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关于数据中心基础设施可用性问题

发布时间:2021-05-26 10:08

企业在追求高可用性IT管理与服务时,仅仅在计算机硬件和软件平台投入巨资是远远不够的,还需要与之相匹配和互补的基础设施,如供配电、空调、以及其它相关的环境支持系统,这样才能达到IT用户对数据中心高可用性的目标。
为提高数据中心建设、运行、维护过程中的风险管理,保障数据中心安全、可靠、稳定运行,满足数据中心实用性、先进性、可靠性、可扩展性、可管理性,达到数据中心基础设施的高可用性,需要符合以下条件:高可用数据中心的选址要符合《GB 9361-88 计算站场地安全要求》中对于A类机房选址的规定;对于数据中心内部的各类设施的设计、施工要符合《电子计算机机房设计规范 —GB50174-2008 中华人民共和国国家标准》和《GB/T 2887-2000 电子计算机场地通用规范Specification for electronic computer field》的规定; 作为绿色的、高可用的数据中心,在项目策划、前期设计阶段、项目建设阶段以及项目验收阶段,应充分考虑数据中心的建筑结构、电气系统、综合布线、监视监控等各方面需求,并进行反复推敲论证,借鉴国际、国内通行的建设与管理经验,形成最终的建设方案,并以科学管理模式推进项目工程建设工作。

基础设施高可用性的意义
随着IT信息系统的不断拓展,规模不断扩大,且大规模自然灾害、人为灾害和突发事件的不断发生,导致信息系统风险积聚,国内监管机构对监督、检查力度不断增强。
为降低信息科技、业务中断的风险,有效管理风险造成的损坏,就基础设施而言,尤其是应该提高其可用性,将数据中心从一个不可预测的、低效率的状态转变为可持续发展的、高效率的状态,极大的降低、改善数据中心运营成本和IT预算。
数据中心建设大致可分两种情况进行实现,一个是新的数据中心设计,另一个现有数据中心的改扩建。对于两种情况来说,建筑设计、供电设计、空调系统设计、综合布线设计、安全和相应的照明系统的设计是基本的。但对于基础设施高可用性而言,建筑结构、电气系统、空调系统、综合布线又是重中之重,以下就如何实现数据中心基础设施高可用性的措施做一些阐述。

基础设施高可用的主要技术措施
1.建筑结构
作为承载重要信息系统的数据中心,在场地选址方面需要考虑以下几个方面,总体来看,包括有:城市重点发展区域:数据中心对于电力供应、通讯配套、市政配套等要求将能得到较高的保障力度;另一方面数据中心一般要求是尽量靠近永久性道路,具备较好的市政条件,便于解决供水、供电、通信线路。
在数据中心建筑物方面还需考虑:数据中心机房主体建筑外形工整,体型简洁,尽量减小外墙面积。;增强建筑围护结构的保温性能和隔热性能;主机房和不间断电源系统室设计活荷载要达到8~10KN/M2,电池室活荷载要达到16KN/M2,主机房的耐火等级不应低于二级。

2.电气系统
对于电气系统来说,在外电源满足的情况下,数据中心的设计要在预定的生命周期内满足数据中心使用需求,并能做到随需而变。
在动力供配电系统方面,一套可靠的、良好的计算机供配电系统是保证计算机设备、场地设备及辅助用电设备安全运行的先决条件。为保证计算机设备的供电质量,机房场地要求有独立配电系统,双源互投系统,加UPS组成停电系统等,达到一级负荷标准对于很多使用的大型服务器等设备,还需要做到可靠的接地。
通过电池配置,优化UPS系统可靠性。在外部电源失电的情况下,节能环保型的发电机采用自动或手动的并网功能,通过母线段继续给负载提供源源不断、稳定的供电,以提高数据中心供电系统的高可用性。

