、生態(tài)環(huán)境、人力資源。
數(shù)據(jù)中心可用性等級標(biāo)準(zhǔn)
由美國通信工業(yè)協(xié)會(TIA)2005年4月發(fā)布的第一個(gè)比較全面的、以數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施為對象的標(biāo)準(zhǔn)——TIA-942《數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》，專供數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)人員在構(gòu)建開發(fā)流程初期時(shí)使用。主要涵蓋數(shù)據(jù)中心空間與布局、布線基礎(chǔ)架構(gòu)、可用性等級和環(huán)境因素等技術(shù)指南。標(biāo)準(zhǔn)中提出的適用于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)各種要素包含數(shù)據(jù)中心可用性等級劃分：
一級：單路徑的電源和散熱分配，無冗余組件，99.671%的可用性;
二級：單路徑的電源和散熱分配，冗余組件，99.741%的可用性;
三級：多個(gè)電源和散熱分配路徑，只有單路工作，冗余組件，可同時(shí)維護(hù)，99.982%的可用性;
四級：多個(gè)工作狀態(tài)電源和散熱分配路徑，組件冗余，容錯(cuò)，99.995%的可用性;
在實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)可用性等級要求，來規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的電源、散熱設(shè)備等機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施以及它們的冗余度，從而實(shí)現(xiàn)可用性與投資的最佳平衡。
數(shù)據(jù)中心組成部分的規(guī)劃
數(shù)據(jù)中心構(gòu)建模塊由機(jī)房環(huán)境關(guān)鍵設(shè)施、計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、管理基礎(chǔ)設(shè)施、安全基礎(chǔ)設(shè)施四個(gè)基本部分組成，而貫穿其中的是與實(shí)現(xiàn)新一代數(shù)據(jù)中心特性密切相關(guān)的各種技術(shù)、流程、人員和服務(wù)。
新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)
在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)過程中，涉及眾多子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置與布局。如樓宇與機(jī)房、供電與散熱、網(wǎng)絡(luò)與綜合布線、服務(wù)器與存儲設(shè)施、物理安全與信息安全等，甚至還包括室內(nèi)裝修與環(huán)保工程。因此，為確保新一代數(shù)據(jù)中心建設(shè)的成功，在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則和實(shí)施方案指導(dǎo)下分步執(zhí)行就變得尤為重要。
新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)原則
在新一代數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)階段中，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則。
堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化與簡易化
標(biāo)準(zhǔn)化是指嚴(yán)格地按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心的每一組成部分，使它們具有一致性。標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范應(yīng)是中性的、中立的，與制造商無關(guān)的。同樣功能的標(biāo)準(zhǔn)部件雖然可由不同廠商生產(chǎn)，但期望可以互相替換。標(biāo)準(zhǔn)化對用戶的最大的好處是使用戶有更多的供應(yīng)商可供選擇，減少對生產(chǎn)廠商的依賴。
簡易化是指通過大規(guī)模的IT整合降低數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜性。而復(fù)雜性既減弱系統(tǒng)對業(yè)務(wù)變化的應(yīng)變能力，又會極大地增大了運(yùn)營成本。整合后的數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)將是標(biāo)準(zhǔn)的和得到大幅度簡化的。整合使得數(shù)據(jù)中心組成類型和種類更少更簡單、向機(jī)構(gòu)選擇的標(biāo)準(zhǔn)化方向靠攏，從而方便管理和加速應(yīng)變、降低運(yùn)營成本。
實(shí)現(xiàn)模塊化與集成化
模塊化是指轉(zhuǎn)化為基于模塊的服務(wù)模式;以面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)設(shè)施模塊化成為預(yù)先確定功能的必要組成構(gòu)件。集成化是指系統(tǒng)和自動化工具集成使適合于統(tǒng)一管理各種服務(wù)(包括基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用、信息等服務(wù))。模塊化和集成化是新一代數(shù)據(jù)中心必須遵循的設(shè)計(jì)原則。使用標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)建模塊來規(guī)劃與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心技術(shù)的發(fā)展方向。模塊化的設(shè)計(jì)方法可以用在數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)所有方面，包括系統(tǒng)、機(jī)架、各種設(shè)備，以及機(jī)房之外的基礎(chǔ)設(shè)施，包括冷卻塔、冷卻設(shè)備、循環(huán)加熱系統(tǒng)、饋電、電源調(diào)節(jié)等。這種模塊化設(shè)計(jì)，加上自動化的管理工具集成，不僅能夠在資金、空間和設(shè)備利用率、人力資源等方面取得巨大效益，為提高冗余能力和擴(kuò)展容量提供方便。
