数据中心基础设施规划与设计.ppt

数据中心基础设施规划与设计 内容 全球IT市场全球数据中心市场2010年IT行业十大战略技术江苏省烟草公司信息化发展方向数据中心的发展和面临的挑战如何权衡数据中心基础设施数据中心的规划设计方法 数据中心规模基础设施DCPI定义数据中心规划设计步骤重要设计指标容量 两种设计方法 按需规划密度与密度分布布局供配电系统制冷系统机柜系统运行管理系统 内容 数据中心规划设计方法 续 全球IT市场 新兴市场的增长再次领先 到2011年 新兴市场将要占据全球IT开销的25 2010年增长超过12 8 2011全球信息技术 市场规模将扩大 达 万亿欧元 BRIC占据的新兴IT开销超过50 2010年增长15 中国将占BRIC总开销的55 到2013年 中国将超过日本成为第二大的IT市场 大多数的IT增长于云业务 但不是公共云业务 请估计一下 您公司有多少预算能够分别用来购买并管理这些不同类型的IT设备 传统IT业务 外包IT业务 私有云业务 自用 私有云业务 托管 公共云业务 当前 24个月 IDC云计算调查2010 12n 603 全球数据中心市场 到2014年全球的数据中心市场将达到500亿美元80 的财富2000强公司将继续保持之前的IT规模几乎所有的企业级软件都面向 云应用 开发开放企业级的版本更加环保从业务攸关到生命攸关需要适应和匹配变化的业务需求时间是关键计量参数和责任 数据中心的市场驱动力 数字化需求 商业攸关到 生命攸关 云计算 为避免气候恶化需要减少CO2的排放 新经济体 灵活性 模块化 密度 绿色数据中心 减少30 TCO 配合业务的IT需求 管理 全球市场趋势 数据中心具体的驱动力 2010年IT行业十大战略技术 Gartner 2010年IT行业十大战略技术 绿色IT 绿色IT IT可以实现许多环保行为 IT的使用 可以极大加强企业的环保实践 普通的环保行动包括使用电子文档 减少出差和通信的使用 IT还提供了可以供企业其他成员使用的分析工具 降低了运输物品对能源的消耗以及其他碳管理活动 2010年IT行业十大战略技术 重塑数据中心 重塑数据中心 过去 制定数据中心的规则非常简单 计算现有的数据量 估算未来15至20年的增长量 然后建立一个与之相符的数据库 而新建的数据中心往往拥有庞大的空闲空间 足够的动力和不间断电源 UPS 及水和空气冷却 且大多是空闲的 如果一个数据库的生命周期需要9 000平方英尺的空间 然后以此设计场地 但只建设满足未来5至7年的需要 削减运营费用对大多数客户来说是整体IT开销的一个普通部分 可用以腾出资金投资其他项目或是IT和业务本身 2010年值得注意的方向 提请CIO和IT工作者更加关注 生物特征身份认证 Biometricauthentication 下一代防火墙 Next generationfirewalls 员工拥有IT employee ownedIT 忠诚方案 loyaltyschemes 固态硬盘 Solidstatedisks 智能网格 Smartgrids 混合式服务器 Hybridservers RFID电子标签 3D印刷 人体机能增进 移动机器人 无线能源和量子计算等技术方向的发展 这些非主流技术或许有一天将改变世界 数据中心的发展和面临的挑战 数据中心的演变和发展 问题 数据中心物理基础设施设计的变化和IT的日新月异间存在很大的差距 结果 创新和动态的IT系统是由基于过去40年设计的不灵活的物理基础设施来支持的 2005 1960s 数据中心设计 十分静态的 基于主机技术的 信息技术 非常动态 持续变化 设计创新 数据中心设计 IT相关的最新创新应用于数据中心 数据中心设计 应用绿色和节能创新的早期阶段 2008 未来 IT系统的发展变化要求数据中心基础设施也必须进行变化 ITLeasingIT租赁 SoftwareasaService软件即服务 CloudComputing云计算 ManagedServices托管服务 CapacityonDemand随需应变的容量 Virtualization虚拟化 BladeServer刀片服务器 15 