数据中心基础设施规划与设计课件

数据中心基础设施规划与设计

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内容全球IT市场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）数据中心规模内容——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（ＩＴ）市场规模将扩大４.８％，达２.６万亿欧元。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市场全球IT市场—新兴市场的增长再次领先到2011年，新兴市场将大多数的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2010年IT行业十大战略技术-Gartner2010年IT行业十大战略技术-Gartner2010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-绿色IT绿色IT：IT可以实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IT行业十大战略技术-重塑数据中心重塑数据中心：过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。2010年值得注意的方向提请CIO和IT工作者更加关注：生物数据中心的发展和面临的挑战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。20051960s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 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。 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15IT外包数据中心业务与技术发展趋势，归根结底——密度ITLeasingSoftwareasaServic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我们必须改变设计、安装、运营、管理以及维护数据中心的方式数据中心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。IT设备对基础设施的需求安装。机架式固定，深度，承重。 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。 从关注整个数据中心房间，演变到关注到机柜排、机柜。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的信息由供应商形成的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2008年8月来自加特纳Gartner的信息最重要的3个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Reduced

ENERGY

CostReduced

Non-Energy

OPERATING

CostReduced

CAPITAL

Cost

Deployment

SPEED

Abilityto

SCALE

Abilityto

RECON-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Driving可用性灵活性总寿命成本满足减少减少Reduc数据中心基础设施规划与设计课件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数据中心的规划设计方法数据中心规模规模（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/ServerRoom1to5RacksSmallDataCenter5to40RacksMediumDatacenter41to200RacksLargeDatacenter200to800RacksVeryLargeDatacenter800+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规模（机柜数量)布线间/服务器室:1-5个机柜Wiring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……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、房间级装修工程AT消防工程弱电工程电气工程空调工程BATTPDUISXFM1FM2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装修工程AT消防工程弱电工程电气工程空调工程BATTPD数据中心物理基础设施DCPI….Data

Center

Physical

Infrastructure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ITfloorThe“whitespace”机架机柜行机房整个大楼数据中心物理基础设施DCPI….DataCenterPh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？ 数据中心建设是一个复杂的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。建设数据中心需要考虑哪些重要问题？ 具体技术细节包括：数据中心规划设计步骤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。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IT的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。容量计算参考施耐德APC网站上的UPS选择器，有几乎所有ITHP公司1U服务器DL320G5，配置单电源。其输入功率W/VA数据如下：型号安装高度CPU配置内存配置硬盘配置PCI卡100%利用率70％利用率50％利用率30％利用率0％利用率DL320G51U最高1颗2.8GHZDC4块2GB2块HDD146GBSAS1320W/330VA281W/290VA257W/266VA232W/241VA196W/205VA中等1颗2.4GHZDC2块2GB1块HDD146GBSAS1207W/216VA191W/200VA180W/189VA169W/178VA153W/162VA最低1颗1.86GHZDC1块512MB1块HDD36GBSAS1188W/197VA175W/184VA166W/175VA157W/166VA144W/153VA容量计算HP公司1U服务器DL320G5，配置单电源。其输入功率W/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：型号安装高度CPU配置内存配置硬盘配置PCI卡100%利用率70％利用率50％利用率30％利用率0％利用率DL380G52U最高2颗X52703.5GHZ8块8GB8块HDD146GBSAS4565W/590VA516W/542VA484W/510VA452W/479VA404W/432VA中等1颗X52703.5GHZ4块8GB4块HDD146GBSAS4397W/425VA372W/401VA356W/385VA340W/370VA315W/346VA最低1颗51101.6GHZ2块512MB1块HDD36GBSAS4300W/331VA292W/324VA287W/319VA282W/314VA275W/307VA容量计算HP公司2U服务器DL380G5，配置冗余双电源，2个220型号安装高度CPU配置内存配置硬盘配置PCI卡100%利用率70％利用率50％利用率30％利用率0％利用率DL580G54U最高4颗X74602.67GHZ16MB6C130W32块8GB16块HDD146GBSAS10块1318W/1345VA1203W/1228VA1128W/1151VA1053W/1075VA944W/963VA中等4颗X73402.4GHZ8MBQC80W16块8GB8块HDD146GBSAS5块955W/975VA866W/883VA806W/823VA747W/763VA659W/672VA低配置2颗X73402.4GHZ8MBQC80W8块8GB4块HDD146GBSAS5块642W/655VA596W/608VA564W/576VA533W/543VA484W/493VA

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：容量计算型号安装高度CPU配置内存配置硬盘配置PCI卡100%利用率产品实际运行功耗W实际运行功耗VA安装最大重量kg1U服务器18519513.52U服务器360375274U服务器83086545容量计算产品实际运行功耗W实际运行功耗VA安装最大重量kg1U服务器按需规划，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Source:APCWhitepaper#118按需配置容量可节约…维护它的成本它耗用的能源成本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Source:APCWhitepaper#118按需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1.1容量。指最终的IT负载（KW），APC网站提供几乎所有同样500kW数据中心–依据不同的计算有不同的“平均密度”:746watts/ft2179watts/ft2119watts/ft2189watts/ft2

5kW/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

120白皮书密度与密度分布同样500kW数据中心–依据不同的计算有不同的“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!环境类型平均负载密度watts/机柜典型峰值与平均值比率实验室中(4-10kW/机柜)高(<4)服务器为主(典型数据中心)中到高(4-15kW/机柜)中(大约为2)存储为主低(<4kW/机柜)低(<2)Co-location高(10-15kW/机柜)中(2)超级计算机高(10-15kW/机柜)低(接近1)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

明确密度这三个基本原则简化了密度布局的问题密度规格原则指定在行级水平环境类型平均负载密度watts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123

120白皮书如何创造一个明确的密度规格Designer房间布局图明确密度123120白皮书如何创造一个明确密度有什么用？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。密度有什么用？峰值密度决定供配电系统设计。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。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。主机房computerroom。主要用于电子信息处理、存储通道设计通道设计布局布局方案一：传统下送风风冷空调+高架地板方案一：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供配电系统设计国标2008版国标2008版TIA942标准TIA942标准TIA942标准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。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电源供配电系统发展趋势模块化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。制冷系统设计风系统还是水系统。与PUE的关系。机房级制冷系统机房级制冷系统机房级制冷系统机房级制冷系统InfraStruXureInRowRC机柜和机柜排级制冷－InRowInfraStruXureInRowRC机柜和机柜排级制制冷系统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房间级行级机柜级制冷系统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制冷系统发展变化趋势不同的换热模式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。机柜系统变化趋势机房美学。机房示意图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UPS空调精密配电PelcoIP摄像头摄像头温湿度漏水烟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,安全培训资源规划利用人员元素将以上的一切捆绑在一起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利用人员思想领袖白皮书

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100,000平方英尺的设施施耐德技术中心

在美国密苏里州拥有10万平方英尺的设施，它是施耐德展示和试验的基地，能够帮助客户和行业合作伙伴高效的学习掌握电力和制冷方面的技术思想领袖白皮书

数据中心科学研究团队的精心研究碳排放快速决定支出，效率，碳排放通过….规模密度冗余架构电力/制冷效率数据中心资本支出做出明智的决定…

在您设计数据中心之前交互