一、數據中心整體機房介紹
數據中心關鍵設備運行所需要的環境因素,如供電系統、制冷系統、機櫃系統、消防系統、監控系統等通常被認爲是關鍵物理基礎設施。

 

二、數據中心機房工程的類型及特點
電子機房主要有計算機機房、電信機房、控制機房、屏蔽機房等。這些機房既有電子機房的共性,也有各自的特點,其所涵蓋的內容不同,功能也各異。

(一)計算機機房
計算機機房內放置重要的數據處理設備、存儲設備、網絡傳輸設備及機房保障設備。計算機機房的建設應考慮以上設備的正常運行,確保信息數據的安全性以及工作人員身心健康的需要。
大型計算機機房一般由無人區機房、有人區機房組成。無人區機房一般包括小型機機房、服務器機房、存儲機房、網絡機房、介質存儲間、空調設備間、UPS設備間、配電間等;有人區機房一般包括總控中心機房、研發機房、測試機房、設備測試間、設備維修存儲間、緩沖間、更衣室、休息室等。
中、小型計算機機房可將小型機機房、服務器機房、存儲機房等合並爲一個主機房。

(二)電信機房
電信機房是每個電信運營商的寶貴資源,合理、有效、充分地利用電信機房,對于設備的運行維護、快速處理設備故障、降低成本、提高企業的核心競爭力等具有十分重要的意義。
電信機房一般是按不同的功能和專業來區分和布局的,通常分爲設備機房、配套機房和輔助機房。
設備機房是用于安裝某一類通信設備,實現某一種特定通信功能的建築空間,便于完成相應專業內的操作、維護和生産,一般由傳輸機房、交換機房、網絡機房等組成。配套機房是用于安裝保證通信設施正常、安全和穩定運行設備的建築空間,一般由計費中心、網管監控室、電力電池室、變配電室和油機室等組成。
輔助機房是除通信設施機房以外,保障生産、辦公、生活需要的用房,一般由運維辦公室、運維值班室、資料室、備品備件庫、消防保安室、新風機房、鋼瓶間和衛生間等組成。在一般智能建築中通信機房經常與計算機網絡機房合建。

(三)控制機房
隨著智能化建築的發展,爲實現對建築中智能化樓宇設備的控制,必需設立控制機房。控制機房相對于數據機房、電信機房而言,機房面積較小,功能比較單一,對環境要求稍低。但卻關系到智能化建築的安全運行及設備、設施的正常便用。
控制機房包括樓宇智能控制機房、保安監控機房、消防控制室、衛星接收機房、視頻會議控制機房等。這些控制機房的共同特點是機房內均有操作人員工作,在保證電子設備運行的同時還要保證操作人員的身體需要。根據設備及操作的要求,這些控制機房也有其相應的特點。
(1)樓宇智能控制機房。主要用于安放樓宇智能控制的主機及控制設備,對智能建築內的公共照明、空調系統、電梯及建築內的風、水、電等機電設備進行實時監控,以確保智能建築的安全運行。
(2)保安監控機房。內設監控主機及終端顯示設備,對建築各出入口、車庫、走道、電梯轎箱等處進行視頻監控、防盜報警等。
(3)消防控制室。是火災自動報警和聯動系統的控制中心,也是火災時滅火指揮和信息中心,具有十分重要的地位和作用。《高層民用建築設計防火規範》和《建築設計防火規範》等對消防監控機房的設置範圍、位置、建築耐火性能都作了明確規定,並對其主要功能提出原則性要求。
(4)衛星接收機房。主要用于安放衛星接收機、調制解調器、混合器、放大器、有線光纜接入設備、各頻段接受顯示器等。衛星接收機房一般是位于建築頂層,有利于衛星電視信號的傳輸。
(5)視頻會議控制機房。主要用于安放視頻會議主控單元(MCU)、調音台、音響擴聲系統、信號傳輸設備、控制台設備、信號源機櫃等。但由于一般的視頻會議控制機房面積較小,在設備布置時應根據房間的具體情況靈活布置。

