2024数据中心设备和基础设施第1部分概念

信息技术数据中心设备和基础设施第1部分：通用概念II目 次简介 III前言 1规范性参考文献 1术语、定义与缩写词 1合规性 6业务风险分析 7数据中心设计概述 8数据中心基础设施设计分级体系 11设计和实施过程 14设计原则 17附录A 19附录B 21参考文献 22PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANIII简介信息社会要求对网络信息进行自由访问而不受约束，这使得网络流量以及数据存储/检索的量级以（减少碳足迹（能源成本不同数据中心在下列方面存在区别：用途（用作企业、场地租赁、主机代管或网络运营商设施）；安全等级；实际面积；空间（移动、临时和长期建筑）。注：上述各类数据中心均可提供云服务系列标准包括：第1部分：通用概念；第2部分：建筑结构；第3部分：配电；第4部分：环境控制；第5部分：电信布线基础设施；第6部分：安全系统；第7部分：管理和运营信息。6部分第6部分第5部分电信布线基础设施第4部分环境控制第3部分配电第2部分建筑结构第7部分管理和运营信息第1部分通用概念图1ISO/IEC22237系列各文件关系示意图本文件旨在供建筑方、建筑设计方、业主方以及系统和装置设计师使用或协作使用。本文件不涉及信息技术和网络通信设备、软件及相关配置的选择。PAGEPAGE10信息技术数据中心设备和基础设施第1部分：通用概念范围本文件：说明了数据中心一般原则；（功能元件及配置）；说明了支持数据中心的设施和基础设施的一般信息；针对数据中心计划使用寿命期间内的“可用性”“安全”和“能量效率”详细列出了为应用数据中心分级而进行的业务风险和运营成本分析中需要解决的问题；为数据中心运营和管理提供了参考规范。本标准不包含如下内容：标准范围不涉及信息技术和网络通信设备、软件和相关配置的选择；对多站点数据中心整体服务可用性进行定量分析；（其他标准和规定项下的）安全及电磁兼容性（EMC）要求（但本标准中提供的信息可有助于满足此类标准及规定）。规范性参考文献（包括所有的修改单适用于本文件。ISO/IEC22237-2，信息技术数据中心设备和基础设施第2部分：建筑结构ISO/IEC22237-3，信息技术数据中心设备和基础设施第3部分：配电ISO/IEC22237-4，信息技术数据中心设备和基础设施第4部分：环境控制ISO/IEC22237-5，信息技术数据中心设备和基础设施第5部分：电信布线基础设施ISO/IEC22237-6，信息技术数据中心设备和基础设施第6部分：安全系统术语、定义与缩写词术语和定义本文件适用以下术语和定义。3.1.1可用性availability在按需提供外部资源的前提下，产品在特定条件下给定时刻或期限内达到可按需运行状态的能力。[来源：IEC60050-191:1990、191-02-05]3.1.2建筑入口设施buildingentrancefacility[来源：ISO/IEC11801-1:2017,3.1.16–更改:将“telecommunicationcables”（电信布线）改为“specificinfrastructuresorservices”（特定基础设施或服务）]3.1.3建筑安全buildingsecurity指在数据中心所在建筑入口和内部为实现规定安全标准所需的设施和系统。3.1.4机柜cabinet用以安放外壳和其他信息技术设备的密闭结构。[SO/IC147322012,3.17-更改:“nended（设计）和“coponensand]3.1.5主机代管数据中心co-hostingdatacentre为多个客户提供网络访问、服务器和存储设备，使其得以运营其自有服务/应用的数据中心。1：建筑内信息技术设备和支持基础设施服务均由数据中心运营商提供。3.1.6场地租用数据中心co-locationdatacentre供多个客户存放其自有网络、服务器和存储设备的数据中心。条目注1：建筑的支持性基础设施（如配电和环境控制设施）服务由数据中心运营商提供。3.1.7计算机房computerroomspace指数据中心内放置实现该中心核心功能的数据处理、数据存储和通信设备的区域。3.1.8控制室controlroomspace指数据中心内用以控制数据中心运行且作为所有控制监测功能中心位置的区域。