基于AHP法的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證體系構(gòu)建研究

陳鳴飛，張學(xué)斌，羅海亮，孫麗玫，康科武

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京100080）

1 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、云計算等信息技術(shù)的快速發(fā)展，以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)幾何級增長，全球數(shù)據(jù)總量預(yù)計將從2016 年的16.1ZB 增長到2025 年的163ZB（約合1.80×1014GB），10 年時間10 倍的增長，復(fù)合增長率為26%。作為新基建之一的數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目，其概念不斷外延，相對于以前單指互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC），目前的數(shù)據(jù)中心以數(shù)據(jù)為基本管理對象，融合IDC、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)于一身，成為集數(shù)據(jù)、算力、算法三大要素于一體的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。隨著云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的落地，IDC的發(fā)展由普通服務(wù)器機(jī)房向以數(shù)據(jù)管理為基本管理對象，集IDC、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)的大型、超大型數(shù)據(jù)中心演進(jìn)。大型、超大型數(shù)據(jù)中心對其基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性也提出了越來越高的要求，高可靠性意味著將給數(shù)據(jù)中心擁有者帶來更多的商業(yè)機(jī)會。但如何全面、準(zhǔn)確地評估一個數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和可用性一直是業(yè)內(nèi)面臨的重大難題。本文利用多屬性決策中的AHP 法構(gòu)建一套適用于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可靠性和可用性全面評價的認(rèn)證體系。

2 認(rèn)證等級

目前，國內(nèi)外已有多個協(xié)會、認(rèn)證機(jī)構(gòu)及企業(yè)對數(shù)據(jù)中心等級進(jìn)行定義和劃分，詳見表1。其中，國外以Uptime Institute的Data Center Site Infrastructure Tier Standard[1]和美國電信產(chǎn)業(yè)協(xié)會TIA-942-A—2014《數(shù)據(jù)中心的電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》[2]為主流的劃分依據(jù)。國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心等級劃分主要依據(jù)GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》和GB/T 2887—2011《計算機(jī)場地通用規(guī)范》。同時，國內(nèi)3 大運(yùn)營商在其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)自身的需求也提出了不同的分級模式。上述分級中，除了Uptime Institute 機(jī)構(gòu)提出的分級用于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證外，其他機(jī)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)的分級大多數(shù)從設(shè)計或者建設(shè)角度制定。

國外較為流行的認(rèn)證等級由Uptime Institute 制定，國內(nèi)則更多地采用國GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》的等級作為目標(biāo)認(rèn)證等級[3]。而國內(nèi)運(yùn)營商在結(jié)合客戶需求的情況下制定了各自數(shù)據(jù)中心建設(shè)分級的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并以此作為內(nèi)部認(rèn)證評價的等級依據(jù)（見表1）。因此，對于數(shù)據(jù)中心場地基礎(chǔ)設(shè)施的認(rèn)證而言，實(shí)施者首先需要明確認(rèn)證對象所采用的目標(biāo)認(rèn)證等級。

表1 國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心等級的定義（或劃分）

3 認(rèn)證指標(biāo)體系

GB/T 2900.13—2008《電工術(shù)語 可信性與服務(wù)質(zhì)量》[6]規(guī)定，可靠性被定義為：產(chǎn)品在給定的條件下和給定的時間區(qū)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，在有些應(yīng)用中對于可靠性采用適合的度量予以定量化并用概率表示，這一概率被稱為可靠度。因此，可靠性也被理解為是產(chǎn)品或系統(tǒng)在特定的時間和條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。相應(yīng)地，可用性則被定義為：在所要求的外部資源得到提供的情況下，產(chǎn)品或系統(tǒng)在給定的條件下，在給定的時刻或?qū)嶋H區(qū)間內(nèi)處于能完成要求的功能狀態(tài)的能力。因此，可用性可被理解為，在某個考察時間，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的概率或時間占有率期望值，是產(chǎn)品或系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和維護(hù)支持性的綜合特性。

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證是針對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可靠性和可用性的綜合評定，顯然認(rèn)證指標(biāo)體系應(yīng)涵蓋所有與認(rèn)證目標(biāo)匹配的認(rèn)證項和指標(biāo)項。認(rèn)證項可按現(xiàn)有國標(biāo)、行標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)據(jù)中心技術(shù)要求歸類的維度進(jìn)行定義和劃分，如可分為選址、給水排水、通信管網(wǎng)要求、環(huán)境要求、電子信息設(shè)備供電電源質(zhì)量要求、建筑與結(jié)構(gòu)、布線要求、空氣調(diào)節(jié)、電氣技術(shù)、智能化系統(tǒng)、消防等認(rèn)證項目。每一個認(rèn)證項目將包含數(shù)個或數(shù)十個與認(rèn)證項直接相關(guān)的指標(biāo)項。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性與可用性的保障情況依據(jù)不同的指標(biāo)項有所區(qū)別?；诖?，本文建立了認(rèn)證項-指標(biāo)項二層次的認(rèn)證指標(biāo)體系，并對于認(rèn)證項中的指標(biāo)進(jìn)一步分為主控指標(biāo)項和非主控指標(biāo)項，見圖1。其中，主控項指標(biāo)體系依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)法規(guī)以及分散在國標(biāo)、行標(biāo)、地標(biāo)里的強(qiáng)制性條款建立，屬于不可偏離項，即某一主控指標(biāo)無法達(dá)到，意味著該數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施可靠性無法達(dá)到相應(yīng)的認(rèn)證等級要求。非主控指標(biāo)體系依據(jù)現(xiàn)有國標(biāo)、行標(biāo)等推薦性條款和行業(yè)慣例做法等建立，屬于可偏離項，即部分非主控項偏離不影響該數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性，但將在一定程度上影響其實(shí)用性。