3.空调系统
数据中心空调系统的能耗占到数据中心总能耗的45%左右,对整个空调系统进行优化,可极大增加设备的使用寿命,提高空调系统的可用性。
首先,大型数据中心空调系统目前使用本身带有微电脑控制的冷水机组,可实现全自动操作运转。并采用自动控制水平较高制冷机组,根据需要自动进行冷量调节;设备可靠性的提高,增强了空调系统的高可用性。
再次,通过合理的规划提供n+x的冗余,从而避免单一故障点对空调系统高可用性造成的影响。
最后,在运行维护中通过有效的养护和设备备品备件的管理,提高其高可用性。

4.综合布线
从布局上来讲,在机房有三点值得注意:第一是空间节约;第二是线缆有效管理,改善空气对流的通道;第三是提高设备运行的可靠性。
基础网的建设要有超前性、前瞻性,需满足现在5年、8年的需求,甚至10年、15年以后的规划。
线缆管理配线的密度与线缆在机房的散热效力相关,如果线缆比较混乱,有源设备散热很难完成;如果线缆比较顺畅,那么会节省一些制冷设备消耗的能量。机房布线还有很多的东西在里面,包括理性理线,理性理线可防止混乱线缆造成散热通道堵塞,可以提高制冷效率。
绿色机房与基础设施高可用性
谈数据中心高可用性必须包括绿色机房的概念。绿色机房的概念应该包括节能和环保两部分,其中节能不仅仅是节省电能,还应该包括节约。这种节约是多方面的,包括节电、节省制冷设备消耗以及设备备份和冗余,其中还应包括机房空间的节约和所有资源的节约。因此数据中心基础设施架构需力求满足节能和环保的要求,通过资源的整合利用,增加设备的使用率,提升设备使用的可靠性,以提高基础设施的高可用性。

下列通过业内专家、各类服务商和大量实践经验的总结,就基础设施的绿色发展方向做了一些整理,具体如下:
1. 紧靠热源的制冷:这种架构可大大缩短热源与排热系统之间的距离,保证对产生热量的位置进行充分制冷。
2. 空调下置式风机:机房内冷热通道的送风方式被越来越多的人士所认可与接受,并在实际的机房布局中加以充分利用。针对这种情况,出现了基于“下置式风机”理念,通过风机的下置可以大大降低送风路径对冷量造成的损失,并且对于设备的日常维护保养也提供了便利。
3. 应用合理规划的组件:“边成长边投资”理念的模块化可扩展架构,可以根据实际需要对某些设备或区域进行针对性供电和制冷。合理规划的架构无需为闲置设备支付更高额外的成本。
4. 充分利用地区自然气候:如果室外气温低于设定的温度点,通过控制调节风门的开启,将室外空气经过滤后进入冷却系统。
5. 定期监视和调整:通过不断测试及调整环境,使机房环境达到最佳的温湿度。
6. 避免系统过度冷却现象:通过这样不断的测试,就能确定系统的合理电力负荷估计值比厂商的估计值低多少。知道这一点后,企业就能监控每个机架的电力使用情况,相应调整冷却系统,从而减少冷却过头所浪费的能源。
7. 不断改进热隔离:为了隔离热量,企业可以在热通道的两头以及机架上的冷却排气系统周围使用透明塑料挂帘,以使管道和设备周围形成一道物理屏障。
8. 利用废热:通过在靠近用电区域的地方发电,降低电力成本,并且减少输电过程中损耗的电量;也可直接来自热电联供。

总结
数据中心作为承载业务的重要IT基础设施,承担着稳定运行和业务创新的重任。在新的经济形势下,对于数据中心提出更高的要求。为高效运行数据中心并有效降低运营成本,对于高可用数据中心也进一步提出了新的要求。
数据中心是有许多复杂而庞大的系统组成,如电力、空调、通信等都可以通过设备的可靠性、合理的规划和良好的组织管理来提升数据中心基础设施的高可用性。使数据中心变得更加绿色,具有更好的IT投资回报,提供更广泛的优质服务,体现更多的价值。

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