SIMON数据中心方案1.docx
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SIMON数据中心方案1
综合布线技术在信息机房内的应用
信息机房是电子化信息储存的场所，是信息传输的中转站。
在信息机房，承载信息的主要通道----综合布线系统----成为了保证信息传输的有效工具。
本文将以最大多数人都最为熟悉的综合布线系统的7个组成部分为依托，结合与信息机房有关的布线标准，简单的介绍在信息机房内综合布线系统的规划和设计手段。
本文将不涉及到机电、空调、接地等等与综合布线系统密切相关的部分。
它只是对CECS学会通信委员会布线工作组所即将发行的技术白皮书《信息机房布线系统的设计与施工》的解读之一，以其中的一个角度展开这篇文章，并不会象白皮书那样全面地展开对信息机房的分析。
1本文中信息机房的范围和包含区域
自从十年前“数据中心”一词流行以来，数据中心涉及的领域越来越广，为此在国标GB50174-2008中对常见的数据中心定义为“信息机房”。
为了约束本文的描述范围，在这一部分中将对本文所涉及的信息机房进行简单的限制：
信息机房是指信息数据储存、传输的通用信息机房，它包含着以往定义的电子计算机机房、服务器机房等等以数据计算机为核心的各类机房，但不包含电信机房、调度机房、广电机房、消控机房、工控机房、弱电间等各种专业机房。
但它所从事的业务领域却可能包含IP电话、网络视频等等多媒体应用。
1.1信息机房的种类及对布线的需求
在上世纪末期以来，信息机房已经成为数据信息机房的代名词，它的种类很多，可以划分的方式也很多。
对于综合布线而言，也许分为两类更容易设计：
自用型信息机房和经营型信息机房。
因为它们因其面对的客户群不一样，它们的布线特点也不会一样：
1.1.1自用型信息机房
型信息机房主要是政府和企业建设的信息机房，它为企事业、机关、部门提供提供自己独用的数据处理能力和存储能力。
因此它的规模可大可小，档次有高有低，而且会随着需求的变换出现多个独立信息机房的现象。
自用型信息机房的信息量可以进行中长期的预估，而且所安装的计算机设备也可以事先得知，或根据所在的行业获得一个大致的了解。
自用型信息机房的布线系统规划时会有比较明确的需求，而且场地大多会比较宽松。
由于它的建造不是为了美观，所以其中的许多机房简洁、实用。
而且在建成后一般不会对外界开放，但会允许领导和同行参观。
1.1.2经营型信息机房
经营型信息机房（或称：
出租型机房）大多是企业建造的，建设的目的就是为了盈利，它会将其中的场地、环境、空间、计算能力和流量出租出去，为企业、为政府、为科研提供高速的计算、大容量的存储和迅捷的传输。
经营型信息机房在当前社会中是很常见的信息机房，它的特点是建设的信息机房不是为本企业的信息服务，而是作为经营的基础设施，为他人的信息提供各种类型服务。
例如，在智能建筑行业中的许多网站都不是建设在自己的机房内，而是建设在经营型的信息机房（如：
托管机房）内。
在经营型信息机房内，托管的服务方式十分灵活，可以是场地托管，让一块场地交由客户使用；也可以是服务器托管，客户提供服务器由信息机房进行管理；还可以是CPU、存储和带宽托管，即功能托管。
由于经营型信息机房面向客户，因此客户对信息机房的收取费用、经营状态、环境美观、资源供给状态和业务繁忙程度等诸多因素会有所评估，以确定自己所作出的是最佳选择。
对于综合布线系统而言，在经营型的信息机房内，信息点的密度和种类、拓扑结构和工程美观将会被客户作为评估的依据之一。
1.2信息机房的规模
信息机房可以是一间房间、几个房间、一个楼层、几个楼层，也可以是一栋楼或一个建筑群。
无论信息机房的规模是大还是小，它的综合布线系统始终都应满足GB50311-2007（综合布线系统设计规范）和GB50174-2008（信息机房设计规范），并参考海外信息机房标准（如：