(四)屏蔽機房
爲了有效地防止電磁幹擾式噪聲、輻射對電子設備和測量儀器的影響,並嚴防電子信號泄漏從而威脅到機密信息的安全,國家機關、軍隊、公安、銀行、鐵路等單位需要建立屏蔽機房。有保密要求的數據機房應建設屏蔽機房,確保數據在處理過程中,其信號不泄漏,從而滿足數據保密的要求。一些對抗電磁幹擾要求較高的環境,如通信設備的測試試驗室等場所,需要建設屏蔽機房,以防止外界電磁信號的幹擾。有強電磁幹擾設備的機房應進行相應的電磁屏蔽處理,以避免幹擾臨近機房設備的正常還行。

 

三、機房建設工程的發展
核心機房技術在20世紀80年代開始建立雛形,在21世紀得到了快速發展,這是由于IT技術的快速發展。IT技術不斷創新與革命,新材料、電力電子、制冷技術等基礎學科研究也取得了突破性進展,使機房技術在結構布局、供配電、制冷、監控管理等方面産生了巨大變化。伴隨著計算機的産生,機房也應運而生。計算機技術的不斷發展,與之配套的機房也迅速發展,現已形成了一定規模的機房及相關産業。
在20世紀80年代初期,我國開始著手制定機房建設方面的國家標准。1982年我國頒布了GB2887一1982《計算站場地技術要求》彙統一了機房建設的各項指標,使機房建設從此有了統一的標准。
在此期間隨著UPS、機房專用空調等保障設備的引進,監控設備、消防報警及滅火設備在機房中的使用,從硬件上爲機房建設提供了系統的保證。計算機機房一般處于單個機房運行的狀態,即在機房內其處理、存儲的能力都比較強,但在不同地區的機房之間數據交換卻出現了一些問題。這樣各個行業及部門均在各處大量建設本地機房來處理、存儲本地數據以提高使用效率。
隨著網絡建設的飛速發展,使大量數據的傳輸成爲可能,各個機房之間數據傳輸順暢,但隨之而來的新問題是分散在各地大量的中小機房的穩定性及數據的安全性又出現了隱患。因此,在各個行業及部門均開始建設大規模的數據中心機房,對數據的處理、存儲進行集中,以提高穩定性並有效降低了運行及維護成本。各個數據中心機房采用高速網絡相連通,使各個數據中心機房形成一個強大的機房群,進一步提高了機房的可靠性及設備的使用效能,並使建設統一的冗災備份成爲可能。
現在的機房建設已成爲一個由多個專業組成的系統工程,它包括了智能建設工程的各個專業,主要包括:裝飾系統;電氣系統;接地及防雷系統;空調通風系統;火災自動報警及自動滅火系統;PDU配電系統;屏蔽工程;綜合布線系統;安全防範系統;設備及環境監控系統;大屏幕顯示系統;KVM系統;多媒體會議系統;背景音樂及廣播系統;總控中心系統(ECC)等。由于機房建設涵蓋了智能建築工程的各個專業。

 

四、現在機房建設中存在的常見問題
隨著機房的不斷發展,機房建設的一些問題也逐漸顯露出來。
(1)機房建設概念上存在各種問題。有人將機房建設歸結爲機房裝修工程,認爲機房建設就是裝修工程;也有人將機房建設歸屬到大樓弱電工程的一個分支專業。這些問題的存在導致無法抓住機房建設的重點,而將機房建設引人誤區。機房工程是多專業、多學科、技術含量高的綜合工程,在智能建築工程中處于核心的位置。因此,必須明確機房工程的重要性才能做好機房建設。
(2)機房各系統的均衡問題。機房工程是一個系統工程,是由多個系統協同工作來實現的。但有的用戶無限制地擡高某一系統的可靠性,而忽視了機房整體性能的平衡問題,最終導致機房因其他系統的薄弱而出現問題,導致影響機房系統的穩定運行。所以不能過分強調某一系統的可靠性,而無限度地擡高整個機房建設的費用。
(3)機房的通用性問題。在機房規劃初期,計算機及其他設備還沒有確定,如果不認真作好用戶需求分析,只根據經驗進行組建,那麽所進行的規劃設計往往帶有一定的盲目性,無法針對功能需求、設備數量進行相關設計,容易造成難以彌補的缺憾。這樣通常導致機房建成後不久就要進行機房改造來滿足新增設備的需要。
鑒于以上這些問題的存在,機房建設者不僅要有正確的機房建設理念,也要有一定的可擴展性。
 