IT外包 数据中心业务与技术发展趋势 归根结底 密度 数据中心所面临的挑战 能源和服务成本控制的压力 对可用性的期望不断提高 不断变化的需求 服务器整合 IT技术快速更新 高密度刀片服务器带来的供电 热点问题 动态变化的供电需求 长期规划对容量或密度的不确定性 数据中心 IT设备对基础设施的需求 安装 机架式固定 深度 承重 配电 电源冗余 电压电流 配电条 走线 电源线数据线 走线槽 制冷 温湿度 风量 送回风路径 安全 接地 视频 进入 环境 从关注整个数据中心房间 演变到关注到机柜排 机柜 提供机柜级 机柜排级解决方案是重要的发展趋势 2008年8月来自加特纳Gartner的信息 由供应商形成的市场 绿色 将继续在快速变化的市场发展 超过70 的全球性企业在未来4年里将面临重大的数据中心问题 越来越有限的电力供应和使用面积限制 对于绿色的IT支出 当前的工作重点是围绕数据中心电力 冷却和设备问题 在未来10年中 数据中心的总体能源成本将上升到第三位 仅次于人员成本和软件成本 2008年8月来自加特纳Gartner的信息 最重要的3个 立刻行动 建议测量 模型化和显示数据中心必要的能源数据基于能源效率特征选择核心的IT硬件部署一个高效的数据中心的制冷方案 那就是依据IT设备的散热数据来混合安置自然风 空调和冷却系统 DrivingBusinessValue 可用性 灵活性 总寿命成本 满足高密度需要 减少人为错误 减少平均故障时间 ReducedENERGYCost ReducedNon EnergyOPERATINGCost ReducedCAPITALCost DeploymentSPEED AbilitytoSCALE AbilitytoRECON FIGURE 数据中心需要权衡三大方面 可用性 灵活性 总寿命成本是需要考虑的最重要的核心问题 数据中心的规划设计方法 数据中心规模基础设施DCPI定义数据中心规划设计步骤重要设计指标容量两种设计方法 按需规划密度与密度分布布局供配电系统制冷系统机柜系统运行管理系统 规模 机柜数量 布线间 服务器室 1 5个机柜小型数据中心 5 40个机柜中型数据中心 41 200个机柜大型数据中心 200 800个机柜超大型数据中心 800个机柜 WiringCloset ServerRoom1to5Racks SmallDataCenter5to40Racks MediumDatacenter41to200Racks LargeDatacenter200to800Racks VeryLargeDatacenter800 Racks 也可以按面积划分 平均每只机柜占用2 5 3平方米 含支持设备 如UPS和空调等 如果按面积划分 大于500平方米的数据中心为大型数据中心 您是否认为这是一个数据中心 一个数据中心不只考虑如何放置机架 服务器以及存储设备 真正的数据中心应该如此 施耐德电气贯穿机柜 行级 房间级甚至于整个楼宇设施级别的设计 装修工程 AT 消防工程 弱电工程 电气工程 空调工程 BATT PDU ISX FM1 FM2 地面吊顶隔断内墙 柱面各类门窗及保温 机房动力供配电系统不间断电源供配电系统辅助供配电系统应急电源供配电系统照明及应急照明系统防雷和接地系统各类动力电缆和配电电缆的铺设 精密空调系统新风系统排风系统 门禁系统图像监视系统设备监控系统环境监控系统综合布线系统机柜及服务器群KVM管理系统 FM200气体灭火系统火灾自动报警系统 数据中心机房工程 数据中心物理基础设施DCPI DataCenterPhysicalInfrastructure 涉及供电 制冷 机架系统 安防 管理等为IT设备提供技持的各个层面 ITfloor The whitespace 机架机柜行机房整个大楼 建设数据中心需要考虑哪些重要问题 数据中心建设是一个复杂的工程项目 也是一个正在不断发展变化的行业 牵涉到各种技术和法律法规 要完美规划 设计 实施 运营一个数据中心 必须注意下面几个主要方面 确定公司数据中心战略 公司战略 IT战略 数据中心战略 搭建数据中心项目团队 完成咨询 设计 建设和运营管理 