互聯(lián)網(wǎng)IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)探討

左鵬 高峰

【摘要】伴隨我國的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們生活的重要組成部分，無論是信息檢索、休閑娛樂還是網(wǎng)上購物，互聯(lián)網(wǎng)都為人們提供了一個(gè)豐富多彩的世界。從我國IT行業(yè)的情況來看，目前在設(shè)備耗電、空調(diào)制冷等方面投入了大量資金，另一方面，IDC的機(jī)房在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中也不得不花費(fèi)巨額資金，兩者的結(jié)合給企業(yè)帶來了很大的經(jīng)濟(jì)壓力，對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響。在本文中，我們將實(shí)施IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房整體規(guī)劃和模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房、綜合布線、網(wǎng)絡(luò)寬帶、電源配置、空調(diào)規(guī)劃進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，打造一個(gè)有效的數(shù)據(jù)中心，支持IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)營。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng);IDC數(shù)據(jù);中心機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì);建設(shè)探討

中圖分類號(hào)：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.06.023

IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）為社會(huì)各行業(yè)提供信息服務(wù)平臺(tái)，運(yùn)營商不僅會(huì)從IDC機(jī)房中受益匪淺，而且需要投入大量資金在設(shè)計(jì)和建設(shè)問題中。具體施工，首先要考慮IDC設(shè)備，如機(jī)架地板、發(fā)電機(jī)組等基礎(chǔ)設(shè)備。實(shí)際情況下，運(yùn)營商如果在這些基礎(chǔ)設(shè)施上投入更多，效果會(huì)更好，但相對(duì)的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)下降。近年來，IDC的運(yùn)營成本越來越高，而且還在逐年增加。從當(dāng)前的情況來看，IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)周期長、投資大、能耗高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠合理。為了改善這種情況，需要進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)查，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，提高IDC機(jī)房經(jīng)濟(jì)效益。因此，在進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和規(guī)劃時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行電源設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。機(jī)房必須合理設(shè)計(jì)，以滿足IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房的基本操作要求。

1. IDC 機(jī)房基礎(chǔ)建設(shè)的基本原則

1.1 安全性原則

安全原則是比較注重IDC機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程的原則。機(jī)房的建設(shè)過程需要及時(shí)采取措施避免這些危險(xiǎn)因素，認(rèn)真考慮各種軟硬件的安全隱患和有效的處理措施。首先，必須全面落實(shí)多層次的軟硬件安全體系，特別是網(wǎng)絡(luò)安全?？梢栽谙鄳?yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上設(shè)置相應(yīng)的安全密碼，例如加密密鑰，進(jìn)行操作，確保網(wǎng)絡(luò)安全。硬件安全需要機(jī)房管理員和主管對(duì)硬件進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，避免硬件損壞。

1.2 大容量擴(kuò)展原則

眾所周知，根據(jù)當(dāng)時(shí)的發(fā)展情況進(jìn)行建設(shè)的是IDC機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施，所需要的數(shù)據(jù)量但是在后續(xù)的發(fā)展中，也有所增加，所以IDC機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施具有大容量的可擴(kuò)展性原則，為以后的擴(kuò)展打下基礎(chǔ)。

1.3 可控性原則

從安全性和可靠性的角度分析，安全性可和控性原則是直接相關(guān)的。只有確保IDC機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施具有強(qiáng)大的控制能力，并提供機(jī)房監(jiān)控，及時(shí)通過報(bào)警裝置通知負(fù)責(zé)人，才能發(fā)現(xiàn)機(jī)房運(yùn)行過程。此外，可控性原理使得在發(fā)生事故時(shí)能夠輕松提供高可靠性的分析數(shù)據(jù)，全面保障機(jī)房的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 數(shù)據(jù)中心機(jī)房總體布局規(guī)劃

在設(shè)計(jì)和規(guī)劃機(jī)房整體布局時(shí)，必須遵循靈活擴(kuò)展、考慮設(shè)備統(tǒng)一、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全使用、分步實(shí)施的原則。在綜合數(shù)據(jù)中心建設(shè)機(jī)房時(shí)，應(yīng)遵循適當(dāng)?shù)念A(yù)訂原則，減少機(jī)房分區(qū)，室外屋面設(shè)施的要求，以及核心主機(jī)房位置，不應(yīng)相距太遠(yuǎn)。在數(shù)據(jù)中心建造機(jī)房可能很耗時(shí)，因此應(yīng)考慮預(yù)留空間。如果IDC數(shù)據(jù)中心的機(jī)房按照A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，需要規(guī)劃一個(gè)更大的核心機(jī)房，對(duì)應(yīng)的消防氣瓶機(jī)房、變更和配送檢測、NOC網(wǎng)關(guān)中心，需要規(guī)劃精密套房和人員配備區(qū)域。

