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        河南星光機房系統技術有限公司
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        數據中心機房的發展歷程與趨勢

        數據中心機房的發展歷程與趨勢

        伴隨著上世紀中期計算機的產生,機房這一名詞應運而生。我國隨著計算機技術的不斷發展,與之配套的機房也在迅速發展,其發展大致可分為以下四個時期:

        前期數據中心機房(1960~1980年)
           前期的機房是為某臺計算機(大、中、小型機)專門建設的,并沒有統一的標準,完全是在摸索中建設的。這時的機房只有降溫措施,但沒有精密的溫度控制,也沒有測試和指標。還采用的是風道送風,穩壓器供電,缺乏對電力干擾(尖峰、浪涌)的防范,也沒有嚴格的除塵措施。僅限于換鞋、穿白大褂。由于是普通的雙開門,所以有很大的縫隙。惡劣的環境加上早期計算機的性能較差導致計算機系統穩定工作時間只有幾十分鐘到幾個小時,往往一天就要發生好幾次故障。有時壞1次卻要修1~2天,可用性極差! 

        中期數據中心機房(1980~1990年)
           由于計算機系統的產生,出現了專門為單個計算機系統設計的機房,有了專用的機柜(大、中、小機柜),并且開始逐步制訂標準,包括機房選址、面積等。機房制冷也從集中冷卻到采用恒溫恒濕的專用空調機,機房設計上引進了防靜電概念,使用了防靜電地板。在設備上也引進了UPS等設備。消防系統方面采用自動與半自動的應用,具有大機房面積、寬設備運輸通道,能夠為單個指標進行測試和監控。機房除塵方面采用新風系統和機房正壓防灰塵。所謂機房正壓就是通過一個類似打氣桶的設備向機房內部持續不斷地輸入新鮮、過濾好的空氣,加大機房內部的氣壓,由于機房內外的壓差,使機房內的空氣通過密閉不嚴的窗戶、門的縫隙向外泄氣,從而達到防塵的效果。這時候的計算機系統能穩定工作幾天,并且已經開始引入模塊化的概念。

        后期數據中心機房(1990~2000年)
           IT設備逐漸小型化,服務器逐步成為主體,多臺計算機、服務器聯網,開始大量共用網絡設備。數據的存儲介質水平逐漸提高,對數據進行了更嚴格的保護,也通過經驗積累,從而制訂了新的標準,并廣泛使用恒溫恒濕的專用空調。供電系統的完善,采用了大量UPS,對防雷標準也進行了完善,并有了綜合的監控系統,專門的機房裝修設計。這時候的IT系統穩定工作時間為幾十天,可用性和可靠性均有了大幅提升。但此時的服務器還是每臺配備一套顯示器鍵盤鼠標,這就大大浪費了資源。

        現代數據中心機房(21世紀)
           IT設備進一步小型化,所有設備都進入機架,機架成為機房IT設備的主體。具有更合理的可用性設計,更高的實用性、先進性、靈活可擴展性、可管理性、可維護性,設備更加標準化。并且加強了對數據保存環境的重視,對機房建設進行了更加嚴格的監測與監督。IT設備的工作時間基本上是連續的,可保持24小時不關機。這時候的系統能夠穩定工作幾個月或者時間更持久。隨著IT設備的發展,NCPI理念應運而生,并成為未來機房的發展趨勢。

        國內數據中心機房建設存在的常見問題

           隨著機房的不斷發展,一些問題逐漸暴露了出來。

           首先是規劃設計與運營管理落后,國內專家總結為“一流設備”、“二流設計”、“三流管理”。之所以產生這種結論主要是國內對機房設施層面的重視不足。

           其次是設計理念方面的問題,系統性、可用性不高,機房的整個系統在設計的時候應該均衡,不能某一部分太好,其他部分相對較差。影響機房運行可用性的因素主要有供電系統、空調系統、監控系統、機架系統。再者就是未重視擴展性的需求,最后使機柜內配電存在很大問題,到處都是插線板、電纜線,從而帶來很大的安全隱患。

