大型数据中心机房基础设施的发展趋势

[摘 要]近些年来，随着云计算和大数据的迅猛發展，大型数据中心的建设受到了越来越多的重视，且数据中心机房基础设施建设也出现了一些变化。本文就现阶段大型数据的中心机房基础设施的发展趋势进行探索研究，希望能够为相关研究人员提供借鉴。

[关键词]数据中心；机房；基础设施；发展趋势

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.04.068

[中图分类号]TP308 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）04-0-02

目前，大型数据中心机房的面积变得越来越大，且模块划分越来越精细，如何做好基础设施建设成为现阶段需要重点考虑的问题，直接关系数据中心机房后续的运行和维护。因此，本文对大型数据中心机房基础设施的发展趋势进行研究，具有重要的现实意义。

1 现阶段大型数据中心机房基础设施发展需求

在我国互联网和大数据产业迅猛发展的背景下，我国数据机房基础设施开始进入大规模建设阶段。根据可靠统计，预计到2020年左右，我国数据中心建设总面积将达到30 km2，各地区数据中心建设计划越来越多，大型数据中心的数量将会呈现出爆发式增长的趋势。

数据中心机房基础设施建设直接关系着通信网络的搭建，且其内容十分复杂，涉及空调、电源、管理、机房等多个系统的设计。因此，在具体建设的过程中，不仅要考虑相关IT设备的安置和应用要求，还要顺应该领域未来的发展趋势。

2 大型数据中心机房基础设施的发展趋势

2.1 可用性规划

可用性规划单机架功耗是大型数据机房基础设施建设的核心内容之一，根据我国《电子信息系统机房设计规范》的相关内容，数据机房中心可以分为A、B、C三个等级。当前阶段，在新建数据中心机房基础设施可用性等级过度地追求高级是不科学，这样虽然能够满足系统和数据的灾难性事件抵御能力，但是却会造成资金的不合理浪费。因此大部分数据中心的可用性等级可以定为B级。随着信息技术设备的不断发展，计算机的体型出现了大幅度缩小，电子元件的排列更加密集，使得计算机的散热量大大提高。对于数据中心运营商而言，单机架功耗越高，其能够获得的经济效益就越高，因为这样可以提高机架的利用效率，降低新建数据中心所需的花费。为了更好地适应单机架功耗增长的趋势，其他方面的基础设施也要进行适当调整。

2.2 数据中心选址

在对数据中心进行选址的过程中，要对自然地理条件、资源状况、配套设施、周边环境等因素进行综合考虑。以数据中心的空调系统为例，要想降低PUE，最好应该加强自然冷源利用。对此，可以根据不同地区的气候情况有针对性地制订科学的免费制冷方案，采用这种措施每年通信机房制冷系统的能耗降幅最多可以达到50%以上。同时，随着PUE的降低，数据中心所消耗的电力资源也会随之降低，这能够帮助数据中心节省大量的电费。因此，数据中心应该选址在自然冷源丰富以及电价便宜的地区。

2.3 数据中心机房

其一，灵活性。数据中心机房楼的建设周期一般较长，普遍需要耗费一年半到两年的时间才能完成建设，且建成后的改造难度较高。因此业主在进行数据中心建设时，要对市场需求、机电技术以及目标客户等内容进行综合性考虑，保障数据中心的可用性和高效安全地运营。另一方面，还要考虑数据中心的灵活性，以便更好地应对多元化的业务需求和市场不确定因素。为了应对上述问题，数据中心机房楼应该采用标准化设计，贯彻统一规划、分布实施的策略。

标准化数据中心机房楼应该采用整体设计理念，通过合理、紧凑的布局提高装机效率，这样既能有效地降低建造时间，还为维护管理提供了便利，有效控制了机房楼的建造成本。而分布实施策略则是一种成长和投资同步进行的策略，不仅可以降低一次性资金投入的压力，还能够最大程度地减少固定资产折旧造成的损失，降低市场因素的负面影响。未来，分期建设将成为大型数据中心机房基础设施建设的主要方式，需要注意的是，在分期建设的过程中应该协调好地块和整体规划之间的关系，避免后期建设对前期建成的设施造成破坏。

