第6章 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃

如何規(guī)劃數(shù)據(jù)中心容量一直是困擾數(shù)據(jù)中心管理者和從業(yè)者的一個重大問題。當(dāng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)意向提出之后，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)容量到底該多大？到底該按照哪些因素去規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的容量？立項(xiàng)的數(shù)據(jù)中心到底該按照那種方式去建設(shè)？如何使將要建設(shè)的數(shù)據(jù)中心能夠面臨以后10年的業(yè)務(wù)成長？如何使數(shù)據(jù)中心保持可靠性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保的有機(jī)統(tǒng)一？對以上諸多問題，都必須在數(shù)據(jù)中心規(guī)劃過程中予以解答。

6.1 新一代數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃制約模型

新一代數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃制約主要集中在IT規(guī)劃、供電、制冷與空間四個方面。

6.1.1 IT規(guī)劃

IT規(guī)劃是以整體發(fā)展目標(biāo)和戰(zhàn)略以及各部門的目標(biāo)與功能為基礎(chǔ)，結(jié)合所屬行業(yè)信息化的實(shí)踐結(jié)果和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出信息化的遠(yuǎn)景、目標(biāo)和戰(zhàn)略，制定信息化的系統(tǒng)架構(gòu)、確定信息系統(tǒng)各部分的邏輯關(guān)系，以及信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、選型和實(shí)施策略，通過對信息化目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行整體規(guī)劃，以全面、系統(tǒng)地指導(dǎo)企業(yè)信息化的進(jìn)程和信息技術(shù)的應(yīng)用。

IT規(guī)劃是信息化建設(shè)的基本綱領(lǐng)和總體指向，核心內(nèi)容是要從組織目標(biāo)和信息化戰(zhàn)略中抽取信息需求和功能需求，形成組織總體的信息化框架和系統(tǒng)整體模型。通過信息化，使信息技術(shù)手段應(yīng)用到組織的生產(chǎn)、運(yùn)營和管理中，利用信息技術(shù)來改造和提升組織的綜合能力。

由IT規(guī)劃而產(chǎn)生的組織信息資源規(guī)劃，將明確組織在（近期與遠(yuǎn)期）一定時期內(nèi)，對IT系統(tǒng)的整體需求計(jì)劃，包括為實(shí)現(xiàn)信息化目標(biāo)所需確定的IT系統(tǒng)定位、IT系統(tǒng)規(guī)模、IT系統(tǒng)架構(gòu)、IT系統(tǒng)配置。其中，IT系統(tǒng)定位決定了數(shù)據(jù)中心的建設(shè)等級，IT系統(tǒng)規(guī)模決定了數(shù)據(jù)中心的建筑空間，IT系統(tǒng)架構(gòu)決定了數(shù)據(jù)中心的信息路由，IT系統(tǒng)配置決定了數(shù)據(jù)中心的場地布局等。由此可見，IT規(guī)劃是企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的前提與依據(jù)。

IT規(guī)劃過程中，問題主要集中在以下兩個方面。

1）數(shù)據(jù)中心業(yè)主往往沒有辦法對業(yè)務(wù)的發(fā)展做出清晰的預(yù)測。無論是電信、金融行業(yè)還是政府，企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)發(fā)展呈現(xiàn)出快速卻又不規(guī)則的發(fā)展模式。增長率在一段時間內(nèi)會非常高，但在另一段時間內(nèi)又有可能停滯，基本上很難直接呈現(xiàn)出一種相對穩(wěn)態(tài)的發(fā)展趨勢。這種業(yè)務(wù)的大起大落往往對數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃者造成相當(dāng)大的困擾。

2）邊界限制因素越來越多。數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來越大，對數(shù)據(jù)中心的選址、區(qū)域劃分、土建、承重、裝飾裝修、供電、制冷、強(qiáng)電、弱電、綜合布線、照明、防雷接地、消防、監(jiān)控與門禁等各個不同的維度提出了新的建設(shè)要求。

在諸多邊界條件中，數(shù)據(jù)中心最重要的三個制約條件是：供電、制冷、占地面積（空間制約）。這三個關(guān)鍵的因素對于數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃的影響既相對獨(dú)立，又相互滲透，互為表里。

數(shù)據(jù)中心容量三維限制模型如圖6-1所示。

6.1.2 供電

供電容量等是目前數(shù)據(jù)中心容量規(guī)劃中最重要的邊際條件。在實(shí)際工程建設(shè)過程中，以實(shí)際供電容量確定數(shù)據(jù)中心容量的案例不在少數(shù)。

供電的制約在工程實(shí)踐中往往會有下列兩種情況。

（1）對于現(xiàn)成的大樓，大樓基礎(chǔ)供配電提供給數(shù)據(jù)機(jī)房的電能往往是受限的。

（2）對于專門應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的建筑，其容量往往受制于中壓市電的容量。

不同電壓等級線路由于受制于線路的種類和供電的距離，其送電的能力也各不相同，如表6-1所示。

因此，對于數(shù)據(jù)中心在市電需求與規(guī)劃上有如下建議。

（1）核定用電需求，一般采用10kV供電電壓。

（2）當(dāng)數(shù)據(jù)中心中期、終期規(guī)劃用電負(fù)荷較大時，宜在建設(shè)初期選擇35kV及以上供電電壓，以免供電容量不足成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的制約瓶頸。

