高可用的數據中心基礎設施

隨著(zhù)IT信息系統的不斷拓展，規模不斷擴大，且大規模自然災害、人為災害和突發(fā)事件的不斷發(fā)生，導致信息系統風(fēng)險積聚，國內監管機構對監督、檢查力度不斷增強。為降低信息科技、業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險，有效管理風(fēng)險造成的損壞，就基礎設施來(lái)說(shuō)，尤其是應該提高其可用性，將數據中心從一個(gè)不可預測的、低效率的狀態(tài)轉變?yōu)榭沙掷m發(fā)展的、高效率的狀態(tài)，極大的降低、改善數據中心運營(yíng)成本和IT預算。 
　　數據中心建設大致可分兩種情況進(jìn)行實(shí)現，一個(gè)是新的數據中心設計，另一個(gè)現有數據中心的改擴建。對于兩種情況來(lái)說(shuō)，建筑設計、供電設計、空調系統設計、綜合布線(xiàn)設計、安全和相應的照明系統的設計是基本的。但對于基礎設施高可用性而言，建筑結構、電氣系統、空調系統、綜合布線(xiàn)又是重中之重，以下就如何實(shí)現數據中心基礎設施高可用性的措施做一些闡述。 

數據中心基礎設施建設內容

基礎設施高可用的主要技術(shù)措施 
　　1.建筑結構 
　　作為承載重要信息系統的數據中心，在場(chǎng)地選址方面需要考慮以下幾個(gè)方面，總體來(lái)看，包括有：城市重點(diǎn)發(fā)展區域：數據中心對于電力供應、通訊配套、市政配套等要求將能得到較高的保障力度；另一方面數據中心一般要求是盡量靠近永久性道路，具備較好的市政條件，便于解決供水、供電、通信線(xiàn)路。 
　　在數據中心建筑物方面還需考慮：數據中心機房主體建筑外形工整，體型簡(jiǎn)潔，盡量減小外墻面積；增強建筑圍護結構的保溫性能和隔熱性能；主機房和不間斷電源系統室設計活荷載要達到8-10KN/㎡，電池室活荷載要達到16KN/㎡，主機房的耐火等級不應低于二級。 
　　 2.電氣系統 
　　對于電氣系統來(lái)說(shuō)，在外電源滿(mǎn)足的情況下，數據中心的設計要在預定的生命周期內滿(mǎn)足數據中心使用需求，并能做到隨需而變。在動(dòng)力供配電系統方面，一套可靠的、良好的計算機供配電系統是保證計算機設備、場(chǎng)地設備及輔助用電設備安全運行的先決條件。為保證計算機設備的供電質(zhì)量，機房場(chǎng)地要求有獨立配電系統，雙源互投系統，加UPS組成停電系統等，達到一級負荷標準對于很多使用的大型服務(wù)器等設備，還需要做到可靠的接地。通過(guò)電池配置，優(yōu)化UPS系統可靠性。在外部電源失電的情況下，節能環(huán)境保護型的發(fā)電機采用自動(dòng)或手動(dòng)的并網(wǎng)功能，通過(guò)母線(xiàn)段繼續給負載提供源源不斷、穩定的供電，以提高數據中心供電系統的高可用性。 
　　 3.空調系統 
　　數據中心空調系統的能耗占到數據中心總能耗的45%左右，對整個(gè)空調系統進(jìn)行優(yōu)化，可極大增加設備的使用壽命，提高空調系統的可用性。 
   首先，大型數據中心空調系統目前使用本身帶有微電腦控制的冷水機組，可實(shí)現全自動(dòng)操作控制運轉。并采用自動(dòng)控制水平較高制冷機組，根據需要自動(dòng)進(jìn)行冷量調節;設備可靠性的提高，增強了空調系統的高可用性。 
　　再次，通過(guò)合理的規劃提供N+X冗余，從而避免單一故障點(diǎn)對空調系統高可用性造成的影響。最后，在運行維護中通過(guò)有效的養護和設備備品備件的管理，提高其高可用性。 
　　 4.綜合布線(xiàn) 
　　從布局上來(lái)講，在機房有三點(diǎn)值得注意：第一是空間節約；第二是線(xiàn)纜有效管理，改善空氣對流的通道；第三是提高設備運行的可靠性?；A網(wǎng)的建設要有超前性、前瞻性，需滿(mǎn)足現在5年、8年的需求，甚至10年、15年以后的規劃。線(xiàn)纜管理配線(xiàn)的密度與線(xiàn)纜在機房的散熱效力相關(guān)，如果線(xiàn)纜比較混亂，有源設備散熱很難完成;如果線(xiàn)纜比較順暢，那么會(huì )節省一些制冷設備消耗的能量。機房布線(xiàn)還有非常多的東西在里面，包括理性理線(xiàn)，理性理線(xiàn)可防止混亂線(xiàn)纜造成散熱通道堵塞，可以提高制冷效率。 

