一、小型數(shù)據(jù)中心的定義
數(shù)據(jù)中心(Data Center)是大范圍協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來在Internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上加速信息的傳遞。又可以細(xì)分為企業(yè)級數(shù)據(jù)中心、其他數(shù)據(jù)中心等。
企業(yè)數(shù)據(jù)中心(Enterprise Data Center,EDC)通過實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義與命名規(guī)范、集中的數(shù)據(jù)環(huán)境,從而達(dá)到數(shù)據(jù)共享與利用的目標(biāo)。企業(yè)數(shù)據(jù)中心按規(guī)模劃分為部門級數(shù)據(jù)中心、企業(yè)級數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心以及主機(jī)托管數(shù)據(jù)中心等。其中互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center,IDC)是一種以電信級機(jī)房設(shè)備向用戶提供專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)存放業(yè)務(wù)及其它相關(guān)服務(wù)的中心。用戶可通過數(shù)據(jù)中心的主機(jī)托管、整機(jī)租賃、虛擬主機(jī)等服務(wù)，并租用數(shù)據(jù)中心的技術(shù)力量，搭建自己的互聯(lián)網(wǎng)平臺。
其中，隨著時間的推移，小型數(shù)據(jù)中心的指標(biāo)定義也不斷在變化，在2-3年前，100平米以下的可以定義為小型數(shù)據(jù)中心，但是隨著機(jī)房逐漸的集中化、大型化，當(dāng)前200平米以下的面積的機(jī)房定義為小型數(shù)據(jù)中心更為貼切。具體劃分請參看下表：
二、構(gòu)建小型數(shù)據(jù)中心的幾個核心要素
整體設(shè)計
1、選址問題
數(shù)據(jù)中心具有極高的安全性要求，一旦發(fā)生問題將會影響社會的正常生產(chǎn)、生活。因此，即使發(fā)生諸如地震、水災(zāi)、雷擊等自然災(zāi)害和機(jī)器設(shè)備發(fā)生故障、火災(zāi)等偶然事件，數(shù)據(jù)中心也必須具備很高的安全可靠性以保證業(yè)務(wù)不會停止。提高安全可靠性可通過各種手段實(shí)現(xiàn)，比如構(gòu)筑具有冗余性的系統(tǒng)和構(gòu)筑較易修補(bǔ)故障的系統(tǒng)等等。但是數(shù)據(jù)中心地理位置的合理規(guī)劃對提高“災(zāi)害回避性”是極為重要的。在調(diào)查用地位置有關(guān)項目和用地本身的性狀時，必須對自然條件和社會條件從過去到未來進(jìn)行多方面研究。
其中，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》(GB 50174-2017)中規(guī)定，電子信息系統(tǒng)機(jī)房位置選擇應(yīng)符合下列要求：
◆水源充足，電力比較穩(wěn)定可靠，交通通信方便，自然環(huán)境清潔;
◆遠(yuǎn)離產(chǎn)生粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的工廠、倉庫、堆場等;
◆遠(yuǎn)離水災(zāi)隱患區(qū)域;
◆遠(yuǎn)離強(qiáng)振源和強(qiáng)噪聲源;
◆避開強(qiáng)電磁場干擾。
ANSI/TIA-942-2005標(biāo)準(zhǔn)附錄F中關(guān)于選址的有關(guān)參考：
◆數(shù)據(jù)中心不應(yīng)靠近附近機(jī)場的飛行航線。
◆與鐵路及及高速公路距離大于800m，以保證降低化學(xué)物質(zhì)濺落危險。
◆與軍事基地距離大于800m，與核設(shè)施、國防設(shè)施等大于1600m。
◆其它注意事項：污染風(fēng)險/接近警察局、消防隊、醫(yī)院、地區(qū)規(guī)劃、多路接入、震動問題、環(huán)境問題。
2、數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與設(shè)計
建設(shè)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)當(dāng)滿足當(dāng)前與未來的需要，在規(guī)劃時，要注意以下幾點(diǎn)需求：
A、解決系統(tǒng)過熱問題