五、評價機房建設的幾個重要的因素的
(1)機房的性能和能耗比將成爲機房評估的一個重要指標。隨著節能意識的加強,各種節能措施將被實施,如高效率UPS(尤其在負載率的運行狀態)、圍護結構的絕熱處理、低傳熱系數玻璃的采用等。另外,針對目前采用的房間內開放式制冷模式的"冷庫式"機房,在有些應用場合將被采用房間內密閉空間的封閉式制冷模式的"冰箱式"機房所替代,用以減少或消除圍護結構的能耗、提高制冷效率。
(2)"機架(機櫃)就是機房"的概念將被接受。這是從"IT微環境"或機櫃是模塊化的機房環境這方面考慮機房的作用,井以此爲出發點來規劃、設計機房的模式。設計思路上“選址--布局--機房設備(指UPS、空調等)擺放--機櫃擺放”的設計邏輯將完全逆轉。
(3)"一體化機房"或"整體機房"概念將被實施。標准化的、定制化的、預生産的、組件式(或稱積木式)的、整體設計的機房構建(或稱"搭建")模式將越來越普及,尤其是針對中小型機房用戶。

 

六、未來機房數據中心備受關注的幾個方面
(一)機房供配電方面
(1)由備用供電系統向不停電供電系統發展。柴油發電機將起到更重要的作用。同時,機房的配電系統將成爲ups之後的另一個關注點。
(2)UPS供配電系統的標准化、模塊化設計將普遍被采用,以降低MTTR(平均修複時間)、提高可用性、擴展性、設備安裝施工質量,並可降低生産和銷售成本。
(3)機櫃級配電的管理將受到重視。這是目前供配電系統"端到端"路徑中最薄弱的一環。同時,機櫃配電設備PDU的管理(如負載率管理),也是影響IT設備擴展性的重要障礙。
(4)直流供電系統有可能被提出並進行研究。隨著新出現的CPU工作電壓的不斷降低,抗幹擾能力在不斷下降,交流供電系統中的諧波問題、地線噪聲問題帶來的影響越來越嚴重。直流供配電系統可能將成爲一種被迫的選擇。
(二)空氣調節方面
(1)冷卻系統布局的變化。由機房作爲制冷系統的模式向機櫃或機櫃群作爲制冷系統的模式變化。"冰箱式"機房是"機櫃群"模式的表現,機櫃級空調機則是"機櫃"模式的表現。對于功率密度更大的IT設備,甚至出現"機櫃U"級制冷系統和"服務器"級制冷系統。
(2)"機房氣象學"概念的出現。機架式時代的全面到來,便機房內氣候出現明顯而劇烈的局部差異性,"機房環境"己不能表述IT設備個體的環境,著眼于機櫃、甚至著眼于機櫃"U"空間的"IT微環境"或"機房氣象"才能真正描述IT設備的工作環境。
(3)節能型制冷技術將得到開發和應用。例如,在冬季使用的、利用室外空氣作爲冷源的熱交換設備,以及與樓宇空調系統共用(可提高效率)的制冷設備等。
(三)機房監控管理方面
(1)IT設備的控管向集中化發展。機房內各種服務器設備,由于KVM(鍵盤顯示器鼠標切換器)的出現,改變了基于單機的設備管理模式。基于IP的、Intemet的、IPMI(智能平台管理接口)的能夠管理不同平台的遠程集中管理模式逐漸普遍被采用。
(2)機房設備的監控管理向網絡化、標准化發展。各機房設備廠商使用各自通信協議的局面將被改變,串口將被網口取代,所有設備基于IP進行管理。
(3)機房設備的控制功能將加強。機房設備監控系統的控制功能不再局限于設備開關機和對參數的設置,還可以針對機房環境、IT微環境的自動控制。例如,根據服務器的運算量,實時調節制冷系統的風量或空氣溫度,或當操作人員進入機房時自動開啓部分照明系統等。
(4)管理終端的變化。隨著無線移動通信技術的發展,爲了滿足管理的實時性要求,移動PDA等將成爲管理員最"順手"的管理終端。隨著3G時代的來臨,遠程監控將得到更大的應用。

