数据中心

数据中心（英語：Data center），指用于安置计算机系统及相关部件的设施，例如电信和储存系统。一般它包含冗餘和备用電源供應，冗余数据通信连接，环境控制（例如空调、灭火器）和各种安全设备。大型数据中心消耗的电約與一个小城镇工业业务规模一样多。^[1][2]

歐洲核子研究組織（CERN）的資料中心

历史

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

数据中心在早期巨大房间内的计算产业中是有根源的。早期的计算机系统操作和维护都复杂，需要一个特殊的环境来操作。连接所有的组件需要很多电缆，进而产生供应和组织的方法，例如标准支架来安放设备，提高的地板，以及电缆盘子（被安装在头顶上或升高的地板下）。同样，旧的计算机需要大量的电源，不得不被冷却以防止过热。安全非常重要－计算机非常的贵，并且常常被用于军事目的。控制计算机房间访问权限的基本设计方针因此出現。

在繁荣的微型计算机行业，尤其是在20世纪80年代，计算机开始四处发展，在很多案例中很少有或没有操作需求。然而，随着信息技术（IT）的发展，操作开始变得复杂，公司渐渐地认识到需要控制IT资源。随着客户端－服务器计算的出现，在20世纪90年代，微型机（被称为servers）开始在旧计算机房间中寻找他们的位置。便宜网络设备的可用性，外加网络电缆的新标准，使得在公司内的一个房间中使用分层设计来放置服务器的可能，在这个时刻被公认并不断流行开来。

数据中心的繁荣在互联网泡沫中来临了。公司需要快速的網絡连接，以及不断的部署系统并出现在網絡上。安装这种设备对于许多小公司是不可行的。许多公司开始建立非常大的设备，被称为Internet数据中心（IDCs），它提供了商业上的系统部署和操作的解决方案。新技术和实践被设计用来处理测量和如此巨大测量操作的操作需求。

从2007年起，数据中心设计、构建和运作是一个众所周知的学科。它的标准文档来自于可信任的专家组，如电讯产业联合会，详细说明数据中心设计的需求。众所周知数据中心可用性的操作韵律学能够用来评估商业中断的影响。有许多开发在操作实践中被完成，并且设计了友好环境的数据中心。

现代数据中心的需求

 

机架式服务器构成的机房

电信行业协会^[3]制定了数据中心电信基础设施标准，规定了数据中心和计算机机房基础设施（包括单用户企业数据中心和多用户网络数据中心）的最低要求，本文档中提出的拓扑结构适用于任何规模的数据中心。^[4]

Telcordia GR-3160（NEBS对电信数据中心设备和空间的要求^[5]）提供了电信网络内的数据中心空间的指导方针，以及在这些空间中被安装设备的环境要求——这些标准是由Telcordia和行业代表共同制定。其可应用于容纳数据处理或信息技术(IT)设备的数据中心空间。该设备可用于:

• 经营、管理运营商电信网络
• 直接为运营商客户提供基于数据中心的应用
• 为第三方提供托管应用程序，向其客户提供服务
• 提供以上类似数据中心应用程序的组合

数据中心分类

在 TIA-942:Data Center Standards Overview 中描述了数据中心基础架构的等級分類。依據對資訊容錯的設備和網絡設計，從最简易無容錯設計的第一階 (Tier1)，單一網絡而個別設備有容錯配置的第二級，雙重網絡備用但只單一運行的第三級，到完全重疊容錯、多重網絡同時運行的第四階 (Tier 4)。目前新的大型数据中心都是第四階，以完全的重疊網絡設計并且划分安全区域，並且提供足夠的備份和備載容量以確保數據中心的不中斷安全運行。

另外在 ANSI/BICSI 002-2014 (Data Center Design and Implementation Best Practices) 中, 以數據中心的可靠性和可用性 (Reliability and Availability) 分成第0級到第4級。

不同類別的數據中心會有不同的設計考量，從地點的選擇開始，到外部電力運載需求、物理佈局、冷卻系統 (空調) 的考量、內部供電系統的設計、防火防震自然災害、以及安全防護等等的設計都需要在開始建設數據中心前就考慮決定好。^[6]

物理布局

一个数据中心占用一幢大楼的一个房间，一层或多层，甚至整栋大楼。大部份的设备常常放在具有19英寸的隔层的机架中。这些机架成排放置，形成一个走廊。这允许人们从前面或后面访问隔层。服务器从1U的服务器到独立筒仓的存储设备在尺寸上有很大的不同，存储设备要占掉很多块地砖。一些设备，像大型计算机和存储设备常常像他们的机架那么大，并被放在他们的旁边。非常大的数据中心可以使用集装箱来放置，每个集装箱可以放置1000或者更多的服务器；当有维修或升级需要的时候，整个集装箱会被替换而不是维修单个的服务器。本地编译的代码可以控制最小的上升限度。

数据中心的物理环境是严格受控的：

空调

• 空调控制数据中心的温度和湿度。ASHRAE's“数据处理环境的热量指导”建议温度在18-27 °C并且湿度在60％以下，以数据中心最佳条件17 °C作为最大上限。电源会加热数据中心里的空气。除非热量被移走否则温度会持续上升，导致电源设备故障。通过控制空气温度，服务器组件在搁板层保持着制造商说明的温度/湿度范围。空调系统通过冷却来回的在露点以下的空间空气，帮助控制湿度。太湿的话水开始在内部组件上浓缩。假使空气干燥，辅助潮湿系统会增加水蒸气，如果湿度太低，将导致静电放电问题，那将损坏组件。地下的数据中心比起常规的设计，能够花费更少而保持计算机设备冷却。
• 现代数据中心试图使用节约装置冷却，在那里他们使用外界空气来保证数据中心冷却。华盛顿州有几个数据中心一年11个月使用外部空气冷却所有的服务器。没有使用冷却机或空调，节省了数百万電費。