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心普遍存在局部過熱的問題。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心因設(shè)計不合理而制冷不能按實(shí)際設(shè)備的需要進(jìn)行分配，導(dǎo)致總體能源浪費(fèi)高且存在局部過熱而宕機(jī)。機(jī)房空調(diào)設(shè)置不合理，沒有采用機(jī)房專用的精密空調(diào)，而是直接采用了家庭舒適性空調(diào)。電源線纜布放過細(xì)，存在重大的安全隱患。沒有配備保障電源，機(jī)房的設(shè)備安全運(yùn)行無法保證。
科學(xué)的數(shù)據(jù)中心動力配置，成本會在建設(shè)初期提高，相比由此帶來的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)營帶來的業(yè)務(wù)高可靠性，同時體現(xiàn)出的節(jié)能減耗帶來的低成本價值。
B、解決系統(tǒng)宕機(jī)問題
大量企、事業(yè)等都會自己建設(shè)或者通過電信服務(wù)商，IDC運(yùn)營服務(wù)商等擁有自己的機(jī)房，但是由于各種原因會出現(xiàn)數(shù)據(jù)中心停機(jī)和暫時關(guān)閉的情況，會給企業(yè)帶來不可估量的損失。第一、建立自身的災(zāi)備中心，除了IT支撐之外，災(zāi)備中應(yīng)該加入業(yè)務(wù)影響分析、策略制定、業(yè)務(wù)恢復(fù)預(yù)案、人員架構(gòu)、通信保障、第三方合作機(jī)構(gòu)等，成為業(yè)務(wù)連續(xù)性規(guī)劃(BCP)。第二、對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行N+x冗余備份，盡量減少在設(shè)備自身的問題。
C、注重整體的綠色節(jié)能問題
所謂數(shù)據(jù)中心的“綠色”，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，也沒有形成可以參考的規(guī)范。薛哥認(rèn)為，綠色標(biāo)準(zhǔn)可以體現(xiàn)在兩個方面：第一、整體設(shè)計的科學(xué)合理和設(shè)備的節(jié)能環(huán)保。綠色應(yīng)該體現(xiàn)在通過科學(xué)的機(jī)房配置建設(shè)設(shè)計或改善，來形成動力環(huán)境最優(yōu)化的配置，實(shí)現(xiàn)初始投入最小化;在保障機(jī)房設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)營的同時，達(dá)到節(jié)能減耗;同時服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲等設(shè)備要實(shí)現(xiàn)最大化的效能比。第二、滿足IT環(huán)境的基本運(yùn)營，同時確?？蓴U(kuò)展性。要合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的使用壽命，爭取達(dá)到總體TCO最小化。
D、關(guān)注數(shù)據(jù)中心的重點(diǎn)設(shè)計
為規(guī)范電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計，確保電子信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、節(jié)能環(huán)保等要求。
●機(jī)房雖然是按照重要性進(jìn)行分級，但不同級別的機(jī)房，其投資、系統(tǒng)冗余和能耗是不同的。級別高的機(jī)房，系統(tǒng)冗余較高，相對來說，其投資和能耗也較高。在滿足系統(tǒng)可靠性的前提下，合理確定機(jī)房等級和系統(tǒng)配置，可以降低投資，減少能源消耗。
●當(dāng)機(jī)柜內(nèi)或機(jī)架上的設(shè)備為前進(jìn)風(fēng)/后出風(fēng)方式冷卻時，機(jī)柜或機(jī)架的布置宜采用面對面、背對背方式。
●A級和B級電子信息系統(tǒng)機(jī)房的主機(jī)房不宜設(shè)置外窗。當(dāng)主機(jī)房設(shè)有外窗時，應(yīng)采用雙層固定窗，并應(yīng)有良好的氣密性。
●空調(diào)設(shè)計應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇采用以下節(jié)能措施：大型機(jī)房宜采用水冷冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng);北方地區(qū)采用水冷冷水機(jī)組的機(jī)房，冬季可利用室外冷卻塔作為冷源，通過熱交換器對空調(diào)冷凍水進(jìn)行降溫;空調(diào)系統(tǒng)可采用電制冷與自然冷卻相結(jié)合的方式。
●主機(jī)房和輔助區(qū)內(nèi)的主要照明光源應(yīng)采用高效節(jié)能熒光燈，其鎮(zhèn)流器的諧波限值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB17625.1的規(guī)定，燈具應(yīng)采用分區(qū)、分組的控制措施。
