淺談模塊化機房的建設

陳文彬

（廣州市公安局天河區(qū)分局指揮中心，廣東 廣州510030）

1 什么是模塊化機房

滿足未來的云計算、虛擬化、刀片式服務器等高密低耗、快速部署、靈活擴展的需求，減少占地面積，有效提高數據中心的工作效率，滿足300m2以下數據機房快速部署的需求，這就是模塊化數據中心機房。如圖1所示。模塊化數據中心是一套完整的數據中心解決方案，集機柜、配電、制冷、監(jiān)控、綜合布線、照明、環(huán)境、消防、可視化等系統(tǒng)于一體，實現了供電、制冷和管理組件的無縫集成，使模塊化數據中心實現智能、高效的運行。

圖1 模塊化數據中心機房

2 模塊式機房建設背景

在2017年天河區(qū)公安工作會議上，副區(qū)長、分局長劉武彬對公安工作進行了全面部署，指出分局要立足全市排頭兵、全省走前列、全國第一梯隊的發(fā)展定位，全面推進智慧新警務工作的開展。分局2008年建設了一個40m2的數據機房?，F在機房的專用空調、UPS電源等設備存在老化、故障等情況，功能不能滿足日益增長的信息化建設要求。為了分局的數據中心機房的可擴展性和歸一性，支撐現階段所有智慧新警務業(yè)務系統(tǒng)，按照高規(guī)格進行建設，能滿足未來十年分局的信息化建設需求，提出分局數據中心模塊化機房的建設要求：按照B級電子信息機房的標準進行建設，是分局信息系統(tǒng)的應用中心和數據服務中心，集計算機技術、通信技術為一體的智能化數據中心。如圖2所示。

圖2 B級標準的電子信息機房

3 選建模塊化機房的原因

模塊化機房建設模式相對于傳統(tǒng)機房建設模式具備更多優(yōu)勢，在滿足機房業(yè)務需求的同時更為便捷和易維護。

3.1 傳統(tǒng)機房建設面臨的問題

3.1.1 建設周期長

傳統(tǒng)機房建設周期根據項目建設的實際情況，通常將機房的基本建設周期細分為決策階段、實施準備階段、實施階段和具體建設竣工階段，整個建設周期大約400天。

3.1.2 擴展性差

擴展能力對于適應性就十分重要了，基于對未來業(yè)務需求的分析，根據最壞的情況來規(guī)劃系統(tǒng)容量，不管怎么樣都無力預見3至4年以后的情形，極有可能造成過度建設。

3.1.3 能耗高

巨大的電力損耗，機房日常的運行需要大量的電力，傳統(tǒng)建設沒有很好地考慮用電、制冷、氣流管理的問題，很多傳統(tǒng)機房的數據中心能源效率指標偏高，因此采用常規(guī)意義下可靠性較高的環(huán)境動力設備，但這些設備往往效率較低，傳統(tǒng)機房的PUE都在2.0以上甚至更高，這意味著傳統(tǒng)機房所使用的能源約有一半消耗在IT負載上，另一半消耗在包括電源設備、冷卻設備和照明設施在內的基礎設施上。

3.1.4 機房運維難度大

IT運維正面臨諸多問題，深陷服務質量低下的困境而無法自拔；粗放式運維，資源臺帳不清；運維人員交替，運維人員并不了解所有IT資源，管理更無從談起；缺乏統(tǒng)一的服務接口，故障響應和故障處理跟蹤出現混亂；系統(tǒng)運維優(yōu)化需要IT人員積累大量的數據和報表進而得出結論，而日常的IT運維管理難以有效統(tǒng)計這些數據。

3.2 模塊化機房的優(yōu)勢

3.2.1 快速部署

模塊化機房加快規(guī)劃與設計速度，可根據設計目標以合理的方式配置系統(tǒng)結構，微模塊的定制批量生產可以實現快速生產制造，因而提高了交付時間；標準化的連接方式可減少現場配置與連接的工作量，加快部署速度；微模塊機房建設周期可大大縮短，微模塊建設周期大約150天。

