綠色數(shù)據(jù)中心改造實(shí)例

引言：本文論述了某股份公司總公司數(shù)據(jù)中心的技術(shù)改造，介紹了其技改前情況、技改后的先進(jìn)適用性、運(yùn)維效果和拓展,從工程實(shí)踐運(yùn)用角度闡述了傳統(tǒng)機(jī)房建設(shè)觀念正在轉(zhuǎn)向綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的新思維，系統(tǒng)地增強(qiáng)和提高了數(shù)據(jù)中心目的性、高可靠性、能效、運(yùn)維和運(yùn)用人性化體驗(yàn)。

某股份公司總公司信息化程度很高，目前正深度融合信息技術(shù)并向大系統(tǒng)智能化和移動(dòng)化發(fā)展,并將綠色發(fā)展?jié)B入其中。

隨著該公司的各個(gè)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的逐年研究應(yīng)用需求，現(xiàn)使用的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房為2005年續(xù)建,發(fā)揮了應(yīng)有的歷史作用。然而，經(jīng)近十年使用,伴隨時(shí)間的推移，新技術(shù)的發(fā)展以及該公司各種新系統(tǒng)的上線，原有機(jī)房的短板開(kāi)始顯現(xiàn)，如逐年加入的機(jī)柜規(guī)格型號(hào)各異，逐年設(shè)備的增加,空間擁擠,供電極不穩(wěn)定,UPS系統(tǒng)老壞,不能修復(fù)利用,光纖線和強(qiáng)弱電線等各種線路逐年增敷，顯雜亂,檢修也極不方面，致冷系統(tǒng)單一,易發(fā)增生和次生故障，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器隨機(jī)發(fā)生中斷服務(wù)現(xiàn)象等等，這些與該公司逐年所研究上線的新應(yīng)用不相適應(yīng)，一定程度制約了新應(yīng)用網(wǎng)上業(yè)務(wù)開(kāi)展。另一方面，隨著總公司現(xiàn)代化礦山的縱深推進(jìn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用系統(tǒng)依賴(lài)性、可靠性及穩(wěn)定性提出了新的更高的要求。同時(shí)，經(jīng)近十年的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化綠色整體機(jī)房技術(shù)相對(duì)成熟和條件具備，因此，對(duì)該公司原計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房進(jìn)行技改，是必要的和基礎(chǔ)性的。

經(jīng)過(guò)立項(xiàng)、方案設(shè)計(jì)和民主比選，成功實(shí)施了該公司原機(jī)房向綠色高可靠數(shù)據(jù)中心的技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)一年來(lái)正常運(yùn)維和運(yùn)用考驗(yàn)，原有弊端和現(xiàn)象一便解決，實(shí)現(xiàn)了原機(jī)房系統(tǒng)向數(shù)據(jù)中心的正常遷移、IT設(shè)備和基礎(chǔ)環(huán)境的智能監(jiān)控以及遠(yuǎn)程異地開(kāi)機(jī)等管理，而且其能效可控，進(jìn)而證明機(jī)房改造中利用數(shù)據(jù)中心新思維，能大大提高其運(yùn)維體驗(yàn)和高可靠性，從小處落地了綠色發(fā)展理念，應(yīng)該說(shuō)本次技改達(dá)到了既定愿景和目的，是成功的，所用技術(shù)也是國(guó)內(nèi)一流的。

搭建的數(shù)據(jù)中心概述

數(shù)據(jù)中心作用是支撐業(yè)務(wù)的服務(wù)和發(fā)展，它是組織運(yùn)營(yíng)成本的主要構(gòu)件，現(xiàn)甚而把它作為利潤(rùn)中心來(lái)運(yùn)營(yíng)。而綠色數(shù)據(jù)中心是指數(shù)據(jù)機(jī)房中的IT設(shè)備、暖通、配電系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、監(jiān)控、照明和電氣等能取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響的綜合效果。其“綠色”具體表現(xiàn)在整體方案設(shè)計(jì)規(guī)劃，以及機(jī)房空調(diào)、UPS、服務(wù)器等IT設(shè)備、管理軟件應(yīng)用和智能運(yùn)行上，要具備節(jié)能環(huán)保、高可靠、高可用性和最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性規(guī)劃，大型數(shù)據(jù)中心PUE要小于1.5。