(二)產(chǎn)品選擇與布局
1、電源選擇
針對小型數(shù)據(jù)中心，UPS等電源系統(tǒng)應(yīng)該采用節(jié)省空間的緊湊式設(shè)計，具有內(nèi)置旁路維護(hù)開關(guān)以及可擴(kuò)展的電池，盡量降低用戶的總體擁有成本。還應(yīng)具有用戶友好的智能及系統(tǒng)管理功能。
采用產(chǎn)品應(yīng)該兼顧產(chǎn)品的成本和性能，達(dá)到IT管理人員對總體擁有成本的需求，在一些小型數(shù)據(jù)中心，IT管理人員常常必須自己對部分電源解決方案進(jìn)行管理和維護(hù)，身邊沒有電源專業(yè)人員，所以采購產(chǎn)品要性能非常良好，同時易于管理。
所選產(chǎn)品還應(yīng)配有范圍廣泛的可選附件，如具有環(huán)境監(jiān)測功能的網(wǎng)絡(luò)管理卡。利用這種網(wǎng)絡(luò)管理卡，用戶可以對UPS進(jìn)行遠(yuǎn)程或基于Web的管理。能夠與系統(tǒng)管理器整合，實(shí)現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)中心的輕松管理。
2、空調(diào)的選擇
數(shù)據(jù)中心各設(shè)備產(chǎn)生的熱量需采用空氣冷卻的方法去解決，數(shù)據(jù)中心的最佳制冷設(shè)備就是機(jī)房專用精密空調(diào)。數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的IT硬件運(yùn)行時會產(chǎn)生大量集中的熱量，同時對溫度和濕度的變化也極其敏感，溫度和濕度的輕微浮動，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重問題;在IT設(shè)備機(jī)房中，熱負(fù)荷幾乎全部來自IT硬件、照明設(shè)備、支持設(shè)備和發(fā)動機(jī)散發(fā)的顯熱，IT設(shè)備機(jī)房含有很少的潛熱，因?yàn)槿藛T較少，外部空氣有限，物理結(jié)構(gòu)上還往往含有防潮層。
●對于東北地區(qū)的城市來說，四季分明，冬天溫度相對比較低，所以不適宜使用水冷系列，自然冷卻冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組的節(jié)能效果很明顯，耗電量明顯減少。
●對于華北地區(qū)的城市而言，自然冷卻冷水機(jī)組加冷凍水機(jī)組可以比普通冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組節(jié)能30%，和其他空調(diào)系統(tǒng)相比耗電量也明顯減少，節(jié)能效果顯著。
●對于平均溫度很高的華東、華南地區(qū)的城市，水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組的系統(tǒng)總投資較少，在計算設(shè)備制冷總功率和耗電量時，直接蒸發(fā)式機(jī)組較高，水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組系統(tǒng)較風(fēng)冷直接蒸發(fā)式機(jī)組要節(jié)能可達(dá)到20%左右。
3、設(shè)備的布局
A、機(jī)柜擺放
在現(xiàn)代機(jī)房的機(jī)柜布局中，人們?yōu)榱嗣烙^和便于觀察會將所的的機(jī)柜朝同一個方向擺放，如果按照這種擺放方式，機(jī)柜盲板有效阻擋冷熱空氣的效果將大大折扣。正確的擺放方式應(yīng)該是將服務(wù)器機(jī)柜面對面或背對背的擺放方式擺放，這樣變形成了冷風(fēng)通道和熱風(fēng)通道，機(jī)柜之間的冷熱風(fēng)不會混合在一起，形成短路氣流，大大提到制冷效果，保護(hù)好冷熱通道不被破壞。
B、IT設(shè)備擺放
隨著服務(wù)器的小形化、高密度化、刀片式服務(wù)器的產(chǎn)生，這些服務(wù)器擺放的位置越來越不容IT管理者的忽視，高功率設(shè)備發(fā)熱量大，比普通IT設(shè)備可能要高1倍或更多，如果將這些高功率負(fù)載和高密度的服務(wù)器組合擺放在一個機(jī)柜內(nèi)，這樣便會出現(xiàn)一個高密設(shè)備度群形成了一個巨大的發(fā)熱群體，這種情況最容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的局部熱點(diǎn)，IT管理人員不得不降低整個機(jī)房環(huán)境的溫度或是添加專門的制冷設(shè)備，來處理這個局部發(fā)熱點(diǎn);針對這樣的問題，可以將這些高功率設(shè)備和高密度服務(wù)器均分在每個機(jī)柜內(nèi)，這樣就不會出現(xiàn)高功率高密度設(shè)備群，也無法形成數(shù)據(jù)中心的熱點(diǎn)和冷卻的難點(diǎn)，將降低制冷設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用和采購費(fèi)用。