3.1.9数据中心datacentre指专为集中存放和运行提供信息存储、加工和运输服务的信息技术和网络通信设备并将此类设备与条目注1：此建筑结构可包含多个具备特定功用、以支持首要功能的建筑或空间。[来源：ISO/IEC30134-1:2016，3.1.4]3.1.10数据中心安全datacentresecurity使用必需的设施和系统使数据中心入口及内部实现所需安全水平。3.1.11分界点demarcationpoint指运行控制或所有权发生变更的点。3.1.12配电区electricaldistributionspace3.1.13电力区electricalspace指数据中心内用于安放向数据中心各空间[（不间断供电系统输运和控制电力的设施的区域。3.1.14企业数据中心enterprisedatacentre由企业运行的、仅用于向其员工和客户提供服务和实现服务管理的数据中心。3.1.15外部场所安全externalpremisessecurity设施和系统能够使建筑和场所界限之间区域达到安全要求。3.1.16能量效率的实现energyefficiencyenablement能够测定能耗，计算和报告各类设施和基础设施的能量效率。3.1.17设施facility指与特定基础设施适配的空间和通路。3.1.18功能能力functionalcapability数据中心（或系统/子系统）实现其计划功能的能力。3.1.19功能元件functionalelement供电电源、装置或通路。3.1.20发电区generatorspace用于安装放置发电设备与控制系统、相应燃料存储装置或储能设备的区域。3.1.21暂存区holdingspace数据中心内用以暂存尚未投入使用或已停用设备的区域。3.1.22基础设施infrastructure为数据中心提供功能能力（如配电、环境控制和物理安全）的技术系统。3.1.23主配电盘maindistributor用以连接主配电布线子系统、联网布线子系统、布线子系统和有源设备的配电盘。[11801-5:20173.1.6,-“asspecifiedinISO/IECISO/IEC11801-1规定”）]3.1.24机械区mechanicalspace（3.1.25网络运营商数据中心networkoperatordatacentre指首要作用是输送和管理向运营商客户所提供宽带服务的数据中心。3.1.26实体安全physicalsecurity（结合物理和技术控制手段3.1.27计划内停机planneddowntime指系统或子系统因接受维修或关机检测相关系统/子系统响应情况而不提供功能能力的时间段。3.1.28场所入口设施premisesentrancefacility指为线缆进入办公场所提供所有必需机械和电力服务的空间。3.1.29储物区storagespace办公场所和数据中心所使用的一般物品或数据中心物品的存放空间。3.1.30系统system在给定背景下被视为整体且独立于所处环境的成组且相关的功能元件。3.1.31通信技术telecommunications与标识、信号、文字、图像和声音（即各类通过电缆、无线电、视觉或其他电磁系统传播的信息）的传输、发送和接收有关的技术分支。[来源：ISO/IEC11801-1:2017,3.1.78–更改：删除Note1toentry（注1）]3.1.32电信布线telecommunicationscabling指从通信空间至办公场所入口设施之间的电信布线基础设施。3.1.33通信设备telecommunicationequipment指数据中心中为该中心内提供通信服务的设备。3.1.34通信区telecommunicationsspace可安放与建筑入口设施相关的分界点和通信设备、并可供服务提供商限制数据中心访问的区域。3.1.35测试区testingspace数据中心内用于在设备投入使用前对其进行测试和配置的空间。条目注1：测试空间有时也称作集结区域。3.1.36变压器区transformerspace用以安放在办公场所内或该场所单独建筑内设备连接时实现电压电平转换或提供充足绝缘所需设备的区域。3.1.37不间断供电系统uninterruptiblepowersystem（如电池UPS规定限值时，将发生输入电源故障。[来源：IEC62040-1:2017，3.101]3.1.38计划外停机unplanneddowntime在功能能力发生故障后，对相关基础设施进行维修的预期外时间以及在维修后恢复功能能力所需的“重启”时间。