3. IDC機(jī)房設(shè)計(jì)重點(diǎn)

IDC機(jī)房設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)重要問題：首先，設(shè)計(jì)要保證系統(tǒng)的完整性，注重電氣統(tǒng)計(jì)分析、規(guī)范配置、容量、合理的UPS設(shè)置、變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)等。其次，如果運(yùn)行中的設(shè)備可靠，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能保證設(shè)備運(yùn)行正常。例如，使用定期維護(hù)和修理。第三，我國各地區(qū)氣候差異較大，在冬季，考慮機(jī)房的空間，以確保機(jī)房清潔，夏季要保證機(jī)房空調(diào)的最小風(fēng)量。在施工中，除了保證可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生諧波影響，鐵磁損耗過大，避免變壓器負(fù)載不足，還有也需要考慮IDC機(jī)房冷凍設(shè)備的正常運(yùn)行。在分析機(jī)架布局時(shí)，需要考慮空調(diào)的位置與風(fēng)量、風(fēng)力等因素的關(guān)系。冷通道和熱通道的方向和送風(fēng)方式必須嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求并嚴(yán)格執(zhí)行，以確保IDC機(jī)房的制冷質(zhì)量，圖1為IDC機(jī)房制冷系統(tǒng)。

4. 電源配置規(guī)劃

IDC中心機(jī)房提供的服務(wù)種類比較特殊，為IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房提供不間斷電源需要一個(gè)完整的電源和直流電源。IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房必須配備具有安裝市電能力的高性能發(fā)電機(jī)，對(duì)于IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房的大部分通信設(shè)備，20ms為電源終端時(shí)間。如果超過，操作系統(tǒng)出現(xiàn)故障，設(shè)備運(yùn)行終端，IDC機(jī)房癱瘓，癱瘓會(huì)增加恢復(fù)時(shí)間。IDC機(jī)房通信負(fù)載具有高次諧波，因此在規(guī)劃電源配置時(shí)，應(yīng)選擇大容量UPS，提高電源穩(wěn)定性，使UPS系統(tǒng)能夠承受系統(tǒng)壓力。由于UPS輸出配電系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行非常重要，提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性，需要提高負(fù)載設(shè)備的配電功能，IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房可以使用總線冗余UPS為配置電源。

5. 綜合布線規(guī)劃

IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房布線時(shí)，必須是開放兼容的。接口可以顯示不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，所有布線接口必須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用跳線管理系統(tǒng)在IDC布線系統(tǒng)中創(chuàng)建插座，終端可以非常靈活地連接。IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房選用的部件必須經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證和檢驗(yàn)，IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房的產(chǎn)品質(zhì)量必須得到保證。在IDC數(shù)據(jù)中心建設(shè)機(jī)房綜合布線時(shí)，需要考慮用電、建筑、空間布局等多方面因素IDC機(jī)房的整體布局，在拆分功能時(shí)要注意，增加通訊設(shè)備數(shù)量，方便空間布局，讓管理員更好的管理機(jī)房內(nèi)的線纜。

6. 機(jī)房精密空調(diào)規(guī)劃設(shè)計(jì)

在整個(gè)機(jī)房的示意圖中，微模塊數(shù)據(jù)中心配備了精密空調(diào)，送風(fēng)方式為前送回風(fēng)，可以消除傳統(tǒng)空調(diào)的弊端。為了讓機(jī)房內(nèi)的設(shè)備快速冷卻而不出現(xiàn)局部過熱，需要采用冷通道封閉的方式，將冷空氣引入設(shè)備進(jìn)行冷卻。同時(shí)，冷通道關(guān)閉也是可能的。請(qǐng)避免熱風(fēng)和冷風(fēng)分開，即使風(fēng)量不足，空調(diào)的送風(fēng)也有效降低能耗。按照機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主機(jī)房正壓應(yīng)為保持外部空氣量穩(wěn)定，對(duì)主機(jī)房空氣粉塵濃度進(jìn)行檢測，在規(guī)定范圍內(nèi)核心主機(jī)房微模塊區(qū)域的熱負(fù)荷，空調(diào)系統(tǒng)必須能夠在房間內(nèi)保持正壓;行間空調(diào)的室內(nèi)機(jī)應(yīng)為電源、EC風(fēng)扇、壓縮機(jī)，需要采用冷通道送風(fēng)方式作為空調(diào)氣流的回風(fēng)方式。

7. 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)是指為IDC服務(wù)器提供聯(lián)動(dòng)接口的寬帶，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的表現(xiàn)必須是專業(yè)的。IDC網(wǎng)絡(luò)接入層環(huán)境必須接入節(jié)點(diǎn)控制，用于根據(jù)IDC機(jī)房接入設(shè)備與不同節(jié)點(diǎn)的連接情況來區(qū)分IDC機(jī)房級(jí)別，20Gbit/s為出口帶寬。需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)部署端口限速功能，使用SNMP協(xié)議進(jìn)行端口管理。在網(wǎng)管系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)IDC中心機(jī)房系統(tǒng)必須涵蓋IDC庫功能，如IP地址、故障處理、管理、集中監(jiān)控等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行全面管理。