三、構(gòu)建小型數(shù)據(jù)中心的幾個需注意的問題
1、基礎(chǔ)設(shè)施與動力環(huán)境設(shè)計、安裝合理
第一，數(shù)據(jù)中心應(yīng)配置保證電源，至少配置N+x的UPS電源，確保市電中斷以后能確保設(shè)備正常運(yùn)行。如果條件可以，應(yīng)該再配置一臺發(fā)電機(jī)，確保市電中斷時間過長造成的影響。
第二，數(shù)據(jù)中心要配置機(jī)房專用的精密空調(diào)，并做好整體監(jiān)控，能夠根據(jù)機(jī)房環(huán)境和濕度的變化隨時對空調(diào)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)節(jié)。
第三，數(shù)據(jù)中心要建設(shè)專用的送風(fēng)通道。數(shù)據(jù)中心的設(shè)備由于能耗大，發(fā)熱量也大，下送風(fēng)方式效果最好，因此必須在機(jī)房設(shè)置地板，建立專用的下送風(fēng)通道。
第四，要進(jìn)行專門的規(guī)劃。要根據(jù)公司的發(fā)展做好規(guī)劃，最好能對機(jī)房進(jìn)行全面的規(guī)劃，然后根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要分步實(shí)施。只有這樣，機(jī)房的建設(shè)才會正規(guī)，才不會出現(xiàn)電源線纜發(fā)熱的情況。
2、重點(diǎn)關(guān)注耗能的各個部分，嚴(yán)防超標(biāo)
第一、IT設(shè)備系統(tǒng)。由服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)通信等設(shè)備所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心機(jī)房所需的總功耗的50%左右。其中服務(wù)器所占的總功耗為40%左右，另外10%功耗由存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備均分。
第二、空調(diào)系統(tǒng)。由它所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心機(jī)房所需的總功耗的37%左右。其中25%左右的功耗來源于空調(diào)的制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗，12%左右的功耗來源于空調(diào)送風(fēng)和回風(fēng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗。
第三、UPS供電系統(tǒng)。它們的功耗約占機(jī)房總功耗的10%左右。其中7%左右來源于UPS供電系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗，3%左右來源于UPS輸入供電系統(tǒng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗。
第四、照明系統(tǒng)。它約占數(shù)據(jù)中心機(jī)房所需的功耗的3%左右。
3、注重數(shù)據(jù)中心的整體成本，達(dá)到最大效用比
構(gòu)建小型數(shù)據(jù)中心更應(yīng)該注重節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展，因?yàn)殡S著業(yè)務(wù)的發(fā)展，機(jī)房隨時可能進(jìn)行改建和擴(kuò)建。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)不僅僅是服務(wù)器、存儲等設(shè)備的性價比問題，數(shù)據(jù)中心本身的建設(shè)也要遵循環(huán)保規(guī)范。一般來說，一提起數(shù)據(jù)中心的綠色環(huán)保措施，人們首先想到的就是減少能耗、增添能效、減少空調(diào)數(shù)量以便節(jié)省能源等，措施基本都集中在對硬件設(shè)備的改造上。軟件同樣也是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能環(huán)保的主要手段。軟件為綠色數(shù)據(jù)中心做的最大貢獻(xiàn)體現(xiàn)在，軟件可以改變數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)，從而帶來服務(wù)器使用數(shù)量以及服務(wù)器中各種硬件設(shè)備的減少，由此實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的目標(biāo)。
