數(shù)據(jù)中心機房建設-數(shù)據(jù)中心基本知識

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1、數(shù)據(jù)中心基本知識xxx有限公司2018年3月 課程大綱 # 1. 數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范 GB 50174-2017解讀2. 數(shù)據(jù)中心基本知識3. 機房建設方案介紹 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心定義 為集中放置的電子信息設備提供運行環(huán)境的建筑場所，可以使一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)。n 主機房：包括服務器機房、網(wǎng)絡機房、存儲機房等功能區(qū)域；n 輔助區(qū)：包括進線間、測試機房、總控中心、消防和安防控制室、拆包區(qū)、備件室、打印室、維修室等區(qū)域；n 支持區(qū)：包括變配電室、柴油發(fā)電機房、電池室、空調(diào)機房、動力站房、不間斷電源系統(tǒng)用房、消防設施用房等； n

2、行政管理區(qū)：包括辦公室、門廳、值班室、盥洗室、更衣間和用戶工作室等。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設級別n GB50174分為A、B、C三級，A級最高；n TIA-942數(shù)據(jù)中心通信基礎設施標準分為T1、T2、T3、T4四級，T4最高；n 級別越高安全性越高，在同樣規(guī)模的IT使用量下，前期的投資會越大。 數(shù)據(jù)中心 基本知識TIA-942對機房的分級及性能要求 數(shù)據(jù)中心機房設施功能分類的主要依據(jù)是可用性。The Uptime Institute依據(jù)工程需求與實踐，提出了場地基礎設施的分類等級的體系框架，針對數(shù)據(jù)中心基礎設施期望達到“五個九”即99.999%的系統(tǒng)應用可用性的需求，提出了與之相匹

3、配的機房場地基礎設施（供電、空調(diào)制冷以及其他的相關系統(tǒng)）的可用性等級指標，并將數(shù)據(jù)中心分為四個等級，由“T1”沒有冗余部件組成的系統(tǒng)（可提供99.671%的可用性），到“T4”有冗余部件（能夠故障容錯）和實現(xiàn)不間斷維修的系統(tǒng)。四個不同的等級包含了對建筑結構、安全性、電氣、制冷、接地、防火等不同的要求。 n T1數(shù)據(jù)中心基礎設施：最基本的數(shù)據(jù)中心，提供99.671%的可用性；n T2數(shù)據(jù)中心基礎設施：部件冗余，可提供99.741%的可用性；n T3數(shù)據(jù)中心基礎設施：可在線維修，系統(tǒng)的可用性可達到99.982%；n T4數(shù)據(jù)中心基礎設施：故障容錯，可提供99.995%的可用性； 數(shù)據(jù)中心 基本知識

4、數(shù)據(jù)中心的建設級別n T1數(shù)據(jù)中心基礎設施：最基本的數(shù)據(jù)中心“T1”的數(shù)據(jù)中心是基本型的數(shù)據(jù)中心配置，有計劃和無計劃的運營中斷都會影響它的正常運行。數(shù)據(jù)中心機房配有供配電系統(tǒng)和空調(diào)制冷系統(tǒng)，但是它可以或不一定有架高的活動地板、UPS或者發(fā)電機設備。如果系統(tǒng)配置了UPS或者發(fā)電機，但這些設備是單個模塊的系統(tǒng)并且有很多單路徑故障點?；谝粋€年度內(nèi)進行預防性檢修和維護的需要，機房內(nèi)的這些基礎設施需要完全關閉停運。當發(fā)生機房內(nèi)的設備故障、操作錯誤以及外部因素或自然原因等緊急情況時，將引起數(shù)據(jù)中心運營的中斷。T1機房基礎設施沒有榮 譽的組成部分，可提供99.671%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心

5、的建設級別n T2數(shù)據(jù)中心基礎設施：部件冗余“T2”的數(shù)據(jù)中心與“T1”的主要區(qū)別是基礎設施系統(tǒng)中的關鍵設備采用了部件冗余配置（N+1）。機房內(nèi)有架高的活動地板、UPS和發(fā)電機，但仍然是單模塊系統(tǒng)。關鍵的供電線路的維修和場地內(nèi)其他基礎設施的維修維護都需要關閉中斷。T2的供配電系統(tǒng)和冷卻分配雖然仍是單通路組成，但由于關鍵設備是冗余配置，所以可提供99.741%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設級別n T3數(shù)據(jù)中心基礎設施：可在線維修“T3”數(shù)據(jù)中心的功能考慮到了任何有計劃的機房基礎設施活動安排，而不應使IT設備硬件系統(tǒng)運行中斷。有計劃的活動安排包括預防性和程序性的維護修理、零部件更換、