包括建筑设计 IT需求 应用 系统架构 发展规划 基础设施 装饰装修 项目实施 营运管理等各方面人员 确认IT业务规划和需求 预估今后3 8年的IT需求从整体TCO高度考虑数据中心建设与运营 不但考虑建造成本 还必须考虑运营成本 维护管理成本 扩容成本等 设计时需要在可用性 效率 灵活性等方面做合理的平衡与选择 建设实施过程中如何进行项目管理 如何进行评估与验证 建造完成后如何进行数据中心运营管理 建设数据中心需要考虑哪些重要问题 具体技术细节包括 数据中心选址 对建筑物的具体要求 承重 面积 层高 管道井 运输装卸通道 安全 交通 消防等 供水 供电等 中低压供配电系统 市电供电的冗余 进入路径的冗余 发电机 不间断UPS电源 输出配电系统设计 数据传输与通信网络 能力 路径与冗余 制冷系统设计 安装位置 管道路径设计 送回风路径设计 动态精密制冷 冗余设计等 走线系统设计 数据线 电力线 制冷管线 消防管线 监控系统管线等 安防系统设计 门禁 视频 巡更 保安等 消防系统 装饰装修 数据中心监控与运营管理系统等等 数据中心规划设计步骤 数据中心基础设施重要设计指标 数据中心个子系统可用性级别数据中心额定容量 初期容量 中期容量 远期容量 数据中心PUE值 100 额定容量下的PUE值 其他不同负载率下的PUE 机柜功率密度与分布 低密度区 3KW 中高密度区 15KW 断电后延时时间 包括UPS延时和制冷系统延时的配合 IT的发展归根结底都只会影响到一件事情 功率密度 如何提供不同密度的解决方案是整个设计的核心 容量计算 参考施耐德APC网站上的UPS选择器 有几乎所有IT产品的功耗 参考IT厂家的产品电源参数或计算器 参考施耐德APC网站上的权衡计算器 HP公司1U服务器DL320G5 配置单电源 其输入功率W VA数据如下 容量计算 HP公司2U服务器DL380G5 配置冗余双电源 2个220V 1000W电源模块 最大重量27 2kg 其输入功率W VA数据如下 容量计算 HP公司4U服务器DL580G5 配置冗余4电源 4个220V 1200W电源模块 最大重量45 4kg 其输入功率W VA数据如下 容量计算 容量计算 按需规划 一次性构建对比扩展式构建 传统设计 可扩展设计 负载计划几乎从来达不到预期 Source APCWhitepaper 118 没有使用的容量带来浪费并增加总体拥有成本 整合和再增长时 最大的TCO驱动力 按需规划 1 1容量 指最终的IT负载 KW APC网站提供几乎所有型号的IT设备在不同配置下的额定功耗 参见APC白皮书WH3计算数据中心总功率需求 也可以采用APC功率权衡计算器 或者运用各IT设备厂家提供的计算工具 并与实际经验进行校核 1 2预算 可采用APC预算权衡计算器 看看不同的设计采购和建造成本大约是多少 离用户的预算差多少 不断调整设计 1 3成长需求 与用户仔细沟通业务发展趋势 IT应用需求 估计出IT初始功率 最终的最大 最小 平均IT负载 可以利用APC增长权衡计算器 计算TCO 每个阶段的PUE值等等1 4可用性级别 参见APC白皮书WH122确定数据中心关键性级别 等级的准则 可用性级别的确定3种较为常见的方法是Uptime学会的级别等级性能标准 TIA942以及SyskaHennessy集团的CriticalityLevels 关键性级别 1 5能效PUE 能效值一定是基于具体的负载率 本项目用户要求PUE 1 8 可以利用APC数据中心能效权衡计算器 在不同的设计方法下PUE为多少 也可参见APC白皮书WH154数据中心电力效率测定 同样500kW数据中心 依据不同的计算有不同的 平均密度 746watts ft2179watts ft2119watts ft2189watts ft25kW 机柜 消除了面积法的模糊概念watts ft2允许数据中心不同区域的不同负载密度 模糊的是否包括机柜周围的工作空间 是否包括保密事空间 是否考虑总的功耗 总IT功耗机柜数量 明确密度 好的方法 传统方法 密度与密度分布 密度规格原则 指定在行级水平机柜级 细枝末节 不足以前瞻参考房间级 