 

七、現代機房的發展趨勢
計算機技術在不斷發展,機房作爲計算機安全、穩定運行的平台,也在隨之發展,主要
有以下幾方面趨勢。
(一)智能機房概念的引入讓機房建設上了一個新台階隨著網絡、通信和計算機系統的大規模應用和發展,作爲其核心的各種機房的重要性越來越突出。機房的動力、環境設備,如配電、不間斷電源、空調、消防、監控、防盜報警等子系統,必須時刻保證能夠提供系統正常運行所需的環境。一旦動力、環境設備出現故障,或故障不能及時處理,就會影響到整個系統的運行,甚至損壞機房中的硬件設備,造成嚴重的後果。若金融、電力、通信等重要部門出現機房故障,將造成的不可估量的經濟損失和社會影響,因此許多機房不得不采取24h專人值班,定時巡查環境設備的措施。但是,這樣仍然存在著耗費人力資源、人長時間重複勞動易于疲勞和疏忽、巡查人員專業技能水平不足以排除故障和整個機房動力、環境設備監控管理工作不科學和不規範等問題。針對這些問題,在機房建設中引入了智能機房集成管理系統,利用先進的計算機技術、控制技術和通信技術,將整個機房的各種動力、環境設備子系統集成到一個統一的監控和管理平台上,通過一個統一的簡單易用的圖形用戶界面,維護人員可以隨時隨地監控機房的任何一個設備,獲取所需的實時和曆史信息,進行高效的全局事件管理。該系統爲機房維護人員提供了先進的管理手段、實時的管理信息和豐富的曆史記錄,可以提高對機房系統設備的管理水平,實現科學管理,同時也節省了人力,減輕了維護人員的勞動強度,提高了對突發事件的快速反應能力,減少了事故帶來的危害和損失,從而使機房管理步人了一個新的境界,也爲機房無人管理創造了條件。
(二)機房結構布置發生變化,將操作人員與計算機設備分開
在KVM系統出現以前,部分計算機設備必須在機房內對其進行維護。由于機房內設備運行的需要,一般采用地板下送風,且室內溫度較低,長期在這種環境中工作致使不少操作人員的身體健康受到嚴重威脅。另外,由于機房內經常有人員活動和機房外門的頻繁開啓,機房內的環境也難以保證。在KVM系統出現後,操作人員在操作室就可以對計算機設備進行全面的維護,不必再迸人機房內。這樣在機房內可以采用下送風的機房專用空調系統,在操作室內使用適合有人環境的舒適性空調系統,既保證了設備運行的需要,也保證了操作人員的身體健康,同時也保證了機房內的環境。隨著KVM系統和機房智能機房集成管理系統的使用,現在許多大型機房劃分爲有人區和無人區。
(三)順應時代發展的需要,逐步建設綠色環保的節能機房
機房內有許多計算機設備及環境保障設備(如UPS電源、機房專用空調等),這些設備使機房成爲耗能大戶。隨著各系統技術的不斷發展,越來越多的機房建設使用了節能設備和新的節能技術,如采用高效能的UPS電源系統、低能耗的機房專用空調系統和機房智能照明系統,降低了機房的能耗。另外,潔淨消防滅火系統也使機房在使用中減少了對環境的危害。
(四)適應計算機設備的不斷發展,增加機房的靈活性
爲了方便計算設備的更新、擴展和升級,在機房建設時需適當考慮各系統爲設備發展留有一定的冗余和預留,減少因機房改造而帶來的系統停機時間。