数据中心的概念.docx

1、数据中心的概念4.1.1数据中心的概念云计算宝典-技术与实践第4章新一代绿色数据中心，本章将揭开数据中心的神秘面纱，向读者介绍数据中心的基本概念、核心功能、管理和维护工作，以及新一代数据中心的需求和挑战。本节为大家介绍数据中心的概念。第4章 新一代绿色数据中心4.1 数据中心概述4.2 数据中心的设计和构建4.3 数据中心的管理和维护4.4 新一代数据中心的需求4.5 绿色数据中心4.6 小结对于大多数人来说，“数据中心”是个略带神秘色彩的地方，没有窗户的高墙，恒定的温度和湿度，排列整齐的机架，跳跃闪烁的指示灯，海量的数据在这里穿梭，关键的业务在这里运行，这一切都充满科幻的色彩。但实际上，数据

2、中心离我们每个普通人并没有那么遥远，甚至可以说是紧密相连的。当你在银行办理业务时，整个交易的流程都在银行的数据中心中完成。当你在互联网上冲浪搜索信息时，请求都被搜索引擎的数据中心接收、处理和返回。如果说信息是血液，网络是血管，那么数据中心就是最关键的心脏，是信息世界的核心所在。本章将揭开数据中心的神秘面纱，向读者介绍数据中心的基本概念、核心功能、管理和维护工作，以及新一代数据中心的需求和挑战。4.1数据中心概述4.1.1数据中心的概念数据中心是信息系统的中心，通过网络向企业或公众提供信息服务。具体来说，数据中心是在一幢建筑物内，以特定的业务应用中的各类数据为核心，依托IT技术，按照统一的标准，

3、建立数据处理、存储、传输、综合分析的一体化数据信息管理体系。信息系统为企业带来了业务流程的标准化和运营效率的提升，数据中心则为信息系统提供稳定、可靠的基础设施和运行环境，并保证可以方便地维护和管理信息系统。图4.1展示了数据中心的逻辑示意图。一个完整的数据中心在其建筑之中，由支撑系统、计算设备和业务信息系统这三个逻辑部分组成。支撑系统主要包括建筑、电力设备、环境调节设备、照明设备和监控设备，这些系统是保证上层计算机设备正常、安全运转的必要条件。计算设备主要包括服务器、存储设备、网络设备、通信设备等，这些设施支撑着上层的业务信息系统。业务信息系统是为企业或公众提供特定信息服务的软件系统，信息服务

4、的质量依赖于底层支撑系统和计算机设备的服务能力。只有整体统筹兼顾，才能保证数据中心的良好运行，为用户提供高质量、可信赖的服务。（点击查看大图）图4.1 数据中心逻辑示意图可见，数据中心的概念既包括物理的范畴，也包括数据和应用的范畴。数据中心容纳了支撑业务系统运行的基础设施，为其中的所有业务系统提供运营环境，并具有一套完整的运行、维护体系以保证业务系统高效、稳定、不间断地运行。4.1.2数据中心的发展过程早期的数据中心可以追溯到20世纪50年代，数据中心是存放大型主机的机房。当时的大型主机主要用于科学研究机构或国防军事领域，这些大型主机的主要器件以晶体管和电子管为主，占地面积大，价格也十分昂贵。

5、为了充分利用大型主机的资源，多个用户通过终端和网络连接到主机上来共享计算资源。20世纪70年代以后，随着大规模集成电路的快速发展，计算机价格迅速下降，性能也飞速提升。发展到20世纪80年代，计算机向微型机的方向不断演进，只要购买一台廉价的个人计算机，即可完成很多计算任务。在这一阶段，计算机的发展由集中走向分布，小型机房得到了快速的发展。进入到20世纪90年代，客户端/服务器的计算模式得到了广泛应用，用户安装客户端软件后，通过互联网或局域网与服务器相互配合完成计算任务。在这种计算模式中，数据中心存放服务器（个人计算机所占的比重超过了大型机）并提供服务。互联网将全球的计算机整合在一起，使得数据中心