美国的TIA942-2005、欧洲的EN50173.5-2007），分别针对不同的场景进行专业化的设计。
建筑群示意图
1.3信息机房内的人员分布
在过去的电子计算机机房内，机房系统管理员与计算机工作在同一个空间内，那时为了保证设备的工作环境，只有牺牲工作人员的健康。
为此，机房的温度一般控制在23±1℃。
那时，系统管理员冬天进出机房时很容易感冒，而夏天则更惨：
体表温度为23℃的人在35～36℃的室外，人体一直再向外散发冷气，那是一种非常难受的感觉，直到半个小时后才会逐渐好转。
人们在机房内工作便于管理设备，但同时也带来了许多对工作环境的不利因素。
例如：
人体经过时会引起温度梯度的波动、带来粉尘，也会造成环境湿度的波动。
为了协调设备的可靠工作和人员的身体健康，随着技术的发展，现在的信息机房已经引入了无人机房的概念，即将计算机、服务器等信息设备的工作区域设计成无人机房，而系统管理员等工作人员的工作区域则保持在最适合于人的工作环境之中。
这样一来，无人机房内的温湿度等关键环境参数可以保持常年不变，而工作人员的工作环境则可以随着春夏秋冬的交替不断调整，最大限度的保证人的舒适和健康。
1.4常见的机房区域划分
在建筑图纸中，经常会见到各种类型的信息机房，它被划分成各种区域和房间，其中包括：
1.4.1主机房
根据《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）的名词解释，主机房“主要用于电子信息处理、存储、交换和传输设备的安装和运行的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域”。
需要说明的是：
主机房内的服务器机房、网络机房、存储机房等等功能区域可以是房间，也可以是同一个房间中的功能性区域。
而这些区域属于无人机房。
在主机房内，通常会分为以下区域：
Ø主机区
摆放着大型机、中型级或小型机有时也会安装工作站和微机服务器。
微机服务器区主要摆放各种造型的微机服务器。
由于现代社会中对微机服务器的需求越来越多，服务器区的面积也越来越大。
同样，这个区域应该属于无人机房。
Ø存储区
安装与主机和服务器配套的存储设备（如磁盘阵列、光盘阵列等等）。
Ø网络区
集中安放网络设备（网络交换机、路由器、防火墙等等）、配线架的区域，其中可能会包含建筑物和建筑群的主配线架。
它一般与主机区、服务器区相邻，因为它们都具有相同的工作环境。
1.4.2辅助区
根据《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）的名词解释，辅助区“用于电子信息设备和软件的安装、调试、维护、运行监控和管理的场所，包括进线间、测试机房、监控中心、备件库、打印室、维修室等”。
由于这些房间和区域大多有人员经常进出，所以它们不属于。
1.4.3支持区
根据《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）的名词解释，支持区用于“支持并保障完成信息处理过程和必要的技术作业的场所，包括变配电室、柴油发电机房、不中断电源系统室、电池室、空调机房、动力站房、消防设施用房、消防和安防控制室等”。
1.4.4行政管理区
每一个信息机房内都有一批办公人员、管理人员、销售人员、维护人员等等。
他们有着舒适的办公室、会议室、档案室（含电子档案管理）、接待室、茶水间、更衣室、休息区、娱乐区、健身区等与一般的办公环境十分相近的工作场所。
可以认为办公区的特征与常规的办公楼没有大的区别。
1.4.5缓冲区
当新的设备到达信息机房时，往往不能直接联网运行，而是要在缓冲区内进行试运行、试联网，在确定不会对现在的运行和未来的运行产生危害时，才能将新设备安装到正常运行的区域内。