其二，数据中心机房的柱网、层高以及荷载。在对数据中心机房进行设计的过程中，一方面要考虑到相关设备摆放、管路管线布设的空间要求，另一方面还要为IT工艺的实施和配套设施的安置提供空间。因此，必须结合现有设备的情况对建筑的柱网、层高以及荷载等参数进行科学计算，并在此基础上预留出一定的余量，方便未来的改造活动。首先，可以适当加大柱网尺寸，这样不仅可以对机架的排列进行优化，还能避免机房内设备因柱子的影响出现无法运行的情况。在设置机房层高时，要充分考虑架空地板、工艺安装净高、气体灭火管线以及建筑构件等部位的高度。当前阶段，微模块化设计逐渐兴起，这种模式将机柜、供配电、布线设计等众多单独的运行单元融为一体。该设计模式因建设高效化和标准化的优势逐渐得到了广泛应用。为了适应这一趋势，数据中心机房的层高较以往出现了一定程度的增加。

2.4 空调系统

近些年来，通信机房的风冷精密空调逐渐被运行能耗更低的冷冻水系统取代。基于技能考虑，当前阶段，在数据中心机房建设的过程中，自然冷却技术因其应用范围广、节能效果好、运行稳定性高以及环境污染小等优点，在数据中心空调系统中得到了有效应用。自然冷却分为水侧自然冷却和风侧自然冷却两种类型，前者在我国的应用更多。目前，水侧自然冷却已经成为数据中心的主流空调系统，且在节能方面发挥出了不俗的效用。

相较于水侧自然冷却系统，自然新风冷却系统省略了能量的转换和传递这一环节，因此节能性能更加强大。因此，自然新风冷却系统也已经成为我国数据中心发展的选择之一，但是风侧自然冷却对高温耐腐蚀服务器发展的要求较高，且需要考虑环境因素。

利用数据中心的余热向办公、生活用房提供采暖和生活热水也是新型免费制冷方式之一，设置集中冷冻水空调系统的数据中心，结合其所在区域的热源情况、供热需求对机房的余热回收装置进行设置，如此一来能够有效提高能源的利用效率。

由此可见，数据中心的發展趋势在很大程度上影响着制冷空调系统的发展方向。因此，空调系统参数的优化、自然冷源的合理利用、冷却系统的灵活拓展、高密度制冷技术，将会成为数据中心空调发展的主要趋势。

2.5 电源系统

目前，在数据中心机房电源系统选用方面，低成本和低耗能成为两个十分重要的因素。在发电机组的选用上，电压等级是必须考虑的一个方面，对此，应该结合机房供电系统的结构、相关设备的运行电压以及机房供电系统的容量进行综合衡量，在此基础上决定选择高压发电机组或是低压发电机组。高压和低压发电机组各有其优势，以10 kV高压发电机组为例，其优势主要体现在以下几点：首先，该发电机组可以集中设置，且不需要设置在距离负荷中心较近的位置，因此在远距离输配电中应用广泛。其次，可以根据机房的实际用电负荷对发电机组的数量进行合理设置，既能避免功率不足的情况，又可以最大程度地降低资源浪费，符合低成本、低耗能这两项要求。最后，可以采用多台并机的方式提高系统的容量，以应付负荷变化产生的冲击。由于大型数据中心机房的用电负荷较大，因此多选用10 kV高压发电机组。

2.6 智能化管理

我国数据中心建设数量和规模都呈现出不断增加的趋势，但是其利用效率却普遍不高，导致这一现象的主要原因是由于机房基础设施管理缺乏统筹、操作过于离散化，从而造成能耗不断增加。如何解决这一问题是现阶段数据中心管理人员需要研究的重要课题。

数据中心基础设施管理系统应用的目的就是为了实现数据中心机房基础设施的一体化管理，为基础设施的动态优化奠定基础。该系统主要是通过硬件设施收集相关数据，促进机房基础设施的智能管理，完美地实现成本控制、集中监控以及容量规划等目标。此外，通过数据中心的监控系统可以有效掌控各类设施的运行情况，一旦出现问题，会及时发出报警信息。

构建智能化管理系统能够帮助数据中心的管理人员更好地掌握各类资源的消耗情况，为资源的高效管理奠定基础。同时维护人员可以通过远程接入的方式开展运维工作，从而不断提高效率和降低成本。

3 结 语

在数据中心机房基础设施建设中，必须结合实际需求做好规划设计。同时要保障基础设施建设的安全性和可靠性，落实节能环保理念，从而不断节省建设成本，降低运维管理难度。

主要参考文献

[1]孙丽玫，刘洪.数据中心机房规划与布局[J].电信工程技术与标准化，2012（4）.

[2]覃建国.大型数据中心机房基础设施的发展趋势[J].电信工程技术与标准化，2015（11）.

[3]丁海虹，王昌旭.大型数据中心机房模块规划研究[J].金融电子化，2016（6）.

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