6、的发展又从分布逐渐走向了集中。互联网的蓬勃发展掀起了建设数据中心的高潮，不但政府机构和金融电信等大型企业扩建自己的数据中心，中小企业也纷纷构建数据中心，提供协同办公、客户关系管理等信息服务系统以支持业务的发展。最近几年，网上银行、网上证券和娱乐资讯等网络服务逐渐普及，网络用户数量的不断攀升也促进了各种规模数据中心的涌现，数据中心的发展进入了鼎盛时期，数据中心的建设规模和服务器数量每年都在以惊人的速度增长。如今，飞速发展的信息服务和对IT系统的要求给数据中心带来了新的挑战。以往的企业数据中心往往只简单地追求计算力与性能，而当前的经济环境让企业更加注重数据中心的成本，绿色、节能、低碳的概念也逐渐深

7、入人心。新一代的绿色数据中心通过自动化的管理方式、虚拟化的资源整合方式，结合新的能源管理技术，来解决数据中心日益突出的管理复杂、能耗严重、成本增加及信息安全等方面的挑战，实现高效、节能、环保、易于管理的数据中心。4.1.3数据中心的分类与分级依据业务应用系统在规模类型，服务的对象，服务质量的要求等各方面的不同，数据中心的规模、配置也有很大的不同。数据中心按照服务的对象来分，可以分为企业数据中心和互联网数据中心。企业数据中心指由企业或机构构建并所有，服务于企业或机构自身业务的数据中心，它为企业、客户及合作伙伴提供数据处理、数据访问等信息服务。企业数据中心的服务器可以自己购买，也可以从电信级机房中

8、租用，运营维护的方式也很自由，既可以由企业内部的IT部门负责运营维护，也可外包给专业的IT公司运营维护。互联网数据中心由服务提供商所有，通过互联网向客户提供有偿信息服务。相对于企业数据中心来讲，互联网数据中心的服务对象更广，规模更大，设备与管理更为专业。长期以来，业界采用等级划分的方式来规划和评估数据中心的可用性和整体性能。采用这种方法可以明确设计者的设计意图，帮助决策者理解投资效果。美国Uptime Institute提出的等级分类系统已经被广泛采用，成为设计人员在规划数据中心时的重要参考依据。在该系统中，数据中心按照其可用性的不同，被分为四个等级（Tier）。第二等级（Tier ）被称为“

9、具冗余设备级”（Redundant Capacity Components SiteInfrastructure），该级别数据中心具有冗余设备，但是所有设备仍由一套线路系统相连通。第三等级（Tier ）被称为“可并行维护级”（Concurrently Maintainable SiteInfrastructure），该级别数据中心具有冗余设备，所有计算机设备都具备双电源并按照数据中心的建筑结构合理安装。此外，Tier III要求数据中心拥有多套线路系统，任何时刻只有一套线路被使用。第四等级（Tier ）被称为“容错级”（Fault Tolerant Site Infrastructure），该

10、级别数据中心具有多重的、独立的、物理上相互分隔的冗余设备，所有计算机设备都具备双电源并按照数据中心的建筑结构合理安装。此外，Tier IV要求数据中心拥有动态分布的多套线路系统来同时连通计算机设备。可见，随着等级的提高，数据中心具有了更强的可用性和整体性能。目前，已落成的数据中心在进行升级改造时都在力争达到Tier IV的要求。而面向云计算的下一代数据中心在设计时更是以Tier IV作为建设的标准。4.2数据中心的设计和构建数据中心的设计和构建是一项系统工程，相关人员需要相互协作来完成总体设计、建筑和基础设施的构建，以及软硬件的采购和上线。本节将为读者介绍这些工作和相关的流程。4.2.1总体设

11、计数据中心的设计是一个系统、复杂、迭代的过程。数据中心设计者要在特定预算的情况下，让数据中心能够满足公司现有及将来不断增长的业务需求。数据中心的设计过程需要各类参与者不断地协商，平衡多方面的因素，比如在预算的限制和数据中心的性能间进行平衡。通常情况下，设计阶段决定了落成后数据中心的质量。合理的评估规划、全面周详的设计是构建数据中心关键的第一步。从20世纪60年代初开始，世界各地的工程人员在构建数据中心的过程中不断总结，形成了系统的数据中心建设标准，如我国的国家标准电子信息系统机房设计规范（GB50174-2008）和美国的数据中心电信基础设施标准（TIA-942）。这些标准为数据中心的设计，尤