實(shí)例具體描述

根據(jù)該公司實(shí)際情況和B級(jí)以上建設(shè)要求，要搭建的數(shù)據(jù)中心實(shí)例描述如下：

裝修系統(tǒng)裝修面積：

主機(jī)房26m2、休息室18m2、監(jiān)控室 28m2、UPS 配電室20m2（更換部分地板）；

墻頂?shù)刂饕b修選材為：

1、地面：復(fù)合防靜電地板，地板鋪設(shè)高度為250MM與原有裝修地板高度一致。

2、墻面：乳膠漆，主機(jī)房窗戶(hù)做防火石膏板隔斷封堵。機(jī)房?jī)艨諡?800MM。

3、天花：鋁制微孔吊頂板。吊頂凈空為600MM

配電系統(tǒng)：

配電柜主要有兩個(gè)，分別是市電輸入配電柜（ATS柜）和UPS輸出配電柜.滿足現(xiàn)有使用及增容的要求。

防雷接地系統(tǒng)：

1、防雷 ：配電柜配置 2、3級(jí)防雷器；

2、機(jī)房?jī)?nèi)部做等電位接地。

機(jī)柜：

根據(jù)房間面積，機(jī)柜按照冷熱通道布放，共10臺(tái)，利舊原來(lái)2臺(tái)、新購(gòu)8臺(tái)。根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的歸屬關(guān)系以及設(shè)備的功能劃分，將機(jī)柜內(nèi)設(shè)備規(guī)劃。

UPS系統(tǒng)：

10臺(tái)機(jī)柜，每臺(tái)機(jī)柜耗電量可在3—4KW，考慮到利用率，配置1臺(tái)40KVA的UPS。

電池系統(tǒng)：

設(shè)計(jì)系統(tǒng)后備時(shí)間4小時(shí)。

精密空調(diào)系統(tǒng)：

制冷量需求分兩部分

1：UPS配電室配置一臺(tái)制冷12.5KW的柜式空調(diào)；

2：主機(jī)房配置1臺(tái)制冷量為41KW的精密空調(diào)，上送風(fēng)方式，采用1臺(tái)制冷12.5KW的柜式空調(diào)做備份。

機(jī)柜布線方式：

采用M型橋架，強(qiáng)電線纜、弱電線纜均上走線。

弱電綜合布線系統(tǒng)：

根據(jù)使用單位情況劃分3臺(tái)機(jī)柜給外部單位，劃分7臺(tái)機(jī)柜為礦總，并根據(jù)機(jī)柜功能做敷設(shè)六類(lèi)線用做網(wǎng)絡(luò)傳輸，橋架留有足夠的布線空間以滿足后期增加線纜需求。

門(mén)禁系統(tǒng)：

機(jī)房及UPS配電室安裝門(mén)禁系統(tǒng)

視頻監(jiān)控：

主要出入口和機(jī)柜主要通道布置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在培訓(xùn)教室布置視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)。

消防系統(tǒng)：

采用七氟丙烷無(wú)管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)：

對(duì)配電柜、UPS、空調(diào)、機(jī)房溫濕度、漏水進(jìn)行監(jiān)控，可短信報(bào)警

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)服務(wù)器、交換機(jī)、安防系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控及管理。同時(shí)設(shè)計(jì)KVM管理系統(tǒng)。

綠色數(shù)據(jù)中心的拓樸結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成簡(jiǎn)介

該公司數(shù)據(jù)中心的技改方案設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容應(yīng)為動(dòng)環(huán)監(jiān)控平臺(tái)拓樸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)選型和配置及其綠色數(shù)據(jù)中心特點(diǎn)體現(xiàn)。

主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)的總體目標(biāo)是通過(guò)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的動(dòng)力環(huán)境、IT設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。