供电

 

在大型数据中心的一组电池，用来提供电力，直到柴油发电机可以启动。

• 备份电源由一个或多个不间断电源供应和、或者柴油机或燃氣发电机组成。^[7]
• 为了防止单一故障点（英语：Single point of failure），所有的电系统元素，包括备份系统，都典型的完全复制，并且关键服务器连接两个电源（"A-Side" and "B-Side"）区域。这种安排常常用于完成系统的N＋1冗余。静态电闸有时被用于在电源故障事件中保证瞬时转换一个到另一个。

• 数据中心典型地使用升高60 cm（2英尺） 的地面，可移动的方块砖。现在的趋势是80－100 cm（31－39英寸），空闲区域的增加是为了更好的保证空气流通。这种供应是为了空气在地下充分流通，作为条件系统的一部分，也是为电力电缆提供空间。在现代数据中心的数据电缆典型是使用架空电缆。但是有些出于安全原因还是将他们置与地板下，并且有必要增加在架子上的冷却系统。更小/更少花费的数据中心没有升高地面而是使用相反的静态地砖在地面上。计算机电缆常常放置在走廊中，以保证最大化的气流效率。

防火

 

FM200灭火系统储罐。

• 数据中心的一个特征是消防系统，包含被动的和主动的设计元素，以及在业务中防火程序的执行。烟检测器都会被安装，它可以在有火焰之前检测到焖烧产生的烟的源点，而发出警报。这允许调查，中断电源，并使得能够在火灾变大之前，让人使用灭火器灭火。一个自动喷水灭火系统常常被用来控制火势发展为大范围的火灾。和喷水灭火系统相比，清除事件灭火气体系统有时被安装用于早期火灾。被动的消防保护元素包括在数据中心周围的防火墙，所以大火能够在大火保护系统失败或没有安装的情况下较容易地控制在一定的范围内。

保安

• 物理安全在数据中心里也表演了一个大角色。物理的访问地点常常限制于被选择的人员，包含安全控制系统。视频监视和永久保安員常常被用于大型的数据中心或者包含机密信息的数据中心。

流動數據中心

 

IBM的Portable Modular Data Center.

現時網上商貿、搜尋、雲端運算公司需要快速部署數據中心，又或災難恢復運用，因此廠商開發了流動數據中心（英語：Portable Data Center）解決方案，將伺服器等設備裝入貨櫃，而能夠快速搬運數據中心並在短時間內安裝操作。

生產流動數據中心的廠商和產品包括：

• Google的Google Modular Data Center^[8][9][10]、
• 昇陽電腦的Sun Modular Datacenter ^[11]、
• IBM的Portable Modular Data Center^[12]
• 思科系统的Containerized Data Center
• HP的Performance Optimized Datacenter
• 华为的Container Data Center Solution^[13]
• 亞馬遜公司的AWS Snowmobile^[14]

应用

一个数据中心的主要目的是运行应用来处理商业和运作的组织的数据。这样的系统属于并由组织内部开发，或者从企业软件供应商那里买。像通用应用有ERP和CRM系统。

一个数据中心也许只关注于操作体系结构，或者也提供其他的服务。常常这些应用由多个主机构成，每个主机运行一个单一的构件。通常这种构件是数据库，文件服务器，应用服务器，中间件以及其他的各种各样的东西。

数据中心也常常用于非工作站点的备份。公司也许预定被数据中心提供的服务。这常常联合备份磁带使用。备份能够将服务器本地的东西放在磁带上，然而，磁带存放场所也易受火灾和洪水的安全威胁。较大的公司也许发送他们的备份到非工作场所。这个通过回投而能够被数据中心完成。加密的备份能够通过Internet发送到另一个数据中心，安全保存起来。

參见

• 服务器农场

參考文獻

1. James Glanz. Power, Pollution and the Internet. The New York Times. September 22, 2012 [2012-09-25]. （原始内容于2012-09-24）. 
2. "Power Management Techniques for Data Centers: A Survey （页面存档备份，存于互联网档案馆）", 2014.
3. Telecommunications Industry Association 942 Certifications & Ratings. TIA Online. [2022-10-02]. （原始内容于2022-10-02） （美国英语）. 
4. . web.archive.org. 2011-11-06 [2022-10-02]. 原始内容存档于2011-11-06. 
5. GR-3160 - Telecommunications Data Center | Telcordia. telecom-info.njdepot.ericsson.net. [2022-10-02]. （原始内容于2022-10-07）. 
6. A ConnectKentucky article mentioning Stone Mountain Data Center Complex (PDF). ConnectKentucky. 2007-11-01 [2007-11-01]. （原始内容 (PDF)存档于2011-07-25）. 
7. Detailed explanation of UPS topologies (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2010-11-22）. 
8. YouTube上的Google container data center tour
9. Kraemer, Brian. . ChannelWeb. June 11, 2008 [2008-05-11]. （原始内容存档于2008年6月11日）. 
10. (PDF). [2013-08-30]. （原始内容 (PDF)存档于2013-05-31）. 
11. Sun Modular Datacenter S20 and D20 Documentation. [2012-02-12]. （原始内容于2012-02-12）. 
12. IBM Portable Modular Data Center. [2011-09-29]. （原始内容于2011-10-08）. 
13. Huawei's Container Data Center Solution. Huawei. [2014-05-17]. （原始内容于2014-05-19）. 
14. AWS Snowmobile. [2018-02-04]. （原始内容于2018-02-08）.