6、新設備的增加（擴容）或調(diào)整部件的容量、部件和系統(tǒng)的測試等。對使用冷凍水系統(tǒng)的大型機房來說，這表示要配置兩套獨立的管路，在進行維修或者在一條管路上測試時，另一條管路要保證有足夠的容量維持系統(tǒng)正常運行。無計劃的活動，例如基礎設施的零部件發(fā)生故障，仍然會造成數(shù)據(jù)中心的運行中斷。T3由多條有效地電力和冷卻分配路徑 組成，通常只一條路徑正常運行，有多余的備用組成部分，所以可在系統(tǒng)正常運行的情況下進行有計劃的工作安排，具有可在線維修功能。系統(tǒng)的可用性可達到99.982%。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的建設級別n T4數(shù)據(jù)中心基礎設施：故障容錯“T4”數(shù)據(jù)中心基礎設施最重要的功能是具備故障容錯功能，對于機房

7、有計劃的活動安排，包括預防性和程序性的維護修理、零部件更換、新設備的增加（擴容）或調(diào)整部件的容量、部件和系統(tǒng)的測試和意外的事件，都要保證系統(tǒng)關鍵負荷不中斷運行。在系統(tǒng)結構上需要同時又兩路在線運行，供電系統(tǒng)應該是兩個獨立的N+1UPS系統(tǒng)冗余。關鍵負載的最大負荷不應超過每一個系統(tǒng)的最大輸出容量90%?！癟4”要求全部IT設備硬件有故障容錯的雙電源輸入。嚴格的故障容錯能力使數(shù)據(jù)中心具有維持意外故障發(fā)生或者 運行錯誤時，不發(fā)生運行中斷的能力。T4由多條有效的電力和冷卻分配路徑組成，并且具有故障容錯功能，可提供99.995%的可用性。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)n 配電系統(tǒng)分為動力系統(tǒng)及UPS

8、系統(tǒng)；n UPS系統(tǒng)包括：UPS、電池、精密配電柜（列頭柜）、工業(yè)連接器、PDU、STS靜態(tài)轉化開關（重要的單電源設備）；n 動力系統(tǒng)包括：ATS雙電源轉換開關等；n 前端總輸入配置柴油發(fā)電機；n 保證數(shù)據(jù)中心不間斷運行；n 是支撐數(shù)據(jù)中心運行的核心系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)n 保證數(shù)據(jù)中心的溫度、濕度、潔凈度、正壓等；n 動力：冷凍站（冷機、水泵、板換）、冷塔；n 暖通：新風（新風機、防火閥）、排氣（排風機、電動密閉閥）、制冷末端（專用空調(diào)-水-氟、加濕器等）；n 給排水；n 在房間內(nèi)溫度不超限的情況下，空調(diào)系統(tǒng)允許中斷；n 新風系統(tǒng)有過濾、降溫、去濕的功能。保證機房的正壓；

9、 n 排氣系統(tǒng)為消防后的人工啟動；n 是保證數(shù)據(jù)中心運行的重要系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 機房專用空調(diào)機送風形式有上送風和下送風；上送風精密空調(diào)：上送風系統(tǒng)在機房頂部安裝散風口，冷風從出風口排出對機房內(nèi)制冷，這種送風方式由于冷風先與空氣混合，影響制冷效果，一般適合用在小型機房或是散熱量小的機房一般也采用將天花板以上作為靜壓箱來處理，當有的用戶需要接風管是時候，我們希望風管不宜過長，應保證靜壓消耗小于75Pa，如確實需要較長風管，考慮采用增壓風機系統(tǒng)來彌補； 下送風精密空調(diào)：下送風在地板上開孔，將地板下作為一個靜壓箱，在機架下方裝有出風口，使經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)的較低溫度氣體自下而上

10、流過程控機架，將熱量帶走，精密空調(diào)冷風向下排出，將冷風送向機房內(nèi)設備達到制冷，從而保證設備在一個適宜的環(huán)境溫度下工作。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 冷通道、熱通道： 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風、下送風示意： 上送風 下送風 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風、下送風示意： 下送風 上送風 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風方式的優(yōu)點：（1）上走線方式，機房內(nèi)沒設活動地板，空調(diào)機組所需加濕給水管、凝結水排管均為明布置，一旦有漏水現(xiàn)象，能快速發(fā)現(xiàn)，及時排除，消除引起機房不安全的因素。（2） 機房內(nèi)沒有活動地板，不易積灰，即使房間有灰塵，清理打