8. 基于IDC技術(shù)機(jī)房建設(shè)技術(shù)

8.1 網(wǎng)絡(luò)機(jī)房綜合布線設(shè)計(jì)

當(dāng)前，我國布線行業(yè)在相應(yīng)的區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)對(duì)布線工程進(jìn)行整體實(shí)施，主要參照北美、國際、歐洲標(biāo)準(zhǔn)、國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。布局設(shè)計(jì)通過綜合布線系統(tǒng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)模塊化、實(shí)用性、通用性的集成。施工前協(xié)調(diào)消防、空調(diào)、照明等安裝工程，避免不必要的施工碰撞。放布時(shí)，如果條件允許，電源線的地線應(yīng)與信號(hào)線分開，并在弱電架上通入弱電，以減少電磁干擾的可能性。電纜的水平部分應(yīng)以大約20厘米的間隔進(jìn)行綁扎。由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需求快速發(fā)展，解決方案的選擇應(yīng)盡可能廣泛。在光纖設(shè)計(jì)中，預(yù)制末端光纜可用于互連和連接機(jī)架中的設(shè)備，以最大限度地減少它們的布線距離。鋪設(shè)光纜時(shí)要特別注意轉(zhuǎn)彎半徑。如果回轉(zhuǎn)半徑太小，鏈路將顯示丟失。應(yīng)仔細(xì)注意每根光纜、現(xiàn)貨光纜的回轉(zhuǎn)半徑和實(shí)心法蘭，項(xiàng)目完成后的主要檢查點(diǎn)是頭部接觸。同時(shí)，必須嚴(yán)格要求施工電纜的彎曲半徑。首先，網(wǎng)線外徑的4倍必須至少為非屏蔽網(wǎng)線的彎曲半徑。其次，電纜外徑的6-10倍至少應(yīng)為屏蔽網(wǎng)線的彎曲半徑。第三，光纜外徑的15倍必須至少為光纜的彎曲半徑。目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格優(yōu)勢高。由于設(shè)備故障的次數(shù)影響用戶的減少，核心IDC機(jī)房也需要擴(kuò)展為分布式結(jié)構(gòu)，所以購買家用設(shè)備方便，服務(wù)及時(shí)，適應(yīng)性強(qiáng)。

8.2 供電系統(tǒng)檢核方案及接地

供電系統(tǒng)用于建設(shè)中小型IDC機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施，這種電源模式通過ATS雙電源自動(dòng)開關(guān)在市電和發(fā)電機(jī)之間自動(dòng)切換，這實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電源之間的高速負(fù)載切換。（APF）有源電力濾波器通過三相電源動(dòng)態(tài)抑制諧波，補(bǔ)償無功電路。禁用的電源電路濾除多次高次諧波，有效增加了電源設(shè)備的負(fù)載，不會(huì)引起諧振。低系統(tǒng)功率因數(shù)降低了用電設(shè)備和發(fā)電、輸電的有效容量和效率，從而減少了線路浪費(fèi)、設(shè)備浪費(fèi)和功率損耗。零序（3的倍數(shù)）時(shí)為三相四線諧波電流，系統(tǒng)中性線過載，有效消除事故。該機(jī)房設(shè)計(jì)為獨(dú)立運(yùn)行，采用雙UPS系統(tǒng)，每個(gè)機(jī)柜單獨(dú)供電，實(shí)現(xiàn)每機(jī)柜雙電源系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)簡化了供電系統(tǒng)，減少了它們之間的影響。在只有一臺(tái)UPS故障的UPS正常供電情況下，每臺(tái)UPS承擔(dān)大約一半的負(fù)載，旨在提供4小時(shí)的設(shè)備供電時(shí)間，因此提高UPS各相的效率，運(yùn)行控制在45%以內(nèi)，控制系統(tǒng)的可靠性得到控制。在接地網(wǎng)的建設(shè)中，國家設(shè)計(jì)規(guī)范最近允許防雷、保護(hù)接地和工藝接地共用同一個(gè)接地網(wǎng)。防止人為撞擊和損壞設(shè)備和線路是接地的主要作用。在通信中，主要為小電流設(shè)備提供良好的工作場所，降低設(shè)備噪聲。

綜上所述，將傳統(tǒng)機(jī)房與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合是IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)，在傳統(tǒng)機(jī)房的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展和應(yīng)用，提供資源的場所是IDC數(shù)據(jù)中心機(jī)房。因此，在建設(shè)機(jī)房時(shí)，要考慮到各個(gè)組成部分的規(guī)劃設(shè)計(jì)，保證安全，提高網(wǎng)絡(luò)帶寬運(yùn)行性能，加強(qiáng)供電建設(shè)，再進(jìn)行管理和維護(hù)。

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作者簡介：左鵬，山東省淄博人，工程師，研究方向：數(shù)字電視技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù);高峰，工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、大數(shù)據(jù)