什么是數(shù)據(jù)中心？

數(shù)據(jù)中心是一個房間、一座建筑物或一組建筑物，用于容納后端計算機系統(tǒng)，沒有用戶界面和冷卻能力、物理安全、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等支持系統(tǒng)。遠程數(shù)據(jù)中心為所有云基礎(chǔ)設(shè)施提供動力。

數(shù)據(jù)中心是一種物理設(shè)施，提供操作程序的計算能力，處理信息的存儲，以及將人們連接到執(zhí)行任務(wù)和支持企業(yè)運營所需的資源的網(wǎng)絡(luò)。

由于服務(wù)器的密集集中，有時數(shù)據(jù)中心被稱為服務(wù)器場。它們提供信息存儲、恢復(fù)和備份信息管理以及網(wǎng)絡(luò)等基本服務(wù)。

幾乎每個企業(yè)和政府機構(gòu)都需要自己的數(shù)據(jù)中心或訪問第三方設(shè)施。一些企業(yè)在內(nèi)部建造和運營服務(wù)器，還有一些企業(yè)從托管設(shè)施租用服務(wù)器。相比之下，其他人仍然利用谷歌、微軟和亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等主機提供的基于公共云的服務(wù)。

一般來說，有四個公認的數(shù)據(jù)中心級別。分配給這些數(shù)據(jù)中心的數(shù)值層表示冗余基礎(chǔ)設(shè)施、電源和冷卻系統(tǒng)。通常分配給這些級別的是以下值或功能：

第1層：不提供內(nèi)置冗余，以確保最佳可用性和數(shù)小時的年度停機時間。

第2層：由于合并了部分冗余，以確保電力和空調(diào)繼續(xù)支持運營，因此減少了每年的停機時間。

第3層：確保更大的正常運行時間和對電源和冷卻問題的保護，每年的停機時間不到幾個小時。

第四層：每年提供99.995%的正常運行時間，每年停機時間不到1小時。

應(yīng)用、信息和內(nèi)容的存儲和計算能力都位于數(shù)據(jù)中心。在這個基于云計算、應(yīng)用驅(qū)動的世界中，訪問這些數(shù)據(jù)是一個主要問題。使用高速分組光通信，數(shù)據(jù)中心互連技術(shù)跨短、中或長距離連接兩個或多個數(shù)據(jù)中心。

此外，超融合數(shù)據(jù)中心建立在超融合基礎(chǔ)設(shè)施之上，該基礎(chǔ)設(shè)施是一種整合計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲商品硬件的軟件架構(gòu)。將軟件和硬件組件合并到一個數(shù)據(jù)中心，簡化了處理和管理過程，并帶來了降低組織IT基礎(chǔ)設(shè)施和管理成本的額外好處。

數(shù)據(jù)中心如何工作？

數(shù)據(jù)中心的工作是建立在成功執(zhí)行數(shù)據(jù)中心操作的基礎(chǔ)上的。數(shù)據(jù)中心的運營包括日常維護數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)和流程。

數(shù)據(jù)中心的運營包括建立和管理網(wǎng)絡(luò)資源、保證數(shù)據(jù)中心的安全、監(jiān)控電源和冷卻系統(tǒng)。不同類型的數(shù)據(jù)中心在大小、可靠性和冗余方面存在差異，且是由運營數(shù)據(jù)中心的企業(yè)的IT需求定義的。云計算的擴展正在推動它們的現(xiàn)代化，包括自動化和虛擬化。

數(shù)據(jù)中心包括通過通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在外部和內(nèi)部連接的真實或虛擬服務(wù)器，以存儲、傳輸和訪問數(shù)字數(shù)據(jù)。每臺服務(wù)器都與家用計算機相當，因為它包含CPU、存儲空間和內(nèi)存，但功能更強大。數(shù)據(jù)中心使用軟件將計算機集群，并在它們之間分配負載。為了保持所有這些正常運行，數(shù)據(jù)中心使用以下關(guān)鍵元素：

1.高可用性系統(tǒng)和冗余

數(shù)據(jù)中心中的可用性是指在任何時候都處于操作狀態(tài)的組件。定期對系統(tǒng)進行維護，以保證未來的活動順利進行。我們可以安排故障轉(zhuǎn)移，其中服務(wù)器將職責切換到遠程服務(wù)器以增加冗余。在IT基礎(chǔ)設(shè)施中，冗余系統(tǒng)降低了單點故障的風險。

2.網(wǎng)絡(luò)運營中心

網(wǎng)絡(luò)運營中心是為負責監(jiān)控、管理和維護數(shù)據(jù)中心計算機資源的員工或?qū)Ｂ毴藛T提供的工作空間。網(wǎng)絡(luò)運營中心可以提供數(shù)據(jù)中心的所有信息并更新所有活動。其負責人可以查看和控制正在監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)可視化。