11、掃很方便，從而使空調(diào)機組的過濾網(wǎng)使用時間長，減少維護管理的工作量。（3） 機房設備若是分期分批、逐步安裝的，空調(diào)設備也是與設備同步分批安裝，上走線的機房有利于空調(diào)設備加濕給水管、凝結水排水管的擴容建設。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風方式的缺點：（1）上送風的空調(diào)送風方式是由機房的上部送到設備，與熱空氣交換后，從機房的下部回到空調(diào)機組內(nèi)。機房的送風氣流組織與空氣流動特性相矛盾，從而使得房間最下部溫度偏高，不利于設備的運行。（2）根據(jù)機房的大小，空調(diào)機組送風距離的長短，空調(diào)上送風具體形式有所不同。需要送風距離較短時，可以用消音送風帽的風口直接送到機房內(nèi)，機房內(nèi)的氣流組織為上側送風

12、下側回風方式。需要送風距離較長時，就需要在機房上部設送風管道，通過空調(diào) 送風管、送風口把空氣送到機房的所需部位，這樣，送風管和送風口就需要與設備的各類走線架、照明燈具進行協(xié)調(diào)，以免相互打架矛盾，給設計、施工帶來一定的工作量。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 上送風方式的缺點：（3）由于上送風方式是直接將風吹到機房內(nèi)或是用送風管和送風口送到機房，所需送風機的機外余壓相對下送風要高，再加上送風沒有了活動地板，送風本身的風聲也比下送風要高，因此，同樣規(guī)格的空調(diào)機組，上送風型比下送風型噪聲要高些。 （4）對于進深較大的通信機房，為了空調(diào)送風均勻，需要增加送風管，機房上部因通信走線橋架、空調(diào)風管

13、、照明燈具等的布置，顯得比較雜亂，沒有下送風方式機房整齊美觀。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 下送風方式的優(yōu)點：（1）下送風方式是將低溫空氣直接從底部送到設備內(nèi)，吸收設備的熱量后，從機房頂部回到空調(diào)機組頂部?？照{(diào)風流動方向與空氣特性相一致，容易得到好的空調(diào)效果。 （2）地板下的空間比風管斷面的面積要大許多，這就形成了靜壓箱，因此下送風方式送風均勻，整個機房區(qū)域的溫差小。 （3）因為送風是在活動地板內(nèi)，從而使下風的距離與上送風方式在同等條件下，所需的送風風壓低，空調(diào)設備和送風噪聲相對會低一些。 （4）單從空調(diào)專業(yè)的角度出發(fā)，下送風方式不需送風風管和送風口，對于設計施工來說，相對簡單方便

14、，空調(diào)設備的擺放就可以靈活的進行調(diào)整。由于下送風將通信各類管線，空調(diào)專業(yè)的管線均隱藏在活動地板內(nèi)，從而使得機房內(nèi)顯得整齊美觀。僅從空調(diào)專業(yè)投資來說，相對上送風而言投資會低一點。 數(shù)據(jù)中心 基本知識數(shù)據(jù)中心的氣流組織n 下送風方式的缺點：（1）因為活動地板主要是給設備布置各類通信管線用的，一些建設單位從減少消防保護區(qū)、降低氣體滅火系統(tǒng)投資方面考慮，活動地板的凈高度不到500，一般在工程初期時設備少，管線少，且開始管線的布置也是整齊有序，能保證有足夠的空間給空調(diào)送風用，隨著工程的不斷擴容，設備管線愈來愈多，加上后期的施工也是怎樣省事怎樣做，從而無法保證空調(diào)送風所需的足夠面積，從而影響空調(diào)效果。 （2）盡管機房密封性較好，但還是有灰塵進入機房，活動地板下面極易藏污納垢，而 且清理很難，如果管理不善，會造成一些部位有灰塵集聚，空調(diào)下送風會使灰塵隨風進入設備，增加設備故障。（3）下送風空調(diào)方式的加濕給水管、凝結水排水管都布置在活動地板內(nèi)，出現(xiàn)問題時不易發(fā)現(xiàn)，易造成安全隱患。 數(shù)據(jù)中心 基本知識PUEn Power Usage Effectiveness 電源使用效率n PUE = 數(shù)據(jù)中心總設備能耗/IT設備能耗，PUE是一個比值，基準是2，越接近1表明能效水平越好，表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高 數(shù)據(jù)中心 基本知識機房模型