缓冲区通常设置在信息机房内环境相近，而人员可以接近的地方，例如无人机房的入口处附近。
1.4.6控制室
对网络设备、主机、服务器和其它设备进行管理的机房系统管理员工作的场所，也是处理应急情况的事件处理中心。
在控制中心内，系统管理员们通常会通过KVM系统对主机、工作站和服务器进行操作，通过网管系统、智能配线管理系统对网络系统和布线系统进行管理，通过机房环境监控系统对信息机房内各个区域的温度、湿度、漏水、空调、UPS、配电等等各种环境参数和设备进行管理，通过消防报警系统和自动灭火系统防范信息机房内的火情，通过安全监视系统（门禁、视频监视、报警等等）对人员的活动范围进行管理，„„。
而在出现特殊情况时，控制室也可能会有大量的领导和专业人员进入，形成临时的应急事件处理中心。
控制室的位置应该属于满足人员舒适度的空间内，而不是为设备而准备的空间内。
1.4.7操作室
对于经营性的信息机房，需要为外来的系统管理员提供对托管设备进行操作的操作室。
操作室内的外来系统管理员会对他们托管在信息机房内的主机、工作站、服务器、存储设备等等设备进行管理，由于他们只有在需要硬件安装和维护时才可能会进入无人工作的区域，因此他们也需要使用KVM系统、网管系统等等对设备进行管理和操作。
1.4.8电源室
摆放配电柜、UPS和电池的区域。
1.4.9油机室
安装柴油发电机、油箱和控制设备的区域，它有时会设置在远离信息机房的地方，有时会设在地下室或信息机房外的某个地方。
1.4.10钢瓶室
存放气体灭火钢瓶的房间。
由于大多数机房气体灭火系统采用的是有管网传输方式，因此需专设钢瓶室，以便集中保存气体灭火用的钢瓶。
1.4.11空调室
在许多信息机房内，紧密恒温恒湿空调安装在主机区、服务器区、网络区和其它区域内，不过有时也会将空调集中安装在空调室内，以方便管理。
1.4.12办公区
其中电源室、油机室、钢瓶室、空调室等等支持设备的工作区域应根据所用设备的特点设定它们的工作环境要求。
以上这些区域的描述并不是完全根据标准、规范，而是在建筑图纸上实际可能会出现的情况，因为实际情况往往会千差万别、绚丽多彩。
在这里介绍它们的目的只是为了便于综合布线系统的描述，而并不是想介绍它们各自独有的功能和讨论它们存在的价值。
1.5模块化结构
2综合布线系统在信息机房建设中的位置
在信息机房，综合布线在哪个位置？
下图以“天地墙、水风电”为主线，罗列了与综合布线相关的几个主要的组成部分。
图1综合布线在信息机房中的位置
由上图可见，综合布线系统并不属于信息机房最引入注目的部分，它只是穿梭在机柜之间、趴在天花上、躺在机柜下，默默无闻地传输着文件、数据、图像、视频等等那些近在咫尺、远在天边的各种信息。
尽管如此，综合布线系统在信息机房内仍然是非常受重视的，因为所有的信息传输都要通过综合布线系统展开。
基于这样一个位置，为了信息机房的健康、安全、稳定、高效，综合布线系统的设计人员在全面完成综合布线系统的同时，为其它系统做好连接，为其它系
统设法配合，为其它系统做出必要的妥协。
3信息机房综合布线系统的拓扑结构
在各国的信息机房标准中，信息机房综合布线系统的拓扑结构略有差异。
为了本文的描述方便，在此引用了2007年欧洲布线标准中的拓扑结构并进行了一定的变形。
要想查看专门介绍信息机房规范的文章，近几年来这类专业文章十分容易找到。
本文选用欧洲布线标准中的信息机房拓扑结构，是因为标准的建筑与建筑群综合布线系统的拓扑结构可以延续到信息机房内，这样便于使用常规的综合布线系统概念理解信息机房的布线系统结构。
事实上，各种信息机房的拓扑结构基本相同，无非是名词有所调整而已。
3.1欧洲布线标准中的信息机房的逻辑结构
根据欧洲最新的布线标准EN50173.5-2007，信息机房综合布线系统的拓扑结构可以由图2表示：
