IDC数据中心机房建设分析

IDC数据中心机房建设分析

毛坤

深圳市中兴通讯技术服务有限责任公司

摘要：本文将通过分析IDE数据中心机房的建设原则，结合IDC数据中心机房项目的建设要求，对其具体建设进行研究，以供参考。

关键词：IDC；数据中心；机房；建设

一、IDE数据中心机房的建设原则

1.可靠性

数据中心拥有大量冗余系统来确保能够提供可靠的、不间断的服务。如冗余的物理光纤以确保至Internet的联接，关键网络设备的备份，多重冗余的服务器供电系统等。以服务器供电为例，整个机房为双路的高压供电，另有后备的柴油发电机，而每台服务器都由不间断电源（UPS）供电。同时，温、湿度、洁净度、照明等机房环境保持在国家规范的要求范围内。

2.增值性

IDC运营管理的成功是IDC成功的一个标志。作为一个先进的数据中心的网络方案，应该提供多种优化的可管理信息；可以支持多厂家产品，同时可以灵活地授权和定义。每周7天24小时不间断的网络监控、技术服务与支持，标准监控程序每隔5分钟会检测网络联接状况，出现问题立即告警并及时通知用户。控制中心同时提供恒温、恒湿的机房环境，自动防火告警等服务。应具备为入驻公司提供从窄带接入、宽带接入、服务器托管与租用服务，到为用户提供网站策划、建设、营销，提供网站流量统计，网站搜索引擎租用等一揽子解决方案服务。

二、IDC数据中心机房项目规划与建设的基本要求

IDC数据中心机房建设作为一项网络服务设施建设项目，由于具体规划与建设中不仅需要进行大量设备布置设计，而且数据中心的数据集中度较高，对数据反应速度的要求较快，导致IDC数据中心运行中会存在较大的功率损耗，并产生较大的发热量。因此，为满足IDC数据中心机房运行的各项温湿度环境条件要求，需要在机房规划与建设中合理设置和控制其温湿度环境条件，同时根据IDC数据业务需求，从广域互联网技术应用与局域网设置、IDC网络增值业务实现等方面，准确把握和控制其机房建设的基本要求，以确保IDC数据中心机房项目的建设质量和效果。

1.IDC数据中心机房建设的广域互联网技术要求

在进行IDC数据中心机房建设中，根据IDC数据业务及其运营商情况不同，对其网络设备的配置与网络建设存在区别。其中，对国家与省级的IDC运营商，网络设备为共享状态，且对网络出口可以进行共享，因此对IDC数据出口的链路带宽利用率需要维持在网络运营高峰时段低于70%的标准，需要采用分担负载方式进行网络运营支持。对市级IDC数据中心机房的建设，IDC数据中心要求和省级网络或者是直辖市地域网进行连接，对其每天运营高峰时段的平均带宽利用率需要控制在80%以下。此外，对不同级别的IDC运营商及其IDC数据中心机房建设中，具体的网络链路带宽建设需要根据实际业务情况预测以及网络现状、所承载的业务类型、流量预测等情况进行综合确定，以确保其满足有关建设规定和要求。

2.IDC局域网设置的具体技术要求表现

进行IDC数据中心机房局域网设置，需要按照分层设计原则进行布置，通常将其划分为Internet接入层、核心层及分布层等不同结构层次，其中，通过Internet与其他数据中心相互接入，并负责与NSP或其他数据中心的交换路由信息，从而为IDC数据中心局域网中拒绝服务内容提供有关保护。在IDC数据中心局域网的Internet接入层中设置有2台路由器，能够通过高速链路连接上游连接点路由器，在有关路由器协议支持下实现流量分担与调整功能。这种网络接入方式能够有效减少路由器运行使用的故障，并能够实现故障路由器向正常工作路由器的自动切换支持。此外，IDC数据中心局域网的核心层结构中主要有2台三层交换机，在网络运营中处于工作状态，且能够互为备份，在实现IDC数据中心机房的高强度数据交换保障和支持方面具有显著效果。IDC数据中心机房的局域网分布层中包含具有多个端口的交换机设备，且其分布层需要采用GE与FE方式进行连接，以最大程度地保障IDC数据中心机房的数据交换能力。