按照標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)房進(jìn)行監(jiān)控，主要通過(guò)對(duì)環(huán)境、動(dòng)力、消防、IT系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度、市電、漏水、安防、IT等建立一套較完整的機(jī)房動(dòng)力監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控的管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房運(yùn)行環(huán)境科學(xué)管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)房輔助設(shè)備的故障和故障隱患，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。環(huán)監(jiān)控平臺(tái)拓?fù)鋱D如圖1所示所示。

在管理平臺(tái)服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)軟件(真視通聯(lián)合定制)，實(shí)時(shí)集中地監(jiān)測(cè)機(jī)房環(huán)境、動(dòng)力IT服務(wù)器、交換機(jī)的狀態(tài)，根據(jù)需要遠(yuǎn)程遙控一些設(shè)備，如空調(diào)、UPS電源等。對(duì)各種告警信息進(jìn)行分級(jí)、分類(lèi)處理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的告警和遠(yuǎn)程無(wú)線（如手機(jī)短信）告警，通知相關(guān)人員及時(shí)處理告警事件。

能夠和管理平臺(tái)軟件整合了運(yùn)營(yíng)維護(hù)信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)日常運(yùn)維管理和告警事件的處理管理。諸如：各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息、運(yùn)維人員的日常詢(xún)查和身份識(shí)別等，以及告警信息處理、人員通知、處理情況的反饋等，進(jìn)行系統(tǒng)的管理，提高運(yùn)維的效率、水平和體驗(yàn)。

主要數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：市電監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、UPS監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、配電開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、精密空調(diào)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、溫濕度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、漏水監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、IT服務(wù)器監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。溫濕度監(jiān)測(cè)、漏水監(jiān)測(cè)、市電監(jiān)測(cè)、UPS監(jiān)測(cè)、精密空調(diào)監(jiān)測(cè)、配電開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)、服務(wù)器監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)端口和性能監(jiān)測(cè)如圖2-9所示。

圖1 監(jiān)控平臺(tái)拓?fù)鋱D

圖2 溫濕度監(jiān)測(cè)

圖3 漏水監(jiān)測(cè)

圖4 市電監(jiān)測(cè)

圖5 UPS監(jiān)測(cè)

注：UPS一般不進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)控制，以免發(fā)生意外。

數(shù)據(jù)可視：綜合管理平臺(tái)中的動(dòng)環(huán)監(jiān)控可以通過(guò)采集器對(duì)動(dòng)環(huán)設(shè)備（UPS、精密空調(diào)、溫濕度傳感器、漏水檢測(cè)、配電柜、智能電表、風(fēng)機(jī)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后由采集器將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)。采集器可通過(guò)實(shí)時(shí)上傳變化量和模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而無(wú)需要通過(guò)接口服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性與健碩性。

還對(duì)主機(jī)房和UPS配電室配置門(mén)禁控制點(diǎn)，采用進(jìn)門(mén)刷卡+出門(mén)按鈕的方式。門(mén)禁系統(tǒng)由讀卡器、門(mén)禁控制器、電鎖、開(kāi)門(mén)按鈕、門(mén)禁管理主機(jī)和門(mén)禁軟件等組成，如圖10所示。