图2布线拓扑逻辑图
图符：
BD：
建筑物主配线架
CD：
建筑群主配线架
ENI：
外部网络接口，它可能位于建筑物的进线间、电信机房或网络区，是信息机房与外界信息传输的界面。
EO：
设备插座，它位于主机/服务器机柜内，为主机/服务器提供信息点。
FD：
楼层配线架
LDP：
本地配线点
MD：
信息机房主配线架，它位于网络区，为信息机房的核心配线架。
ZD：
区域配线架，它位于每排主机/服务器机柜的头部，一般称为网络头柜。
图中信息机房内的MD、ZD、EO属于信息机房的网络区、主机区和服务器区，FD、TO属于信息机房办公区内的配线架和信息点。
在图中，建筑群主配线架和建筑物主配线架可以同时安装在信息机房内，建筑群主配线架不属于信息机房的信息系统，仅仅享受着信息机房内优美环境的保护。
根据综合布线系统的标准定义，信息机房与建筑物主配线架之间的接口可以是在楼层配线架（FD），也可以是在建筑物主配线架（BD）或建筑群主配线架（CD）中，这取决于企业的规模和企业布线系统的总体结构。
3.2建筑物布线系统与信息机房布线系统拓扑结构的异同
根据国内外的标准和规范，商业大楼的综合布线系统与信息机房的综合布线系统的名词是不相同的，它们所代表的含义也有差异。
不过，如果逐一比较，还是可以采用大致的比较方式进行解释：
序号
布线各部分名称
办公大楼
信息机房（美标）
信息机房（欧标）
1
配线子系统
水平布线
区域配线子系统
2
干线子系统
主干布线
主配线子系统
3
（进线）
主干布线
外部网络配线子系统
4
工作区TO
设备配线区EDA
设备插座EO
5
设备间BD
主配线区MDA
主配线架MD
6
建筑物入口设施
进线室
外部网络接口ENI
7
管理
管理
管理
8
转接点CP
区域配线架ZDA
本地配线点LDP
9
楼层配线架FD
水平配线区域HAD
区域配线架ZD
表3.2名词符号对照表
由表1可以看出，只要掌握了综合布线的基本原理，同样能够做好信息机房的综合布线。
因为两者之间的差异仅仅在于所面对的对象不同而已，只要弄明白对象的特性，就可以规划出一套很好的布线系统。
3.3自用型信息机房的布线拓扑结构
图2所述的信息机房拓扑结构如果用于解释一个经营型的信息机房也许更为理想，因为经营型信息机房的部门仅仅是企业中的一个部门，它并不同时管理无盈利的企业综合布线系统（大楼综合布线系统），因此它与大楼布线系统的接口仅仅只是在楼层配线架FD或其它地方。
那么，面向企业自身应用的自用型信息机房有哪些不同？
从各设计院的商业
大楼综合布线系统的逻辑拓扑图看，往往形成的会是类似于图3的结构：
图3建筑物中的拓扑简图
如果将图2适当变形，以满足人们最为熟悉的布线结构，将出现图4的结构：
图4信息机房布线与建筑物布线并列的拓扑结构
图4的拓扑结构比较容易解释自用型信息机房与企业各楼层布线系统之间的关系。
根据图4的拓扑结构，各楼层的信息点经过楼层配线架后，将信息汇总到建筑物主配线架BD后，传递到信息机房内部布线系统中，在经过信息机房的信息汇总、分析和计算后，形成了向外发布的信息，而这些信息可以通过外部网络接口（ENI）传递到企业以外，也可以通过建筑物主配线架传递到指定的内部信息点上。
在这一过程中，信息机房内的信息点TO发挥了对信息机房管理的功能。
3.4混合型信息机房
在有些信息机房内，既有自用型信息机房的格局，又含有经营型信息机房的业务。
这种类型的信息机房可以根据它的各个组成部分的实际性质，选择相对比较事宜的设计方法。
3.5多信息机房时的拓扑结构
在同一栋建筑物内，可能会有多个信息机房，这时它们之间的拓扑结构将会出现比较复杂的关系：
3.5.1在一栋建筑物中出现2个经营型信息机房
曾经看到过这样的事：
有2个独立的经营型信息机房建在同一栋大楼中，其中一个位于2、3层，另一个位于11、12层。