缩写词CRAC 计算机房空调CRAH 计算机房空气处理机组ffs 有待进一步研究MTBF 平均故障间隔时间MTTR 平均维修时间NOC 网络运营中心UPS 不间断供电系统合规性对于需要符合本文件要求的数据中心而言：5条完成业务风险分析；57.2中的可用性等级；7.3.1为数据中心空间和通路选择恰当的防护等级；7.4中选择恰当的能量效率等级；e）8条（或等同）中的设计流程；f）9条中的设计原则。注对现有数据中心进行评估时，不强制使用第8条中的设计流程。业务风险分析综述业务影响分析（5.2）——服务故障所致相关成本，该成本取决于数据中心的功能和重要性等数个因素；外部商业压力（如保险成本）。7.2）。设计数据中心各基础设施时，应考虑到其对整体可用性的影响以及故障/计划内维修相关预期停机所产生的成本。应对数据中心内基础设施的设计和物理安全进行风险分析（5.3），将识别的风险事件与可用性等级要求进行对照（7.2）7条就对各基础设（风险事件“可用性百分比”的方式描述基础A所述原因，此系列标准不适用该类方法。业务影响分析IEC31010ISO/TS22317ISO22301获取实用指导信息。（或范围衡量服务损失，包含如下内容：短期罚款；间接损失；长期企业声誉损失评估（如，适用于网络服务供应商或金融机构）。风险分析本标准对风险分析方法不作规定。可参考ISO/IEC31010等标准获取实用指导信息。（可用性损失的名义预期持续时长；概率指事件发生的可能性。可使用不同的测量指标（如成本、安全等）对风险的影响进行评估。5.2），即可对整体风险进行财务估价。（（或（可将影响归为如下类别：低影响：仅造成非关键服务的损失；中影响：关键系统功能元件发生故障但并未影响冗余系统；高影响：关键系统的冗余发生故障但未影响提供服务；重大影响：关键服务损失或寿命损失（范围可延伸至人身伤害）。可以类似方式定义事件发生概率，即：极低；2影响影响高风险概率低风险图2数据中心设计概述综述设于建筑内部的数据中心，存放有少量存储和服务器设备，为建筑使用者提供信息技术服务；本条款对数据中心设计所作概述适用于各类用途和面积的数据中心。空间和设施图3为建筑内以及包含一座或多座建筑的办公场所内大型数据中心所需空间的示意图。数据中心可与建筑物其余部分共享如下特定空间：建筑入口设施；人员入口；停靠区/装车区；发电区（含燃料存放空间）；变压器区；配电区；通信区。建筑内指定用作数据中心的区域可包含如下空间：人员入口；主配电区；主机房和相关测试区；电力区；机械区：控制室；办公区；储物和暂存区； 道 置 CRAHCRAC 暂存区 消防装置水处理装置 控制室 NOC 界 建筑入口设施 通信区 发电区 变压器区 配电区 主配电区 电力区 主机房 等 测试区 机械区 数据中心办公区 数据中心安防 人员通道 储物区 停靠区 建筑人员入口设施 界 配电电池外部场地安防场地入口设施建筑安防建筑物内除数据中心外的共享空间数据中心专用空间机笼UPS常规办公区燃料存储建筑物内除数据中心外的共享空间空间分区的需求取决于可用性和消防因素、安全要求和环境控制的要求。3所示为每一类别设置一个或多个分区空间。数据中心基础设施设计分级体系综述数据中心基础设施应有如下信息描述：可用性等级（7.2）；防护等级（7.3）；能效水平（7.4）。综合使用此类描述信息，判断以下基础设施的相关要求并给出建议：1）建筑结构（见ISO/IEC22237-2）；2）配电（见ISO/IEC22237-3）；环境控制（ISO/IEC22237-4）；电信布线基础设施（ISO/IEC22237-5）；安全系统（ISO/IEC22237-6）。可用性综述数据中心可以是单个场地，也可经配置在多个场地运行。对采用单个场地的数据中心的可用性概念和要求进行了说明。对能够提升多场地数据中心整体服务可用性的使用方法进行了说明。单场地数据中心数据中心的核心在于支持其功能的设施和基础设施的可用性要求。数据中心所有者/用户应通过业（5条可用性分为四级，根据第5条所述业务风险分析的结果，选择适用于如下基础设施的级别：供配电；环境控制；电信布线。整个数据中心的可用性取决于其各基础设施的可用性等级。（ISO/IEC22237相应部分）。风险评估判断可接受下述情况时，应采用1级解决方案（单路径）：功能元件发生单一故障可导致功能能力损失；计划内维修可能要求关闭负载。