（3）采用35kV及以上供電電壓時，可視數(shù)據(jù)中心建筑形式?jīng)Q定變電方式。單幢建筑宜采用35/0.4kV直降方式。園區(qū)式多幢建筑宜采用35/10kV、10/0.4kV二級降壓方式。

（4）高可靠性機(jī)房要求：應(yīng)從兩個獨(dú)立的電網(wǎng)變電所的專用輸出回路上分別引入一路市電電源，以專線方式沿不同的敷設(shè)路由引接至數(shù)據(jù)中心。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷或全部一、二級負(fù)荷的需求，包括機(jī)房設(shè)備、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備等。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時應(yīng)并列運(yùn)行。

（5）較高可靠性機(jī)房要求：可從兩個獨(dú)立的電網(wǎng)變電所或從一個電網(wǎng)變電所的兩段獨(dú)立的供電母線上分別引入一路市電電源，以專線方式引接至數(shù)據(jù)中心。每一路市電電源的供電容量應(yīng)能滿足全部一、二級負(fù)荷的需求，包括機(jī)房設(shè)備、機(jī)房空調(diào)、機(jī)房照明、蓄電池充電及建筑設(shè)備中的一、二級負(fù)荷。兩路市電電源的供電容量應(yīng)為全冗余，正常時應(yīng)并列運(yùn)行。

（6）一般可靠性要求機(jī)房宜引入兩路市電電源，條件受限制時也可引入一路市電電源。引入兩市電電源時，宜為冗余關(guān)系，也可作為供電容量擴(kuò)展關(guān)系。

6.1.3 制冷

數(shù)據(jù)中心各設(shè)備的散熱特性復(fù)雜，功率密度也越來越大，如圖6-2所示。

因此，制冷對于數(shù)據(jù)中心的限制主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）設(shè)計(jì)的制冷系統(tǒng)能夠滿足不同設(shè)備在不同階段的制冷要求，從而使數(shù)據(jù)中心初期規(guī)劃的電資源和空間資源能夠得到充分的合理使用。

（2）需要針對不同的功率密度（熱密度）做出不同的制冷方案規(guī)劃，如圖6-3所示。

由于數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，所以除了機(jī)房空調(diào)主機(jī)之外，還會與建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生廣泛的聯(lián)系。

（1）機(jī)房樓層的凈空高會直接影響送風(fēng)方式的選擇。能否采用靜電地板，靜電地板的高度是否影響上走線橋架的布置及照明的分布？數(shù)據(jù)中心凈空高必須考慮如下因素：靜電地板高度（或者上送風(fēng)風(fēng)道高度）、機(jī)柜高度、兩層上走線橋架高度、照明高度、天花上回風(fēng)高度等。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，新一代數(shù)據(jù)中心機(jī)房凈空高一般大于等于4.5m為宜。

（2）室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)的距離會直接影響冷卻方式的選擇。一般來講，當(dāng)室外機(jī)高于室內(nèi)機(jī)時，建議最大垂直距離為25m；當(dāng)室外機(jī)低于室內(nèi)機(jī)時，建議最大垂直距離為5m。建議管道總長不超過60m，超過上述限制，就不再推薦采用風(fēng)冷的機(jī)組。

（3）房間的建筑形狀也直接關(guān)系到機(jī)房的氣流組織。機(jī)房空調(diào)的送風(fēng)距離一般是15m。如果超過這個距離，就建議采用對吹的方式。因此，對數(shù)據(jù)中心房間做區(qū)域分割時，一般會建議單個子機(jī)房的距離不超過30m。

（4）制冷系統(tǒng)的管道對于建筑物的空間也有一定的開銷。

（5）制冷主機(jī)的體積一般較大，對建筑的空間也有一定的要求。

數(shù)據(jù)中心對能量的需求最終體現(xiàn)在對電能的需求上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的能耗的第二大戶，僅次于IT設(shè)備的能耗。因此，合理地設(shè)計(jì)制冷系統(tǒng)能夠確保在滿足數(shù)據(jù)中心制冷需求的基礎(chǔ)上盡量減少對于電能的需求。

6.1.4 空間制約

數(shù)據(jù)中心的面積始終是數(shù)據(jù)中心建設(shè)者、管理者最為關(guān)注的因素之一。數(shù)據(jù)中心占用的土地是一個不可再生的資源，始終是困擾IT經(jīng)理人的一個重要的問題。在當(dāng)前流行的主流IT技術(shù)（刀片式服務(wù)器、虛擬化等）的背后都有“減少占地面積”的因素。

數(shù)據(jù)中心對于選址有著嚴(yán)苛的要求，取得合適的地點(diǎn)建設(shè)合適規(guī)模的數(shù)據(jù)中心需要付出越來越昂貴的代價。數(shù)據(jù)中心空間的制約主要體現(xiàn)在兩個方面：初始空間和擴(kuò)容空間。

據(jù)IDC 2008年報(bào)道，在新一代數(shù)據(jù)中心所面臨的挑戰(zhàn)排序中將數(shù)據(jù)中心空間制約排在第三位。

目前，國內(nèi)新一代數(shù)據(jù)中心在500m2以上的機(jī)房達(dá)35%，而且這趨勢依然在增強(qiáng)之中。

中國下一代數(shù)據(jù)中心樣本規(guī)模分布如圖6-4所示。