3.不間斷電源

毫無疑問，電源是數(shù)據(jù)中心最關(guān)鍵的方面。托管設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)托管服務(wù)器使用數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的專用電源。每個數(shù)據(jù)中心都需要電源備份，以確保其服務(wù)器持續(xù)運行，并保持整體服務(wù)可用性。

4.物理安全措施

安全的數(shù)據(jù)中心需要實施安全機制。首先必須確定DC基礎(chǔ)設(shè)施中的弱點。多因素身份識別、整個建筑的監(jiān)控、金屬探測器和生物識別系統(tǒng)是確保最高安全水平的一些措施，數(shù)據(jù)中心還需要現(xiàn)場安全人員。

5.強大的冷卻系統(tǒng)

電源和冷卻在數(shù)據(jù)中心中同樣重要。主機托管設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)托管服務(wù)器需要足夠的冷卻以防止過熱并保證其持續(xù)運行。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)應(yīng)該保證有足夠的氣流，并且系統(tǒng)始終保持涼爽。

6.備用電源系統(tǒng)

不間斷電源和發(fā)電機都是備用系統(tǒng)的組成部分。在電力中斷期間，發(fā)電機可以配置為自動啟動。只要發(fā)電機有燃料，它們就會在停電期間繼續(xù)運行。UPS系統(tǒng)應(yīng)提供冗余，以便故障模塊不會影響整個系統(tǒng)的能力。定期維護UPS和電池可降低停電期間發(fā)生故障的可能性。

7.數(shù)據(jù)中心計算機化維護管理系統(tǒng)

CMMS是監(jiān)控、測量和增強維護計劃的最有效方法之一。該計劃使數(shù)據(jù)中心管理層能夠跟蹤對其資產(chǎn)執(zhí)行的維護工作的進度和相關(guān)成本。該計劃將有助于降低維護成本，提高內(nèi)部效率。

在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中，人工智能也在其工作中發(fā)揮著重要作用。通過人工智能，算法可以實時監(jiān)控能量分配、冷卻能力、服務(wù)器流量和網(wǎng)絡(luò)威脅，并自動調(diào)整效率，完成傳統(tǒng)的DCIM任務(wù)。人工智能可以將工作負載轉(zhuǎn)移到未充分利用的資源，識別可能的組件故障，并平衡池中的資源。它以最少的人為干預(yù)來實現(xiàn)這一點。

數(shù)據(jù)中心類型

不同類型的數(shù)據(jù)中心包括：

1.企業(yè)級數(shù)據(jù)中心

企業(yè)為其終端客戶構(gòu)建并擁有這些私有數(shù)據(jù)中心。它們可以放置在內(nèi)部和外部，服務(wù)于單個企業(yè)的IT流程和基本應(yīng)用。在自然災(zāi)害中，企業(yè)可以將業(yè)務(wù)活動與數(shù)據(jù)中心操作隔離開來?；蛘撸梢栽谳^冷的環(huán)境中建造數(shù)據(jù)中心，以減少能源消耗。

2.主機托管設(shè)施

多租戶數(shù)據(jù)中心，稱為托管數(shù)據(jù)中心，為希望遠程托管其計算機設(shè)備和服務(wù)器的企業(yè)提供數(shù)據(jù)中心空間。

托管中心內(nèi)的這些出租空間是其他方的財產(chǎn)。租賃公司負責提供硬件，而數(shù)據(jù)中心負責提供和管理基礎(chǔ)設(shè)施，包括物理區(qū)域、連接、通風和安全系統(tǒng)。對于那些希望避免開發(fā)和運營自己的數(shù)據(jù)中心所涉及的高資本成本的企業(yè)來說，托管很有吸引力。

3.邊緣計算數(shù)據(jù)中心

對即時連接的渴望、物聯(lián)網(wǎng)的擴展以及對洞察力和機器人技術(shù)的需求正在推動邊緣技術(shù)的出現(xiàn)，這些技術(shù)使處理能夠更接近實際數(shù)據(jù)源。邊緣數(shù)據(jù)中心是一種緊湊的設(shè)施，通過位于網(wǎng)絡(luò)邊緣和數(shù)據(jù)源附近來解決延遲問題。

這些數(shù)據(jù)中心很小，而且靠近其服務(wù)的用戶，允許與智能設(shè)備進行低延遲連接。通過處理盡可能接近終端用戶的多種服務(wù)，邊緣數(shù)據(jù)中心使企業(yè)能夠減少通信延遲并增強客戶體驗。