12、其是建筑、机电、通风等基础设施的规划提供了基本的依据。除了有标准可以依据，设计人员还可以参考以往工程中积累下来的实践经验，以现实需求为基础，合理运用新技术，提高数据中心的管理效率和整体性能。建设数据中心的目标是为了满足企业信息化建设中的各项信息服务的需求，为它们提供高性能、高可用、高可扩展的安全的基础设施及软件平台。建设数据中心包括建设机房环境，为数据中心提供可靠、易用的电力、环境控制、消防等辅助配套设施，提供高效的网络环境，构建高效、稳定的服务器系统，存储系统，并建立安全体系和灾备系统。构建数据中心需要遵守一些核心设计理念，遵守这些理念可以使得数据中心的设计清晰、高效、有条理。简单的理念要求

13、设计容易被理解和验证；灵活的理念保证数据中心能不断适应新的需求；可扩展的理念使数据中心系统机构和设备易于扩展，能够随着业务的增长而扩大；模块化的理念是将复杂的工程分解为若干个小规模任务，使设计工作可控而易管理；标准化的理念要求采用先进成熟的技术和设计规范，保证能够适应信息技术的发展趋势；经济性的理念要求选用性价比高的设备，系统可以方便地升级，充分利用原有投资。4.2.2建筑的设计与构建构建一个数据中心有多种方式，究竟采用什么方式取决于企业的发展战略和预算。租用机房对于资金较少的公司是一个不错的选择，这样可以节省建设机房及管理维护数据中心的成本。对于需要拥有独立数据中心的企业，可以选择利用现有的

14、建筑构建数据中心或者设计修建一个新的建筑作为数据中心。数据中心的建筑在安全、高度和承重方面都有严格的标准，无论是利用现有的建筑还是修建新的建筑都需要考虑数据中心构建标准。构建数据中心，面临的第一个问题就是选址。选址要综合考虑多种因素，包括公司发展战略、预算、运营成本和安全等诸多因素，其中通信、电力和地理位置是选址的三个主要考虑因素。光纤通信技术的发展解决了信息的长距离、高带宽快速传递的问题，因此，数据中心的选址不存在服务半径的问题，只要能够方便地接入主干通信网，即可向全球提供服务。电力供应是构建数据中心需要考虑的另一个因素，数据中心所在位置必须能够提供充足、稳定的电力供应，并且电力成本足够低，

15、因为电力是数据中心长期运营成本中的一大笔开销。为了提供可靠、稳定的服务，数据中心对可靠性和可用性都有严格的要求，所以选择地理位置的时候，安全是必须考虑的因素，应该尽量远离核电站、化工厂、飞机场、通信基站、军事目标和自然灾害频发的地带。其次，构建数据中心需要考虑建筑要求，包括建筑的规模、布局、高度、地板的承重能力和室内布局等。数据中心可以小到一个房间，大到一层楼甚至是整幢楼房。数据中心的规模取决于企业的需求和预算，这直接关系到能承载多少服务器，以及将来可以扩展到多大的规模。从土建角度来讲，数据中心楼板的承重要求高于普通建筑，因为数据中心的服务器一般比较密集，大型机柜、网络设备的重量大于普通的家具

16、和办公设备。因此在设计建筑的承重能力时需要综合考虑数据中心的容量，包括服务器的数量、制冷设备等相关辅助设备的数量。数据中心对楼层的高度也有要求，设计时需要计算铺设地板和安装吊顶以后的净高。因为一般数据中心都采用下进线方式，地板下要覆设走线槽和通风通道，所以地板净高至少需要3050厘米；而房顶吊顶中要留足灯具和消防设备暗埋高度，这样房间的净高至少累计减少7080厘米，普通楼房的高度在机房装修后会显得较低，也不利于设备的安装。所以数据中心的房间净高度最好在3.3米以上。布局的设计要考虑到各个房间的大小、分布、面积和功能等，比如要考虑如何设置配线间、服务器存放区域和管理员房间等。良好的布局能够提高制冷效率，降低制冷成本。此外，数据中心对室内环境要求较高，许多设备对温度、湿度和灰尘都有特定的要求，通常要避免室内设有窗户，要在屋顶布置照明、防火、安全监控等设施。数据中