这时，它们的布线逻辑结构应该都属于图2所示的结构。
3.5.2在一栋企业自建办公楼内各部门也拥有信息机房
如果在一个企业中有若干个信息机房（如：
某IT企业自建大楼时除建有公司级信息机房外，还建有9个分别归属于各部门的信息机房）。
有些调度大楼中的信息机房也会呈现出这样的结构。
这时，部门级的信息机房与主干之间的连接就可能属于图2的结构。
3.5.3在一栋政府办公大楼中拥有多种信息网络的信息机房
在地区级以上的政府办公大楼中，经常会看到楼内设有多个信息机房，除进线间、光电机房和电信机房外，还会拥有通信机房、外网信息机房、内网信息机房和涉密网信息机房。
除了通信机房掌管着大楼内的所有电话线以外，其它信息机房则呈现出相互独立的态势，彼此之间会有数据光缆连接，但更主要的还是建有通往电信业务经营者提供进线的机房（光电机房、电信机房）等。
因此它们的布线结构都可以认为是符合图4的拓扑结构。
当然各信息机房之间往往会铺设光缆，建立必要的信息传输通道。
3.6含有冗余的布线系统逻辑结构
信息机房内的主机、服务器、网络等设备往往都会采用冗余的解决方案，同样，对于线路也需要考虑是否冗余。
对于信息机房内的综合布线系统而言，冗余和备份是经常会遇到的需求。
在规划时，可以考虑两个层面上的冗余和备份：
Ø路径冗余和备份
根据EN50173.5-2007标准，综合布线系统的路径冗余可以参考图5构成：
图5信息机房布线系统的线路冗余结构示意图
根据图5，可以看出从服务器的端口开始，各层布线系统都可以形成冗余结构，它可以让信息通过不同的路由保证信息的及时和完整，它为网络系统冗余和信息系统冗余奠定了基础。
Ø多介质冗余和备份
在信息机房可以使用的布线线缆中，包含有双绞线和光缆，在光缆中又可以简单的分为多模光缆和单模光缆，这些不同的材质和缆线构成了多介质备份的基础。
为了防止信息系统中某一种接口发生故障，信息系统往往会采用多种介质同时使用的方式，确保系统能够稳定的工作。
其中最常见的是电口（双绞线）与光口（光缆）之间的备份、多模光纤与单模光纤之间的备份。
正因为这个原因，在服务器的网络模块中，往往会同时拥有2～4个电口和1个光口，以确保传输系统不会因其中某个模块、某根线缆发生故障而停止工作。
4服务器机柜内的信息点需求
服务器机柜位于EO之下，是摆放微机服务器的地方。
为了提供信息机房的利用率，同时简化机房的结构，现在的服务器大多是放在机柜内，并成排放置。
在服务器机柜内，少的时候可以是1台服务器，多个时候可以达到十几台甚至更多。
如果用类比的方式解释，服务器机柜就相当于工作区，它的信息点需求直接关系到设备插座（EO）和区域配线子系统的设计。
由于服务器并不是综合布线系统中的一部分，而是它所面对的服务对象，因此在这一部分将先通过服务器和网络设备的术语（电口、光口和KVM口）对服务对象进行分析，在下一部分中再将这些术语转换成综合布线系统的专业术语。
4.1电口、光口和KVM口简述
在布线规划时，有时也需要借助于其它专业的术语展开交流。
在这一部分，主要引入的术语是电口、光口和KVM口：
4.1.1电口
电口是服务器和网络中对RJ45等各种双绞线接口的统称，其原因是这些端口都使用电作为信息的承载介质，不过有时它也会包含同轴电缆端口。
通常电口可能使用百兆以太网、千兆以太网、万兆以太网或其它种类的传输协议。
4.1.2光口
光口是服务器和网络中对各种光纤端口的统称，从名称上就知道它是以光作为信息的承载介质的。
光口可能包含有从ST到SFF（小型化光纤连接器，以MTRJ和LC为主）的各种光纤接口，因此在布线施工后期配备光纤跳线时，需要核实光口的光纤接口种类，以免在布线配置时假定的光纤跳线种类与实际使用的要求多个服务器机柜成列放置不匹配（在布线设计时，一般难以确定网络和服务器光口的接口种类，在招标书和投标书中大多只能采用假定的方式。