　　綠色機房與基礎設施高可用性 
　　談數據中心高可用性必須包括綠色機房的概念。綠色機房的概念應該包括節能和環(huán)保兩部分，其中節能不僅僅是節省電能，還應該包括節約。這種節約是多方面的，包括節電、節省制冷設備消耗以及設備備份和冗余，其中還應包括機房空間的節約和所有資源的節約。因此數據中心基礎設施架構需力求滿(mǎn)足節能和環(huán)保的要求，通過(guò)資源的整合利用，增加設備的使用率，提升設備使用的可靠性，以提高基礎設施的高可用性。下列通過(guò)業(yè)內專(zhuān)家、各類(lèi)服務(wù)商和大量實(shí)踐經(jīng)驗的總結，就基礎設施的綠色發(fā)展方向做了一些整理，具體如下： 
　　1.緊靠熱源的制冷：這種架構可大大縮短熱源與排熱系統之間的距離，保證對產(chǎn)生熱量的位置進(jìn)行充分制冷。 
　　2.空調下置式風(fēng)機：機房?jì)壤錈嵬ǖ赖乃惋L(fēng)方式被越來(lái)越多的人士所認可與接受，并在實(shí)際的機房布局中加以充分利用。針對這種情況，出現了基于 ;下置式風(fēng)機 ;理念，通過(guò)風(fēng)機的下置可以大大降低送風(fēng)路徑對冷量造成的損失，并且對于設備的日常維護保養也提供了便利。 
　　3.應用合理規劃的組件： ;邊成長(cháng)邊投資 ;理念的模塊化可擴展架構，可以根據實(shí)際需要對某些設備或區域進(jìn)行針對性供電和制冷。機房空調為此要求機房精密空調系統具有送風(fēng)、回風(fēng)、加熱、加濕、冷卻、減濕和空氣凈化的能力。精密空調通常舒適性空調冷負荷中有30%是為了消除潛熱負荷，有70%是為了消除顯熱負荷。對機房來(lái)講，其情況卻大不相同，機房主要是設備散出的顯熱，室內工作人員散出的熱負荷及夏季進(jìn)入房間的新鮮空氣的熱濕負荷（僅占總負荷的5%）。合理規劃的架構無(wú)需為閑置設備支付更高額外的成本。 
　　4.充分利用地區自然氣候：如果室外氣溫低于設定的溫度點(diǎn)，通過(guò)控制調節風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟，將室外空氣經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入冷卻系統。 
　　5.定期監視和調整：通過(guò)不斷測試及調整環(huán)境，使機房環(huán)境達到最佳的溫濕度。 
　　6.避免系統過(guò)度冷卻現象：通過(guò)這樣不斷的測試，就能確定系統的合理電力負荷估計值比廠(chǎng)商的估計值低多少。知道這一點(diǎn)后，企業(yè)就能監控每個(gè)機架的電力使用情況，相應調整冷卻系統，從而減少冷卻過(guò)頭所浪費的能源。 
　　7.不斷改進(jìn)熱隔離：為了隔離熱量，企業(yè)可以在熱通道的兩頭以及機架上的冷卻排氣系統周?chē)褂猛该魉芰蠏旌?，以使管道和設備周?chē)纬梢坏牢锢砥琳稀?nbsp;
　　8.利用廢熱：通過(guò)在靠近用電區域的地方發(fā)電，降低電力成本，并且減少輸電過(guò)程中損耗的電量;也可直接來(lái)自熱電聯(lián)供。 
　　數據中心作為承載業(yè)務(wù)的重要IT基礎設施，承擔著(zhù)穩定運行和業(yè)務(wù)創(chuàng )新的重任。恒溫恒濕空調顯熱比是顯冷量與總冷量的比值?？照{的總冷量是顯冷量和潛冷量之和，其中顯熱制冷是用來(lái)降溫的，而潛冷是用來(lái)除濕的。機房的熱量主要是顯熱，所以機房空調的顯熱比較高，一般在0.9以上（普通舒適型空調只有0.6左右）。 大風(fēng)量、小晗差是機房空調與其他空調的本質(zhì)區別。采用大風(fēng)量，可以使出風(fēng)溫度不至于太低，并加大機房的換氣次數，這對服務(wù)器和計算機的運算都是有利的。在新的經(jīng)濟形勢下，對于數據中心提出更高的要求。為高效運行數據中心并有效降低運營(yíng)成本，對于高可用數據中心也進(jìn)一步提出了新的要求。 
　　數據中心是有許多復雜而龐大的系統組成，如電力、空調、通信等都可以通過(guò)設備的可靠性、合理的規劃和良好的組織管理來(lái)提升數據中心基礎設施的高可用性。使數據中心變得更加綠色，具有更好的IT投資回報，提供更廣泛的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，體現更多的價(jià)值。 
      用戶(hù)在追求高可用性IT管理與服務(wù)時(shí)，僅僅在IT硬件和軟件平臺投入巨資是遠遠不夠的，還需要與之相匹配和互補的基礎設施，如供配電、空調、以及其它相關(guān)的環(huán)境支持系統，這樣才能達到IT用戶(hù)對數據中心高可用性的目標。