技術(shù)選型和配置

如前述，筆者結(jié)合以前經(jīng)驗(yàn)、克服原有機(jī)房弊端、后臺(tái)軟硬件應(yīng)用服務(wù)運(yùn)維需求規(guī)模和技改投資情況，利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析手段，除堅(jiān)持常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考底線外，主要比選或增加了數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、機(jī)房UPS及供配電系統(tǒng)等。技術(shù)選型如下：真視通數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)+艾默生PEX精密空調(diào)系統(tǒng)+漢邦高科硬盤(pán)錄像和科松門(mén)禁系統(tǒng)+蚌埠依愛(ài)消防報(bào)警及陜西金安七氟丙烷無(wú)管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)+用1臺(tái)艾默生40KVA UPS（后備電池時(shí)間4小時(shí)）的不間斷電源供電系統(tǒng)和3級(jí)開(kāi)關(guān)配置方式，即總開(kāi)關(guān)-分路開(kāi)關(guān)-支路開(kāi)關(guān)，市電供電改為雙回路供電。另考慮減少運(yùn)維管理人員進(jìn)入數(shù)據(jù)中心機(jī)房的次數(shù)，建設(shè)更為安全，更為可靠性的綠色機(jī)房。保證機(jī)房數(shù)據(jù)、物理設(shè)備的安全性，保證機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行，及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)有效，配備了ATEN KVM IP交換機(jī)，依靠先進(jìn)的MPU數(shù)字KVM和智能PDU組合，進(jìn)行底層BIOS級(jí)的管理，加強(qiáng)了可靠性和用戶(hù)的統(tǒng)一遠(yuǎn)程管理。

綠色數(shù)據(jù)中心特點(diǎn)體現(xiàn)

圖6 精密空調(diào)監(jiān)測(cè)

圖7 配電開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)

圖8 服務(wù)器監(jiān)測(cè)

圖9 網(wǎng)絡(luò)端口和性能監(jiān)測(cè)

圖10 UPS配電室門(mén)禁

⑴在設(shè)計(jì)和實(shí)施階段緊緊圍繞降低能耗、節(jié)省成本開(kāi)展該數(shù)據(jù)中心工程建設(shè)。主要體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保、高可靠可用性和合理性三個(gè)方面。具體在環(huán)保材料的選用、新型節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用、IT運(yùn)維系統(tǒng)的提升、避免數(shù)據(jù)中心過(guò)度浪費(fèi)設(shè)計(jì)和規(guī)劃。如供電部分選用的艾默生NXR 40KVA是采用最新DSP數(shù)字控制技術(shù)的在線式雙變換，屬高頻機(jī)，系統(tǒng)效率可高達(dá)96%，先進(jìn)的智能化監(jiān)控，可進(jìn)行UPS本身的監(jiān)控和安全自動(dòng)的關(guān)閉服務(wù)器和PC機(jī)，以及市電供電采用了雙回路供電；所選用電池為4小時(shí)，免維護(hù)，采用閥控式全密封設(shè)計(jì)，在整個(gè)使用期間，無(wú)需加水、加液；該數(shù)據(jù)中心主機(jī)房進(jìn)行了密封、絕熱、采用精確上送風(fēng)方式、氣流組織等設(shè)計(jì)實(shí)施以降低空調(diào)使用成本；并且統(tǒng)籌考慮了系統(tǒng)的可用性、可擴(kuò)展性、均衡性、結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)化和智能人性化管理實(shí)現(xiàn)。而且該數(shù)據(jù)中心地點(diǎn)已符合選址條件要求。

⑵至少在集團(tuán)內(nèi)數(shù)據(jù)中心中率先實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心綜合管理平臺(tái)及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。其可帶來(lái)的明顯管理、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益主要體現(xiàn)：提升數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)代管理水平，增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心保障能力，展示先進(jìn)管理形象；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心集中監(jiān)控管理；可實(shí)現(xiàn)機(jī)房24小時(shí)無(wú)人值守或少人值守，節(jié)省人員財(cái)力；及時(shí)分析和預(yù)見(jiàn)設(shè)備故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障及隱患，特別是停機(jī)等重大故障隱患；有效降低設(shè)備損壞情況的發(fā)生，減少維修的時(shí)間和費(fèi)用，降低運(yùn)營(yíng)成本；對(duì)出入機(jī)房數(shù)據(jù)中心的人員實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的監(jiān)控和管理，增強(qiáng)機(jī)房的安全防范。其具備了一般動(dòng)環(huán)監(jiān)控功能，還具有的一些特色是采用B/S架構(gòu)，是通過(guò)樹(shù)形列表來(lái)查看每個(gè)站點(diǎn)下的詳細(xì)信息；具有組態(tài)圖功能，將設(shè)備的狀態(tài)直觀的顯示在組態(tài)圖上；在管理人員手機(jī)上通過(guò)短信、郵件等實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中斷、濕度等實(shí)時(shí)告警、記錄和自動(dòng)修復(fù)。還具備遠(yuǎn)程控制管理功能等。