3.2.2 方便擴展

采用微模塊的架構，數據中心可以逐步增加，標準化的模塊依據建設資金、設備規(guī)模逐步實施，從單個微模塊到多個微模塊進行建設。大型數據中心的任何大小的IT空間的配置可達到最佳狀態(tài)，大大降低數據中心在使用壽命期間的成本。

3.2.3 標準模塊穩(wěn)定可靠

模塊化機房采用模塊化、標準化和高整合設計，使得整個系統(tǒng)穩(wěn)定度高。同時，模塊化機房可依據IT設備的實際需求，在電力方案上提供N、N+1、2N等配置方案，滿足TIA-942最高Tier4水平。

3.2.4 綠色節(jié)能

模塊化機房在使用壽命期間的電力成本是總擁有成本TCO（Total Cost of Ownership）中最大的一項，相比傳統(tǒng)機房，模塊化機房總制冷效率提升12%以上，結合水冷系統(tǒng)、自然冷卻系統(tǒng)，PUE可降至1.5以下。

3.2.5 智能管理、高效運營

智能的管理系統(tǒng)能夠節(jié)能降耗，實現數據機房多層級、精細化能耗管理，通過多種報表精確定位能源額外損耗點，基于大數據分析，輸出節(jié)能優(yōu)化方案，構建綠色數據機房。最佳資產管理是對于全網資產的生命周期進行管理實現資產信息的閉環(huán)管理，保證數據及時刷新，及時管理。同時可以制定資產維護計劃，在維護計劃內實現主動預警，同時可動態(tài)調整維護計劃，按照當前實際情況輸出優(yōu)化方案，構建最佳資產管理功能。

4 模塊化機房基本構造

經過調研分析，選建的模塊化機房主要采用密閉冷通道，基本結構主要有以下要求：

4.1 冷通道上部頂蓋應采用平頂結構，比機柜頂部高350mm，整體采用柵格設計。

4.2 封閉冷通道單元采用模塊式設計，安裝機柜正面的頂部，每個單元均能獨立安裝，以≥25mm柵格方式布置安裝支架上的安裝孔。

4.3 通道門應采用全自動鋼化玻璃門的方式，需配置權限門禁系統(tǒng)。通道門應使用鋼化玻璃，透光度達到85%以上，安裝緩沖密閉裝置，提供較好防護。門與機架間的密合度嚴密，有效遏制氣流。冷通道進門地面上不得有導軌等阻礙安裝設備小車進出。

4.4 冷通道所有鋼制零部件采用優(yōu)質冷軋鋼板，材料厚度不低于1.5mm，天窗和觀察窗采用厚度不低于5mm附膜鋼化玻璃，透光度應不低于85%，所使用的玻璃材料應符合《建筑用安全玻璃》（GB 15763.2-2005）國家標準。

4.5 合理設計的走線空間，骨架與天窗、骨架與機柜配合嚴密，無空隙泄漏，不透光，全密閉處理，有效遏制冷通道內的氣體組織；白色LED節(jié)能照明，冷光源照度應符合GB50174-2008標準相關要求；冷光源與機柜或天窗對應內嵌式45°傾斜安裝（不允許直接外露），照明開關位于通道兩側門外，采用雙聯雙控開關，兩側均可實現對照明的控制。

4.6 智能管理架構，數據中心采用3D可視化管理是創(chuàng)新的IT管理手段，通過機房、設備的三維仿真，提供直觀、實時、高效的可視化監(jiān)控系統(tǒng)界面，利用可視化技術建立與實際機房完全一致的3D虛擬環(huán)境，對資產、機房環(huán)境、網絡設備、服務器性能、空間容量等信息進行實時監(jiān)控，并通過可視化的方式實時反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)和報警信息。如圖3所示。

圖3 智能管理架構

5 結束語

綜上所述，模塊化的建設模式比傳統(tǒng)建設模式具備了更多優(yōu)勢，在滿足數據中心業(yè)務需求的同時創(chuàng)造更多價值，成為未來數據中心建設模式的新標準和方向標。