3.DC数据中心机房建设的能耗构成及分析

PUE的计算公式为数据中心总耗电量与IT设备耗电量的比值。要降低数据中心的PUE值，首先必须对数据中心的能耗构成进行分析。数据中心能耗主要包括IT设备能耗、供配电系统能耗、制冷系统能耗、照明及其它能耗。

PUE计算公式可改写为：

PUE=（PIT+P制冷+P供配电+P其它）/PIT

关于数据中心能耗构成的比例，国内外很多企业和学者都做了大量的调查与研究，虽然研究结果中各部分占比不尽相同，但能耗构成因素及排序基本相同。在一个PUE约为2的传统的数据中心总能耗中，IT设备能耗占比最高，约为50%；其次是制冷系统能耗，约占35%；再次是供配电系统能耗，约占10%，其中最主要的是UPS设备的能耗，次之是变压器设备的能耗；最后是照明及其他能耗，约占5%。这里的其他能耗主要包括：安防设备、消防设备、电梯、传感器以及数据中心管理系统的能耗等。不同数据中心即使PUE值相同，能耗占比也不同，上述数字仅供参考。

根据数据中心能耗构成和PUE的计算公式，降低数据中心制冷系统的能耗，对降低PUE值最有效。因此，数据中心的节能措施主要围绕降低制冷系统的能耗开展。传统数据中心采用的风冷制冷方式是最耗电的运行方式。近十年来新建数据中心基本上都采用水冷式的机房空调系统，能耗比风冷系统低。大幅降低数据中心PUE的有效措施是采用自然冷却方式，最理想的是完全不采用消耗电能的机械制冷方式，例如引入室外空气配合蒸发冷却进行制冷。要实现这种方式，一方面数据中心需要选址建设在温度较低的寒冷地区；另一方面，可适当提高机房运行温度，最大程度地利用室外空气进行自然冷却。

若要大幅降低PUE值，需要采用特殊的架构和技术。极低PUE值的数据中心一般具有如下部分或者全部的特征:

（1）采用各种自然冷却技术，不使用或者较少使用机械制冷。这样数据中心总能耗中占比最高的制冷系统能耗大幅降低。

（2）采用市电直供技术。由于没有UPS设备，供配电系统能耗中占比最高的UPS设备能耗就没有了，从而使PUE计算公式中分子部分的数据中心总能耗降低。

（3）该数据中心为低等级数据中心，供配电系统和制冷系统部分或者全部采用无容错或无冗余设计。这样，供配电设备和制冷设备数量大幅减少，大大降低数据中心总能耗中的供配电系统能耗和制冷系统能耗，使得PUE值大幅降低。

（4）该数据中心为小型数据中心，如腾讯的T-block预制集装箱式数据中心。一方面，变压器设备能耗不计算在供配电系统能耗中；另一方面，小型数据中心无电梯、安防设备和总控中心等，进一步大幅降低数据中心总能耗中的其他能耗。

（5）采用太阳能、风能等可再生能源，且在计算PUE时未将可再生能源能耗计算入分子部分的数据中心总能耗。这样，若可再生能源用于完全驱动数据中心的制冷系统，在计算PUE时，分子部分中占比最高的制冷系统能耗为零。这种计算方法与国外业界公认的可再生能源的能耗必须计算入数据中心总能耗的要求相违背。

（6）该数据中心采用浸没式液冷等新型冷却方式，不使用传统机械制冷方式。因此，计算PUE时，分子部分的制冷系统能耗趋于零。

结语

作为提供主机、网络资源及相关增值服务的IDC数据中心机房，最为关键的就是要保障机房具备安全可靠的运行环境，所以在具体建设过程中，应对每一部分规划设计进行充分考虑。在数据中心日常运行中，可以按照统一的标准实事求是地进行PUE相关参数的采集和计算，找到自身PUE升高或者降低的原因，采取多种措施进行节能，并在保证安全性的前提下，通过对机房环境支撑系统、各类设备进行定期检测、维护和保养，保障机房设备运行稳定，延长设备生命周期，降低故障率，为整个机房运行的安全稳定提供充分保障。

参考文献：

[1]李华魁.简谈IDC机房规划发展与实施[J].电信快报,2017(2):39-42.