⑶靈活組合模擬數(shù)字KVM和智能PDU，使數(shù)據(jù)中心管理人性化，讓其管理人員在運(yùn)維時(shí)空上得到徹底解放，真正體味到了先進(jìn)舒適的運(yùn)維體驗(yàn)。前者具有遠(yuǎn)程訪問(wèn)能力，控制距離不受限制，擴(kuò)容也相對(duì)容易，在安全性和視頻操作效果上獲得了平衡。后者能在遠(yuǎn)程像親臨現(xiàn)場(chǎng)一樣對(duì)設(shè)備進(jìn)行電源開(kāi)關(guān)、重啟等操作，保障及時(shí)修復(fù)故障和系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，可將PDU空閑插座調(diào)為無(wú)電狀態(tài)，消除因人為失誤插入設(shè)備導(dǎo)致PDU過(guò)載跳閘和設(shè)備宕機(jī)，以及通過(guò)對(duì)PDU插座的來(lái)電延時(shí)配置，避免因設(shè)備同時(shí)加電引起瞬間電流峰值導(dǎo)致的斷電跳閘，它不僅能提供每個(gè)端口的用電計(jì)量功能，且能對(duì)設(shè)備所處微環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)控。由此實(shí)現(xiàn)了KVM精細(xì)化管理，：此外，在綜合布線的強(qiáng)弱電分開(kāi)、光電分開(kāi)、6類(lèi)弱電標(biāo)準(zhǔn)選用上，在視頻監(jiān)控、門(mén)禁管理、消防布局以及防雷利舊方面，既因地制宜又遵循標(biāo)準(zhǔn)而不拘泥于標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了靈活實(shí)現(xiàn)。

運(yùn)維效果和拓展

該數(shù)據(jù)中心的技術(shù)改造，從技術(shù)選型、市場(chǎng)比較、專(zhuān)業(yè)民主投票、合同洽談、設(shè)備器材進(jìn)貨驗(yàn)貨、現(xiàn)場(chǎng)施工和各關(guān)鍵隱蔽點(diǎn)檢查確認(rèn)、設(shè)備和各軟件的安裝與集成調(diào)試到驗(yàn)收交付使用，前前后后歷經(jīng)了近一年，截止目前近1年時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)檢驗(yàn)，可以肯定地說(shuō)技改是成功的，基本達(dá)到了預(yù)期效果。

在眾多數(shù)據(jù)中心中，標(biāo)準(zhǔn)模塊化技術(shù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)、精密致冷技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等的成功實(shí)踐償試組合，達(dá)到了數(shù)據(jù)中心技術(shù)的先進(jìn)水平，而且靈活適用性強(qiáng)。下列為改造后的數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場(chǎng)效果照片。下一步，公司將利用好該數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行如下應(yīng)用研究拓展：

該公司大數(shù)據(jù)研究應(yīng)用支撐。

進(jìn)行該數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)PUE值自動(dòng)智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控。

將該公司各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間運(yùn)維數(shù)據(jù)自動(dòng)采集展現(xiàn)于該數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)。

數(shù)據(jù)中心制度建設(shè)研究。

結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)多年的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房建設(shè)、運(yùn)維和運(yùn)用管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步闡述了綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)理念和工程落地實(shí)踐成功案例,從設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理等數(shù)據(jù)中心生命周期階段，著重突出了綠色數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)。通過(guò)成功實(shí)施和實(shí)際運(yùn)維體驗(yàn)證明，在數(shù)據(jù)中心的搭建中全過(guò)程全方位貫徹綠色理念，確能起到降耗降成本作用，同時(shí)也系統(tǒng)地增強(qiáng)和提高了數(shù)據(jù)中心目的性、高可靠性、能效、運(yùn)維和運(yùn)用人性化體驗(yàn)。