只有在网络设备确定后才能真正确定光纤跳线的型号）。
4.1.3KVM口
KVM的中文名称是“主机共享系统”，在上世纪九十年代已经使用，但大量为人们所接受，还是在无人机房出现之后。
KVM是三种设备的缩写：
K：
键盘（keyboard）、V：
显示器（Video）、M：
鼠标（Mouse），KVM系统的作用是将电脑的键盘、显示和鼠标的管理权脱离电脑本身，集中到一个有管理员的地方集中管理，为此它的正文名称定为“主机共享系统）。
KVM系统有多种结构，最为简单的是本地管理方式，即安装一个2路、4路或8路的KVM主机，连接着周边的电脑，以达到节省空间的作用。
这种用法比较多的是在一些有人出入的计算机机房中，每个机柜内（4～6台服务器）安装一台这种小型的KVM主机。
下图摄于1998年。
每个机柜内安装了4台微机服务器（上、下各两台），中间安装了一套键盘、显示器和鼠标器，在显示器左边竖着的小盒子就是一台4路主机共享器。
管理者使用它可以分别管理每一台服务器。
可以想象：
如果不用这个小盒子，那机柜内的空间将只能摆放2台服务器。
简易的2路至8路的KVM控制器并不使用综合布线传输，在盒子上有着若干套键盘、显示器和鼠标接口，因此它不是本文所提及的KVM口。
联网型的KVM系统使用32路的控制器（典型构造，下同），一台控制器就可以管理32台计算机（包括微机、服务器、工作站和主机），还可以同时连接8台控制终端，允许8位系统管理员同时对这32台计算机进行管理，也可以通过多级级联方式，实现数千台计算机的集中管理。
对于联网型的KVM系统而言，从控制器通往计算机、通往控制终端的传输线都可以是水平双绞线，一般来说，5e类双绞线可以传输300米，6类双绞线可以传输1000米。
而控制器与控制器之间的传输线既可以使用双绞线也可以使用光缆。
普通的服务器机柜
在每一台计算机旁，需要配备一个KVM终端盒，它可以连接1根双绞线、1根键盘线、1根显示器线和1根鼠标器线。
因此在本文中所说的KVM口实际上是指这个KVM终端盒所提供的RJ45口（它也属于电口）。
4.2服务器机柜的排列方式
在信息机房中，服务器机柜和主机机柜是其中最关键的设备机柜，它们分别位于信息机房的服务器区和主机区。
通常这些机柜会成列放置。
如果摆放服务器机柜时，每列大多只安排10个（或少于10个）服务器机柜，每列的两端均为列头柜，其中一个是网络头柜，另一个是电源头柜。
其中网络头柜作为ZD（区域配线架），为各服务器机柜提供网络资源。
图6服务器机柜阵列示意图
4.3服务器机柜内的信息点数
由于大型、中型和小型计算机的规格和信息点数量是由主机设备决定的，布线设计师一般只是收集它们的信息点种类和数量，而不是对它们进行布线规划。
因此，在布线规划中主要讨论的信息点数量主要是来自服务器机柜。
在信息点数统计前，应该说明的是：
每种服务器终端网卡/网络刀片上自带的信息点数量都不会相同，因此在本文中只是选择了其中的典型值或常见值，在信息机房设计时应根据所选服务器（或有购买倾向的服务器）的技术参数进行实际的测算。
在服务器机柜中，服务器的种类大多有三种：
Ø将标准服务器放置在机柜内；
使用1U高度的机架式服务器固定在机柜内；
Ø使用3U以上的刀片式服务器组合后安装在机柜内；
对于这三种服务器结构，分别可以计算出每个机柜的信息点数量：
4.3.1安装标准服务器的机柜
最简单的服务器机柜是将台式电脑放置在机柜内的托板上。
其中，为了提高机柜的利用率，可以使用简易的主机共享器（KVM）将各台电脑的显示器、键盘和鼠标器减少到一套，也可以使用高档的主机共享器将显示器、键盘和鼠标器搬迁到主机房外
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