           另外,與IT設備與機架化脫節。為了美觀采用不合理的設計,使得機柜內的配風存在問題,機房建成后普遍存在經常出現局部熱點的現象。機房負壓也是一個很嚴重的問題,由于設計、維護不合理,大多數機房在運行時對機房外部都是負壓,造成機房內灰塵潔凈度嚴重超標。對安全隱患的認識不足,是眾多機房存在安全隱患的重要原因。

           最后就是機房負壓的問題,風量的分配由出風口風壓、出風口面積等許多因素決定。在冷風從地板出風口向上排出后的上升過程中,動壓不斷下降,從而引起位于機柜不同高度設備的配風量分布很不均勻。當出口風速比較小時,動壓不夠強,冷風不能被送到機柜上部的設備,上部設備過熱,而加大出口風速,雖然能夠解決機柜上部的送風問題,但會引起機柜下部位置的凈壓過低甚至產生負壓(射流效應),從而使下部設備配風不足引起過熱。

        數據中心機房設計技術發展趨勢

           計算機技術還在不斷發展,作為計算機(IT設備)的“家”--機房,也在隨之發展,NCPI理念逐漸被認同并成為未來機房發展的趨勢。針對上面存在的問題,以及日后發展要面臨的問題,機房發展要通過高安全性、高可用性、高靈活性、機架化、節能性等方面的綜合考慮向前邁進。

           高安全性:最主要的是雷擊,據統計設備非自然損壞失占10~30%。其次是火災,其中又以電池為主,機房中50%的火災是由于電池起火引起的。另外還有水災,比如空調漏水等也是機房水災的一大起因。最后是非法進入,包括電腦的、人為的入侵。這些都是在機房建設中需要考慮的安全問題。

           高可用性:提高平均無故障時間(MTBF),降低平均修復時間(MTTR),提高運維管理水平,把可用性提高到“5個9”的可用性水平,即年停機時間僅有5分鐘,達到99.999%。

           高靈活性 要能夠保證隨需應變,擴展、升級容易,并且占地面積小。

           機架化:機架化有兩個概念,一個是機架定位單元(RLU),這需要事先確定數據中心的主要標準:中心可以支持多少設備,以及是否有能力來支持這些設備等。這是根據數據中心每個機架的運行需求得出的數字。一個機架根據其主要要求(電源、冷卻等)有特定的 RLU 值,而這些數字可以與其它同樣或類似的要求一起使用。在擁有各類設備的數據中心,RLU 定義一般不止一個。例如,在數據中心一個區域內的所有存儲機架可以被視為 RLU-A 機架,而所有服務器機架則為 RLU-B 機架。

           另外就是“機房模塊”的概念,正如美國可用性研究中心提出的“IT微環境”概念所提示的那樣,機架(機柜)正在成為IT設備的“新家”,或者說,機柜內的微環境才是所謂的“機房環境”。更有研究專家稱“機柜即機房”。在某種程度上,至少在機房的物理空間層面上,機柜確實可以理解為被“切割成模塊的機房”。

           節能性:機房的密封、絕熱、配風、氣流組織,這些方面如果設計合理將會降低空調的使用成本。另外,因為UPS輸入電流諧波成分應小于5%,所以UPS效率的提高能有效降低對電力的需求,從而達到節能的目的。

           在NCPI領域,由于行業的特殊性,標準化存在著實際的困難,因此長期以來缺乏監督的動力和變革興趣。但業內人士已逐漸認識到,必須避免一次性獨特工程設計的低效及容易出錯的復雜性,要透明地管理IT物理基礎設施的日常業務,才能建立起任何基礎設施所期望的高品質。

           如今,業內人士已開始憑借自己的經驗和商業判斷力來推動行業朝著更穩定和更高效的標準化方向發展。將標準化應用于NCPI的設計、部署和運營當中,以獲得易于理解、可預測和高效的NCPI結構和功能。由于標準化可顯著地提高NCPI的商業價值,即可用性、適應性和總擁有成本的改進,因而必然會成為NCPI技術發展中的一個具有戰略意義的長期發展趨勢。


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