粗枝大叶 缺乏灵活性和变化行级 正合适 应用watts 机柜明确的确定峰值与平均值的比率大约为2太低影响IT的灵活性并导致效率低下太高导致过度布局 明确密度 房间布局图附带机柜布局Row by row规格IT计划的详细目录IT战略上的布局设计工具使用这些工具来合理规划机柜 电源 制冷等基础要素 明确密度 1 2 3 120 白皮书 如何创造一个明确的密度规格 Designer 密度有什么用 峰值密度决定供配电系统设计 平均密度决定制冷系统设计 布局需要考虑的问题 需要什么房间 房间之间的关系 考虑消防通道 防火分区 人货分离 房间内的布局 门的尺寸 离墙的距离 热通道宽度 冷通道宽度 一排机柜最大长度 空间高度设计 主机房computerroom 主要用于电子信息处理 存储 交换和传输设备的安装和运行的建筑空间 包括服务器机房 网络机房 存储机房等功能区域 辅助区auxiliaryroom 用于电子信息设备和软件的安装 调试 维护 运行监控和管理的场所 包括进线间 测试机房 监控中心 备件库 打印室 维修室等区域 支持区supportarea 支持并保障完成信息处理过程和必要的技术作业的场所 包括变配电室 柴油发电机房 UPS室 电池室 空调机房 动力站房 消防设施用房 消防和安防控制室等 行政管理区administrativearea 用于日常行政管理及客户对托管设备进行管理的场所 包括工作人员办公室 门厅 值班室 盥洗室 更衣间和用户工作室等 通道设计 布局 方案一 传统下送风风冷空调 高架地板 方案二 先进的水平送风 冷冻水模式空调 无需高架地板 供配电系统设计 国标2008版 TIA942标准 TIA942标准 TIA942标准 采用ATS或者母联的方式进行市电与市电或与发电机之间的切换 甚至在UPS系统的输出部分采用母联 UPS系统的配电柜和空调系统的配电柜最好是不同的柜体 空调配电柜的冗余 制冷系统部分负载由UPS电源来带 灵活 不用拘泥 重点 供配电系统发展趋势 模块化UPS电源智能化精密配电柜 机架式配电盘 机柜配电条机柜顶部走线系统分布式供电高效UPS电源 制冷系统设计 风系统还是水系统 与PUE的关系 制冷系统本身的冗余 N 1 2N 自然冷却 细节的设计 水泵的选择 水泵的冗余 水流量计算 冷冻水机组冗余 承压水箱的设计 风系统管道安装的细节混合密度制冷通道遏制与新风排风系统的关系 风冷冷冻水机组 水冷冷冻水机组 双冷源系统室内机 了解产品 包括第三方 灵活运用 机房级制冷系统 机房级制冷系统 机柜和机柜排级制冷 InRow 制冷系统3种类型 针对各种IT环境的制冷解决方案 一站式解决方案 制冷体系架构机柜级制冷 针对单一机柜的专门制冷和气流分配设备或解决热点行级行级 针对机架式安装低到高密度IT设备的高效制冷方案房间级制冷 针对机架式或非机架式安装低负载密度IT设备的灵活的制冷方案 制冷系统发展变化趋势 不同的换热模式不同的送回风模式不同的送回风路径封闭模式动态精密制冷中高密度解决方案绿色节能可用性 机柜系统变化趋势 机房美学 深机柜 1050 1200深 空间利用 上下分隔 注重附件 线缆管理器 插线板 走线槽 性能参数 通风率 安装深度范围 承重能力 安全 前后门监控 数码锁 配置 机房示意图 精密配电柜 模块化主机 下送风空调 顶部走线槽 UPS 空调 精密配电 PelcoIP摄像头 摄像头 温湿度 漏水 烟感 其他基于ModbusTCP设备 InfrastructureCentral6 0基本级服务器 Netbotz环境安防基站 数据中心运营管理系统 施耐德可以提供数据中心服务 贯穿整个数据中心的生命周期分析评估规划及咨询设计构架 工程支持项目管理设备采购及调度构建安装组装及开机试运行集成运营 维护及维修远程监控 楼宇自动化 IT区域 电源质量 安全培训资源规划 思想领袖 白皮书数据中心科学研究团队的精心研究能源大学能源管理的认知和教育数据中心大学针对需要为数据中心做出关键决策和基础架构规划的人的课程100 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