愛華網(wǎng)???? “數(shù)據(jù)中心”是人類上世紀(jì)在IT組織應(yīng)用推廣模式方面的一大發(fā)明，標(biāo)志著IT應(yīng)用的規(guī)范化和組織化。今天，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，幾乎所有在建的智慧城市及一些大中型機(jī)構(gòu)(政府部門、企業(yè)、科研院校…)都建立了自己的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，全面管理本城市和本機(jī)構(gòu)的IT系統(tǒng)。如今覆蓋全球的Internet和無數(shù)機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)實(shí)際上是在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心支持下運(yùn)轉(zhuǎn)的。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為交通、能源一樣的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)前的形勢(shì)是，人類社會(huì)在得益于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的同時(shí)、也受到利用傳統(tǒng)技術(shù)建立起來龐大數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)的種種困擾，在成本、因變速度、安全、能源消耗等方面面臨著一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)前在智慧城市建設(shè)中人們普遍的共識(shí)是：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)不適應(yīng)全球化時(shí)代對(duì)現(xiàn)代IT技術(shù)的許多新要求，必須進(jìn)行革新，否則就會(huì)走向反面，成為阻礙現(xiàn)代IT發(fā)展和智慧城市建設(shè)的因素。 一、建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心勢(shì)在必行 從數(shù)據(jù)中心內(nèi)部計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式發(fā)展歷史來看，從最早的大型機(jī)、服務(wù)器 /客戶機(jī)(Server/Clinet)模式、到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境、今天的云計(jì)算環(huán)境，一浪一浪向前發(fā)展。革新傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心技術(shù)、建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心反映了數(shù)據(jù)中心技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和當(dāng)前智慧城市建設(shè)的需要。 在“瞬息萬變”和“適者生存”的智慧地球時(shí)代，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心失去了活力，同樣必須加以變革。任何頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的局部方法，都是不能根本解決問題的，唯一的出路是改革，建設(shè)新一代的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心!當(dāng)前改造原有數(shù)據(jù)中心、建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)形成一股席卷全球的新浪潮，造成了空前巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。調(diào)研的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：到2013年，60%以上的數(shù)據(jù)中心將遷移到智慧城市云計(jì)算數(shù)據(jù)中心新機(jī)房中;今后10年內(nèi)，40%以上的數(shù)據(jù)中心將被更換。 當(dāng)前，許多企業(yè)或機(jī)構(gòu)都迫切要求改造原有數(shù)據(jù)中心和建設(shè)新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。全國(guó)在建的150多個(gè)智慧城市大部分都建起了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的占地面積和服務(wù)器臺(tái)數(shù)來看：特大型城市4萬平方米和10萬臺(tái)以上；大型城市2萬平方米和5萬臺(tái)以上；中型城市1萬平方米和2萬臺(tái)左右；小型城市4千平方米和5千臺(tái)左右。實(shí)踐表明，新一代云計(jì)算數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其成敗的關(guān)鍵與采用的具體技術(shù)有關(guān)，重要的是搞好規(guī)劃和設(shè)計(jì)原則。因此，本文從規(guī)劃和設(shè)計(jì)出發(fā)，環(huán)繞機(jī)房環(huán)境、計(jì)算、安全和管理等四個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建模塊，探討如何優(yōu)質(zhì)高效地建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。 二、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃 建設(shè)目標(biāo)。制訂云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃要有的放矢，首先從擴(kuò)展能力、容災(zāi)與高可用性、靈活性和管理自動(dòng)化等方面確定建設(shè)目標(biāo)。例如，要求云計(jì)算數(shù)據(jù)中心至少滿足10年以上的城市發(fā)展需要、達(dá)到較高的可用性級(jí)別等。 規(guī)劃步驟。在制訂云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃時(shí)，要基于特定的建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合智慧城市的業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)與發(fā)展規(guī)劃，這樣才能有針對(duì)性。一般來說，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃工作主要遵循以下步驟： 分析現(xiàn)狀 — 使用云計(jì)算數(shù)據(jù)中心成熟度模型或其他工具，分析當(dāng)前IT基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)行現(xiàn)狀，評(píng)估當(dāng)前環(huán)境在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)連續(xù)性、技術(shù)系統(tǒng)/應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)中心設(shè)施方面的情況，確定哪些方面需要改變，才能滿足業(yè)務(wù)目標(biāo)和建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的驅(qū)動(dòng)因素。