4.超大型數(shù)據(jù)中心

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心旨在承載大規(guī)模的IT基礎(chǔ)設(shè)施。這些超大規(guī)模計算基礎(chǔ)設(shè)施是亞馬遜、Meta和谷歌等大規(guī)模提供商的同義詞，它們優(yōu)化了硬件密度，同時降低冷卻成本和管理開銷。

與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心一樣，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心由其所服務(wù)的企業(yè)擁有和維護，盡管對于云計算和大數(shù)據(jù)保留平臺而言，其范圍更廣。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的最低要求是5000臺服務(wù)器、500個機柜和10000平方英尺的占地面積。

5.云數(shù)據(jù)中心

這些分散的數(shù)據(jù)中心由AWS、MicrosoftAzure和Googlecloud等第三方或公共云提供商運營。租用的基礎(chǔ)設(shè)施基于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的方法，允許用戶在幾分鐘內(nèi)建立虛擬數(shù)據(jù)中心。請記住，對于管理云數(shù)據(jù)中心的云提供商來說，云數(shù)據(jù)中心與任何其他類型的物理數(shù)據(jù)中心一樣運行。

6.模塊化數(shù)據(jù)中心

模塊化數(shù)據(jù)中心是與即用即插即用數(shù)據(jù)中心元素捆綁在一起的模塊或物理容器：服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)硬件、UPS、穩(wěn)定器、空調(diào)等。在永久性的情況下，它們的實施是為了騰出空間或讓組織快速發(fā)展，例如安裝IT設(shè)備以支持教育機構(gòu)的教室。

7.托管數(shù)據(jù)中心

在托管數(shù)據(jù)中心中，第三方提供商為企業(yè)提供處理、數(shù)據(jù)存儲和其他相關(guān)服務(wù)，以幫助管理其IT運營。這種數(shù)據(jù)中心類型由服務(wù)提供者部署、監(jiān)視和維護，服務(wù)提供者通過受控平臺提供功能。

也可以通過托管設(shè)施、基于云的數(shù)據(jù)中心或固定的托管位置獲得托管數(shù)據(jù)中心服務(wù)。托管數(shù)據(jù)中心可能完全或部分托管，但與托管不同，默認情況下這些數(shù)據(jù)中心不是多租戶的。

數(shù)據(jù)中心架構(gòu)

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的設(shè)計已經(jīng)從本地基礎(chǔ)設(shè)施，轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒈镜赜布c云環(huán)境混合在一起，其中網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用或工作負載跨多個私有和公共云進行虛擬化。這一創(chuàng)新徹底改變了數(shù)據(jù)中心的設(shè)計，因為所有組件不再位于同一位置，只能通過互聯(lián)網(wǎng)訪問。

一般來說，數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)有四種：網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、三層或多層結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格交付點結(jié)構(gòu)和超級脊柱網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

而由基礎(chǔ)層、聚合層和訪問層組成的多層結(jié)構(gòu)已成為企業(yè)數(shù)據(jù)中心最流行的體系結(jié)構(gòu)方法。

核心：它允許連接到多個聚合模塊和網(wǎng)絡(luò)，以便在多個聚合單元之間進行分組交換。

聚合：它包括服務(wù)模塊集成、第二層域的設(shè)置、跨樹分析擴展和冗余默認網(wǎng)關(guān)。

訪問：它提供對系統(tǒng)資源的物理級訪問，并以第2層和第3層模式運行。此外，它對于處理特定的服務(wù)器需求也是必不可少的。

接下來是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)中心架構(gòu)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)模型是指通過鏈接交換機在組件之間交換數(shù)據(jù)的拓撲結(jié)構(gòu)。由于其可靠的容量和最小的延遲，它可以提供基本的云服務(wù)。此外，由于其分散的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格配置可以快速實現(xiàn)任何連接，并且構(gòu)建成本更低。

該網(wǎng)狀傳輸點（PoD）包括連接在PoD內(nèi)部的多個葉交換機。這是一種反復(fù)出現(xiàn)的設(shè)計模式，其中組件可以提高數(shù)據(jù)中心的模塊化、可擴展性和管理能力。因此，數(shù)據(jù)中心經(jīng)理可能會在其現(xiàn)有的三層拓撲結(jié)構(gòu)中快速添加新的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，以滿足新云應(yīng)用的極低延遲數(shù)據(jù)流。

綜上所述，超級脊柱架構(gòu)適用于大型校園式數(shù)據(jù)中心。這種數(shù)據(jù)中心架構(gòu)通過東西向的數(shù)據(jù)通道處理大量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)中心將在這些替代架構(gòu)中包含一個設(shè)施及其內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施。站點是數(shù)據(jù)中心的物理位置。數(shù)據(jù)中心是一個巨大的開放空間，其中安裝了基礎(chǔ)設(shè)施。幾乎每個地方都能容納IT基礎(chǔ)設(shè)施。