圖1 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證指標(biāo)體系架構(gòu)圖

4 認(rèn)證評價方法

在對特定認(rèn)證等級的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證中，所有主控指標(biāo)不可偏離，需100%滿足。對于非主控指標(biāo)，屬于可偏離項，適宜采用評分式認(rèn)證。不同的非主控指標(biāo)，對認(rèn)證目標(biāo)的影響存在不同程度的差異，因此，權(quán)重賦值也會不同。本文利用多屬性決策中的AHP 法（層次分析法），對非主控項目指標(biāo)的評價體系進(jìn)行理論構(gòu)建。

AHP 法是美國運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty 教授提出的一種多方案或多目標(biāo)定性與定量相結(jié)合的決策分析方法[7，8]，層次模型見圖2。

圖2 AHP法層次模型

AHP 法的一般步驟依次為：建立層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造成對比較矩陣、一致性檢驗。結(jié)合非主控項的指標(biāo)評價體系，建立本非主控項指標(biāo)評價體系的層次結(jié)構(gòu)模型見圖3。

圖3 結(jié)構(gòu)層次模型

然后，通過數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)內(nèi)權(quán)威咨詢設(shè)計專家組成的論證會，兩兩比較確定標(biāo)度的方式（見表2）可分別建立數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證項準(zhǔn)則層的比較矩陣（見圖4）和評價指標(biāo)層的比較矩陣（見圖5），其中指標(biāo)層以“選址”認(rèn)證項為例，具體包含評價指標(biāo)C1、C2、……。

圖4 認(rèn)證項準(zhǔn)則層比較矩陣

圖5 指標(biāo)項方案層比較矩陣

表2 層次分析法兩兩對比標(biāo)度

通過計算，可分別得到認(rèn)證項的特征值向量[見式（1）]和指標(biāo)項的特征向量[見式（2）]：

式中，α、β、θ 為標(biāo)準(zhǔn)層權(quán)重；γ1、γ2為指標(biāo)層權(quán)重。經(jīng)一致性驗證后，方可建立非主控項指標(biāo)量化分值表，詳見表3。其中最后一列分值即為每一項評價指標(biāo)的賦值。

表3 非主控項指標(biāo)量化分值表

5 認(rèn)證評價實(shí)施

對于主控項指標(biāo)而言，因其為不可偏離項，故要求必須100%滿足。因此，在具體實(shí)施的時候，采用先主控項檢查，待主控項檢查全部通過以后，再進(jìn)入非主控項的評價，實(shí)施流程詳見圖6。基于上述理念，可以進(jìn)一步建立主控項和非主控項目檢查評價表，見表4 和表5。

圖4 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證實(shí)施流程示意

表4 主控項指標(biāo)檢查表

表5 非主控項指標(biāo)檢查表

對于非主控項指標(biāo)而言，因其作為可偏離項，但偏離度不能過大，否則就失去了評價初衷，因此，對于非主控項指標(biāo)的最大偏離度應(yīng)該予以控制。評價實(shí)踐中，可通過實(shí)際調(diào)研和專家問卷等方式建立非主控項的最大偏離度，即應(yīng)達(dá)到的最低評價分值，見表6。

表6 非主控項認(rèn)證評價最低分值表

6 非主控項指標(biāo)的量化計算示例

基于AHP 法通過兩兩比較確定標(biāo)度的方式分別建立數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證項準(zhǔn)則層的比較矩陣。本文征詢業(yè)內(nèi)3 位知名專家對于準(zhǔn)則層的指標(biāo)在認(rèn)證中的重要性進(jìn)行兩兩比對，從而計算得到如表7 的準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重系數(shù)。

表7 準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重圖

在此基礎(chǔ)上，本文選用GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》A 級數(shù)據(jù)中心評價指標(biāo)作為示例，量化計算得到國標(biāo)A級非主控項評價指標(biāo)分值，見表8。

表8 國標(biāo)A級非主控項指標(biāo)分值

續(xù)表

7 結(jié)論

本文提出了由主控項和非主控項相結(jié)合的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上利用AHP 法構(gòu)建了一套適用于上述認(rèn)證指標(biāo)體系的綜合認(rèn)證評價方法，并對GB 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》中的A 級指標(biāo)項進(jìn)行了量化計算。運(yùn)用本文的研究成果，可構(gòu)建不同數(shù)據(jù)中心等級標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)體系，為數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的認(rèn)證工作提供一套較為通用、科學(xué)、合理的評價方法。