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) — 提出滿足需求的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)，包括云計(jì)算數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施、關(guān)鍵技術(shù)、運(yùn)行和支持管理系統(tǒng)等有關(guān)情況。 實(shí)施轉(zhuǎn)換 — 形成從當(dāng)前IT基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換到云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的實(shí)施步驟。 三、制訂改造和建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心規(guī)劃需要考慮的因素 其一，智慧城市在制定改造現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃時(shí)，首先需要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心的建筑平面圖、電源、散熱系統(tǒng)、活動(dòng)地板等進(jìn)行全面的審核與評(píng)估，以消除任何可能導(dǎo)致IT系統(tǒng)故障的隱患。然后進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，以便與未來可能的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展進(jìn)行平衡。其二，如果需要新建云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，則考慮的因素相對(duì)更復(fù)雜些。其規(guī)劃范圍將包括云計(jì)算數(shù)據(jù)中心選址、數(shù)據(jù)中心可用性定級(jí)、數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的各種基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)管理與IT治理、以及投資核算等方面的要求，下面將介紹在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心規(guī)劃中需要掌握的幾個(gè)重點(diǎn)。 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心場(chǎng)地選擇。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心環(huán)境及設(shè)備的運(yùn)行和安全管理與場(chǎng)地的選擇有很大關(guān)系，有許多因素是必須考慮的，其中包括：地理環(huán)境、通訊條件、電力供應(yīng)、水資源、地理位置、生態(tài)環(huán)境、人力資源等。 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心可用性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由美國(guó)通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA)2005年4月發(fā)布的第一個(gè)比較全面的、以數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施為對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)--TIA-942《數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》，專供數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)人員在構(gòu)建開發(fā)流程初期時(shí)使用。主要涵蓋數(shù)據(jù)中心空間與布局、布線基礎(chǔ)架構(gòu)、可用性等級(jí)和環(huán)境因素等技術(shù)指南。標(biāo)準(zhǔn)中提出的適用于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)各種要素包含數(shù)據(jù)中心可用性等級(jí)劃分： 一級(jí)：?jiǎn)温窂降碾娫春蜕岱峙洌瑹o冗余組件，99.671 %的可用性; 二級(jí)：?jiǎn)温窂降碾娫春蜕岱峙?，冗余組件，99.741 %的可用性; 三級(jí)：多個(gè)電源和散熱分配路徑，只有單路工作，冗余組件，可同時(shí)維護(hù)，99.982 %的可用性; 四級(jí)：多個(gè)工作狀態(tài)電源和散熱分配路徑，組件冗余，容錯(cuò)， 99.995 %的可用性。 在實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)可用性等級(jí)要求，來規(guī)劃云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電源、散熱設(shè)備等機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施以及它們的冗余度，從而實(shí)現(xiàn)可用性與投資的最佳平衡。 云計(jì)算數(shù)據(jù)中心組成部分的規(guī)劃。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心構(gòu)建模塊由機(jī)房環(huán)境關(guān)鍵設(shè)施、計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、管理基礎(chǔ)設(shè)施、安全基礎(chǔ)設(shè)施四個(gè)基本部分組成，而貫穿其中的是與實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心特性密切相關(guān)的各種技術(shù)、流程、人員和服務(wù)。這4個(gè)基本部件的內(nèi)部子系統(tǒng)及其規(guī)劃要點(diǎn)和必須考慮的環(huán)境、電源和散熱等屬于重要因素。 四、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì) 在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)過程中，涉及眾多子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置與布局。如樓宇與機(jī)房、供電與散熱、網(wǎng)絡(luò)與綜合布線、服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)施、物理安全與信息安全等，甚至還包括室內(nèi)裝修與環(huán)保工程。