基礎(chǔ)設(shè)施是安裝在設(shè)施內(nèi)的大量IT設(shè)備。這是指負責運行應(yīng)用程序并提供業(yè)務(wù)和用戶服務(wù)的硬件。傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)設(shè)施包括服務(wù)器、存儲、計算機網(wǎng)絡(luò)和機架等。

設(shè)計或建造數(shù)據(jù)中心沒有強制性或必要的標準，數(shù)據(jù)中心旨在滿足組織的獨特需求。然而，任何標準的根本目的都是為最佳實踐提供一致的基礎(chǔ)。存在幾種現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心規(guī)范，企業(yè)可能采用其中的一些或全部。

EN50600系列：IT電纜和網(wǎng)絡(luò)標準化包括各種基礎(chǔ)設(shè)施冗余和可靠性概念，前提是UptimeInstitute的Tier標準。

UptimeInstituteTierStandard：通過數(shù)據(jù)中心的設(shè)計、建造和調(diào)試，建立了設(shè)施的恢復(fù)能力。

ANSI/TIA942-B:包括建筑設(shè)計、規(guī)劃、施工和調(diào)試、消防、信息技術(shù)和維護。

數(shù)據(jù)中心最佳實踐

在設(shè)計、管理和優(yōu)化數(shù)據(jù)中心時，可以遵循以下最佳實踐:

1.計劃未來

在開發(fā)數(shù)據(jù)中心時，提供增長空間是至關(guān)重要的。為了節(jié)省成本，數(shù)據(jù)中心設(shè)計人員可能會尋求限制設(shè)施容量以滿足企業(yè)當前的需求，然而，從長遠來看，這可能是一個代價高昂的錯誤。隨著需求的變化，為新設(shè)備預(yù)留一個空間至關(guān)重要。

2.通過測量PUE優(yōu)化能源利用

沒有衡量的東西是無法規(guī)范的，因此，監(jiān)控能源使用情況可以解釋數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)效率。電力使用效率是用于減少非計算能源使用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如冷卻和電力傳輸。為了優(yōu)化使用，需要經(jīng)常測量PUE。由于季節(jié)天氣變化對PUE有很大影響，因此收集全年的能源信息就顯得尤為重要。

3.投資于預(yù)測性維護

檢查和預(yù)防性維護通常按時間間隔進行，以防止部件和系統(tǒng)故障。盡管如此，該技術(shù)忽略了實際操作條件。利用分析和智能監(jiān)控技術(shù)可能會改變維護程序。具有機器學習功能的強大分析平臺可以預(yù)測維護需求。

4.定期回顧和清理數(shù)據(jù)集

即使計算機內(nèi)存的價格不斷下降，全球歸檔每年也要花費數(shù)十億美元。通過刪除和保留數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心的IT基礎(chǔ)設(shè)施擺脫了負擔，從而減少了調(diào)節(jié)費用和能耗，更有效地分配了計算資源和存儲。

5.通過建立冗余來提高正常運行時間

對于數(shù)據(jù)中心來說，在發(fā)生故障時為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信通道創(chuàng)建備份路徑是一個巨大的挑戰(zhàn)。這些冗余提供了一個備份系統(tǒng)，允許人員在不影響服務(wù)的情況下進行維護和執(zhí)行系統(tǒng)升級，或者在主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時切換到備份系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的層系統(tǒng)，編號從1到4，定義了客戶可能期望的正常運行時間(4是最高的)。

總結(jié)

數(shù)據(jù)中心是現(xiàn)代計算的支柱。它們不僅存儲信息，還支持分析和建模等資源密集型數(shù)據(jù)操作。通過投資數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，我們可以更好地支持IT和業(yè)務(wù)流程。一個運行良好的數(shù)據(jù)中心是一個停機時間最少、容量可擴展、同時將成本保持在最佳水平的數(shù)據(jù)中心。

近期，由千家網(wǎng)主辦的2022年第23屆中國國際建筑智能化峰會將正式拉開帷幕，本屆峰會主題為“數(shù)智賦能，碳索新未來”，屆時將攜手全球知名建筑智能化品牌及專家，共同分享AI、云計算、大數(shù)據(jù)、IoT、智慧城市、智能家居、智慧安防等熱點話題與最新技術(shù)應(yīng)用，并探討如何打造“更低碳、更安全、更穩(wěn)定、更開放”的行業(yè)生態(tài)，助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。

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