重視節(jié)能與節(jié)省空間
采取重視節(jié)能與節(jié)省空間的戰(zhàn)略、建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心不僅僅是節(jié)省成本和充分利用空間的考慮，更是一種環(huán)保責(zé)任，并將成為眾多企業(yè)或機(jī)構(gòu)的重要競爭優(yōu)勢。另外，縱觀未來科技的創(chuàng)新與發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保技術(shù)已成為關(guān)注重點(diǎn)，創(chuàng)建綠色數(shù)據(jù)中心勢在必行。然而，沒有一種單一的“良藥”能完全解決當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的能耗與空間問題，只有通過綜合數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)才能收到豐厚的成效(從芯片到服務(wù)器到機(jī)架到機(jī)房到冷卻器)。綠色數(shù)據(jù)中心綜合解決方案主要涉及三方面：采用高效系統(tǒng)與布局使散熱功率消耗最小(如創(chuàng)新的散熱和配電系統(tǒng));通過靈活的設(shè)計(jì)使功率密度最高(如虛擬化和電源管理);利用智能節(jié)能技術(shù)使功率利用優(yōu)化(如節(jié)能服務(wù)器、刀片化和IT整合)。
確保高可靠性與高可用性
為保證數(shù)據(jù)中心能提供連續(xù)不間斷的7×24小時(shí)服務(wù)，中心內(nèi)的所有基礎(chǔ)設(shè)施必須要求具備高可靠性。可靠性是可用性的基礎(chǔ)，它由平均無故障工作時(shí)間(MTBF)、平均修理時(shí)間(MTTR)、可用度(A)、可靠性(R)和時(shí)間(Time)等5個(gè)相互關(guān)聯(lián)的因素組成(它們的確切定義，參閱[1])，在設(shè)計(jì)之時(shí)必須正確理解和確定這些指標(biāo)。特別是，考慮高可用性與容錯(cuò)設(shè)計(jì)，杜絕單點(diǎn)故障的存在。例如，由市電到機(jī)柜及服務(wù)器的整個(gè)供電系統(tǒng)可用性不得少于99.999%;為機(jī)房各系統(tǒng)配備足夠的備份能力，以保證機(jī)房具有較高的可靠性;各個(gè)基礎(chǔ)部件(主機(jī)，存儲，網(wǎng)絡(luò))的安全與高可用性設(shè)計(jì)，將減少系統(tǒng)宕機(jī)概率;系統(tǒng)配置應(yīng)采用成熟技術(shù)的產(chǎn)品，回避使用短期過渡性技術(shù)的產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)中心各組成部分的設(shè)計(jì)
具體說來，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)將包括數(shù)據(jù)中心樓宇和機(jī)房、環(huán)境與安保監(jiān)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與綜合布線、服務(wù)器與存儲基礎(chǔ)設(shè)施、安全系統(tǒng)等多數(shù)據(jù)中心組成部分的設(shè)計(jì)。
其中，設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境保障基礎(chǔ)設(shè)施是數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中的重中之重。如電力供應(yīng)由電網(wǎng)或現(xiàn)場發(fā)電機(jī)提供，經(jīng)過現(xiàn)場變電后再輸送到機(jī)房;又如中央冷卻器為計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)設(shè)備提供不間斷冷卻水。事實(shí)上，輸送到計(jì)算設(shè)備的所有電力都在機(jī)房內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱量，然后由散熱系統(tǒng)帶走(散熱系統(tǒng)通常為空氣調(diào)節(jié)器或風(fēng)扇提供循環(huán)氣流)。除了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)外，還需要網(wǎng)絡(luò)布線，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的高速傳輸。
為使數(shù)據(jù)中心內(nèi)各子系統(tǒng)彼此有序分工、協(xié)調(diào)工作，我們特別強(qiáng)調(diào)各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一致性，即配電系統(tǒng)容量、空調(diào)系統(tǒng)制冷量與綜合布線系統(tǒng)的位點(diǎn)計(jì)算都需要與系統(tǒng)容量及設(shè)備布局協(xié)調(diào)一致，不要出現(xiàn)個(gè)別子系統(tǒng)過高配置而整個(gè)數(shù)據(jù)中心容量出現(xiàn)瓶頸的情況。在設(shè)計(jì)和建設(shè)的過程中，不僅要考慮到機(jī)房環(huán)境、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)監(jiān)控和安全管理等技術(shù)因素，更重要的是必須同時(shí)配合未來數(shù)據(jù)中心的管理與運(yùn)營模式，只有這樣，才能充分發(fā)揮新一代數(shù)據(jù)中心的作用。 |