因此，為確保云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)的成功，在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)原則和實(shí)施方案指導(dǎo)下分步執(zhí)行就變得尤為重要。 1.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)原則 在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)階段中，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則： 堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化與簡(jiǎn)易化。標(biāo)準(zhǔn)化是指嚴(yán)格地按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心的每一組成部分，使它們具有一致性。標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范應(yīng)是中性的、中立的，與制造商無關(guān)的。同樣功能的標(biāo)準(zhǔn)部件雖然可由不同廠商生產(chǎn)，但期望可以互相替換。標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)用戶的最大的好處是使用戶有更多的供應(yīng)商可供選擇，減少對(duì)生產(chǎn)廠商的依賴。 簡(jiǎn)易化是指通過大規(guī)模的 IT 整合降低云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜性。而復(fù)雜性既減弱系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)變化的應(yīng)變能力，又會(huì)極大地增大了運(yùn)營(yíng)成本。整合后的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)將是標(biāo)準(zhǔn)的和得到大幅度簡(jiǎn)化的。整合使得云計(jì)算數(shù)據(jù)中心組成類型和種類更少更簡(jiǎn)單、向機(jī)構(gòu)選擇的標(biāo)準(zhǔn)化方向靠攏，從而方便管理和加速應(yīng)變、降低運(yùn)營(yíng)成本。 實(shí)現(xiàn)模塊化與集成化。模塊化是指轉(zhuǎn)化為基于模塊的服務(wù)模式;以面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)設(shè)施模塊化成為預(yù)先確定功能的必要組成構(gòu)件。集成化是指系統(tǒng)和自動(dòng)化工具集成使適合于統(tǒng)一管理各種服務(wù)(包括基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用、信息等服務(wù))。模塊化和集成化是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心必須遵循的設(shè)計(jì)原則。使用標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)建模塊來規(guī)劃與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)成為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心技術(shù)的發(fā)展方向。模塊化的設(shè)計(jì)方法可以用在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)所有方面，包括系統(tǒng)、機(jī)架、各種設(shè)備，以及機(jī)房之外的基礎(chǔ)設(shè)施，包括冷卻塔、冷卻設(shè)備、循環(huán)加熱系統(tǒng)、饋電、電源調(diào)節(jié)等。這種模塊化設(shè)計(jì)，加上自動(dòng)化的管理工具集成，不僅能夠在資金、空間和設(shè)備利用率、人力資源等方面取得巨大效益，為提高冗余能力和擴(kuò)展容量提供方便。 重視節(jié)能與節(jié)省空間。采取重視節(jié)能與節(jié)省空間的戰(zhàn)略，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心不僅僅是節(jié)省成本和充分利用空間的考慮，更是一種環(huán)保責(zé)任，并將成為智慧城市或眾多企業(yè)、機(jī)構(gòu)的重要競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外，縱觀未來科技的創(chuàng)新與發(fā)展，節(jié)能與環(huán)保技術(shù)已成為關(guān)注重點(diǎn)，創(chuàng)建綠色數(shù)據(jù)中心勢(shì)在必行。然而，沒有一種單一的“良藥”能完全解決當(dāng)前云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的能耗與空間問題，只有通過綜合云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)才能收到豐厚的成效(從芯片到服務(wù)器到機(jī)架到機(jī)房到冷卻器)。綠色數(shù)據(jù)中心綜合解決方案主要涉及三方面：采用高效系統(tǒng)與布局使散熱功率消耗最小(如創(chuàng)新的散熱和配電系統(tǒng));通過靈活的設(shè)計(jì)使功率密度最高(如虛擬化和電源管理);利用智能節(jié)能技術(shù)使功率利用優(yōu)化(如節(jié)能服務(wù)器、刀片化和IT整合)。 確保高可靠性與高可用性。為保證云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能提供連續(xù)不間斷的7×24小時(shí)服務(wù)，中心內(nèi)的所有基礎(chǔ)設(shè)施必須要求具備高可靠性。可靠性是可用性的基礎(chǔ)，它由平均無故障工作時(shí)間(MTBF)、平均修理時(shí)間(MTTR)、可用度(A)、可靠性(R)和時(shí)間(Time)等5個(gè)相互關(guān)聯(lián)的因素組成(它們的確切定義)，在設(shè)計(jì)之時(shí)必須正確理解和確定這些指標(biāo)。特別是考慮高可用性與容錯(cuò)設(shè)計(jì)，杜絕單點(diǎn)故障的存在。例如，由市電到機(jī)柜及服務(wù)器的整個(gè)供電系統(tǒng)可用性不得少于99.999%;為機(jī)房各系統(tǒng)配備足夠的備份能力，以保證機(jī)房具有較高的可靠性;各個(gè)基礎(chǔ)部件(主機(jī)，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò))的安全與高可用性設(shè)計(jì)，將減少系統(tǒng)宕機(jī)概率;系統(tǒng)配置應(yīng)采用成熟技術(shù)的產(chǎn)品，回避使用短期過渡性技術(shù)的產(chǎn)品。 2.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心各組成部分的設(shè)計(jì) 具體說來，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)將包括云計(jì)算數(shù)據(jù)中心樓宇和機(jī)房、環(huán)境與安保監(jiān)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與綜合布線、服務(wù)器與存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施、安全系統(tǒng)等多數(shù)據(jù)中心組成部分的設(shè)計(jì)。 其中，設(shè)計(jì)機(jī)房環(huán)境保障基礎(chǔ)設(shè)施是云計(jì)算數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中的重中之重。如電力供應(yīng)由電網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)提供，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)變電后再輸送到機(jī)房;又如中央冷卻器為計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)設(shè)備提供不間斷冷卻水。事實(shí)上，輸送到計(jì)算設(shè)備的所有電力都在機(jī)房?jī)?nèi)轉(zhuǎn)化為熱量，然后由散熱系統(tǒng)帶走(散熱系統(tǒng)通常為空氣調(diào)節(jié)器或風(fēng)扇提供循環(huán)氣流)。除了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)外，還需要網(wǎng)絡(luò)布線，以實(shí)現(xiàn)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的高速傳輸。 為使云計(jì)算數(shù)據(jù)中心內(nèi)各子系統(tǒng)彼此有序分工、協(xié)調(diào)工作，我們特別強(qiáng)調(diào)各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一致性，即配電系統(tǒng)容量、空調(diào)系統(tǒng)制冷量與綜合布線系統(tǒng)的位點(diǎn)計(jì)算都需要與系統(tǒng)容量及設(shè)備布局協(xié)調(diào)一致，不要出現(xiàn)個(gè)別子系統(tǒng)過高配置而整個(gè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心容量出現(xiàn)瓶頸的情況。在設(shè)計(jì)和建設(shè)的過程中，不僅要考慮到機(jī)房環(huán)境、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)監(jiān)控和安全管理等技術(shù)因素，更重要的是必須同時(shí)配合未來云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的管理與運(yùn)營(yíng)模式，只有這樣，才能充分發(fā)揮云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的作用。 為了在設(shè)計(jì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心各組成部分的過程中貫徹上述的原則，首先明確和充分發(fā)揮各組成部分在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心整體中的作用、內(nèi)部模塊和子系統(tǒng)組成以及功能劃分、應(yīng)遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、具體的實(shí)施方法和重要的注意事項(xiàng)；其次在實(shí)踐中綜合考慮投資、性能、可靠性等因素；再次實(shí)現(xiàn)既提高云計(jì)算數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的投資回報(bào)(RoIT)又要確保云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)當(dāng)前和未來業(yè)務(wù)需求。本文中涉及的許多內(nèi)容是根據(jù)惠普公司在國(guó)內(nèi)外實(shí)施許多云計(jì)算數(shù)據(jù)中心建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。實(shí)踐的結(jié)果表明，按照惠普的設(shè)計(jì)方法可以在確保工程質(zhì)量和進(jìn)度的基礎(chǔ)上降低15-20%的投資費(fèi)用。 五、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心革命任重而道遠(yuǎn) 在我國(guó)，隨著信息技術(shù)的推廣應(yīng)用，許多城市和機(jī)構(gòu)都在計(jì)劃改造原有的數(shù)據(jù)中心或者建設(shè)新的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。但是革命的步伐還需要進(jìn)一步加速。有些CEO往往擔(dān)心影響當(dāng)前的業(yè)務(wù)，希望等待新技術(shù)的進(jìn)一步成熟。有些CIO往往不想改變自己一手建立的IT基礎(chǔ)設(shè)施。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http://www.ems86.com總第491期2013年第05期-----轉(zhuǎn)載須注名來源此外，還有資金約束、習(xí)慣勢(shì)力作怪以及對(duì)修補(bǔ)傳統(tǒng)的模式存在幻想等方面原因，也可能會(huì)阻礙革新的迅速實(shí)施。中國(guó)社會(huì)不能走西方“先污染后治理”的老路。云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)也應(yīng)當(dāng)早日吸取西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、走革新和跳躍式的發(fā)展道路。 當(dāng)前要認(rèn)真解決的一個(gè)思想問題是把革新數(shù)據(jù)中心作為負(fù)擔(dān)，而不是機(jī)遇。事實(shí)上，建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心不僅是一個(gè)挑戰(zhàn)，而且是一個(gè)很大的機(jī)遇。從挑戰(zhàn)角度來看，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心造成了一系列弊病，只有改弦更張才能克服這些弊病。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心是我們辛辛苦苦建立起來的，投資也非常大。但是其歷史作用已經(jīng)完成了，必須加以革新，而革新后建立的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，將為開發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用開辟?gòu)V闊的道路。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)走到了“山窮水盡”地步，只有進(jìn)行根本性的革命、建立云計(jì)算數(shù)據(jù)中心才能進(jìn)入“柳暗花明”的佳境。
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