风险评估判断需要满足下述要求时，应采用2级解决方案（含冗余供电源的单路径）：装置内的单一故障不应导致该通路内功能能力的损失（通过冗余装置实现）；冗余装置常规计划内维修不要求关闭负载。注：通路故障可导致计划外负载关闭，且非冗余装置进行常规维修时可能要求按计划关闭负载。风险评估判定需要满足如下条件时，适用3级解决方案（采用多条路径实现同步维修/运行）：功能元件发生故障不应导致功能能力损失；计划内维修不应要求关闭负载；所有路径均应以可承受最大负载为设计目标。风险评估判定需要满足如下条件时，适用4级解决方案（在非维修期内容许故障的方案）：功能元件发生故障不应导致功能能力损失；供配电；影响功能元件的任何单一事件不应导致负载关闭；环境控制：单个通路的故障不应导致计划外负载关闭；计划内维修不应要求关闭负载。所有路径均应以可承受最大负载为设计目标。11所列各设施和基础设施设计时应达到或超出该可用性等级。表1可用性等级和技术方案基础设施可用性1级可用性2级可用性3级可用性4级电源—单个供电源—冗余供电源与主配电设备—冗余供电源与主配电设备—多个供电源配电单路径含冗余供电源的单路径多条路径—同步维修/运行方案多条路径—容许发生故障（维修期间除外）环境控制单路径含冗余供电源的单路径多条路径—同步维修/运行方案多条路径—容许发生故障（维修期间除外）电信布线单路径—直接接线或网络连接允许单路存单路径—网络连接允许多路存取的固定基础设施多条路径—带有多个通路、网络连接允许多路存取的固定基础设施多条路径—络连接允许多路存取的固定基础设施注1：为使防护等级保证设施和基础设施可用性需求而提出的数据中心建设要求和建议见ISO/IEC22237-2。注2：为保证设施和基础设施可用性而对数据中心空间物理安全提出的要求和建议见ISO/IEC22237-6。要达到较高的可用性等级，通常需要加大投入。可用性相关更多信息参见附录A。7.3训练有素的服务人员的可用性；配件储备；维修合同和服务水平协议的签订；在发生任何故障时，均需能够快速查阅到指明应对措施和通信信息的准确说明。多场地数据中心IT服务另有容量要求，该要求不属本文件范围。物理安全（见5.3）均会产生影响：a) 擅入（7.3.2）；b) 入侵（7.3.3）；内部环境事件（7.3.4）；外部环境事件（7.3.4）；ISO/IECTS22237-6ISO/IECTS22237-6修正版要求。防擅入防护等级应对数据中心区域及其周边进行保护，防止擅入。（及数据中心空间和通路的功能。在提出了恰当要求和建议的需求分析基础之上确定设计标准。ISO/IEC22237-6列明了为防擅入等级所提供支持的主动和被动措施的要求和建议。ISO/IEC22237-2列明了在给定防护等级的空间之间建立边界的要求和建议。防入侵应对数据中心区域及其周边进行保护，防止入侵。（及数据中心空间和通路的功能。在提出了恰当要求和建议的需求分析基础之上确定设计标准。数据中心施工方面所有与入侵相关的要求和建议均有待进一步研究，并应符合ISO/IECTS22237-2修订版要求。为支持防护等级而采取的所有主动和被动措施中所有与入侵相关的要求和建议均有待进一步研究，ISO/IECTS22237-6修订版要求。环境事件预防措施应对数据中心区域及其周边进行保护，防止发生环境事件。内部和外部环境事件预防措施包括为保证数据中心设施和基础设施达到可用性等级要求所需的所有措施，含建筑结构、防护系统和组织措施。内部环境事件包括过热、起火、静电放电、水等可影响数据中心基础设施功能的事件。外部环境事件包括火灾、洪水、地震、爆炸和其他类型的自然灾害（雷电和其他电磁现象）。在可选择条件的情况下，可通过选择数据中心的位置规避外部环境事件引发的风险（见ISO/IEC22237-2）。然而，在多数情况下，需要为数据中心设施和基础设施提供替代性设计方案，以在遇到此类事件时将安全维系在可接受水平。ISO/IEC22237-3列明了适用于电源和配电系统空间的防护等级。ISO/IEC22237-4列明了适用于环境控制系统空间的防护等级。ISO/IEC22237-6就支持防护等级的安全和防护系统提出了要求并给出建议。ISO/IEC22237-2针对以下各点提出了要求和建议：为尽可能降低内部环境事件的影响而在给定防护等级的各空间之间建立边界；为缓解外部环境事件而进行的数据中心选址和建造。能量效率的实现综述（计算和报告能力以及支持数据中心运行的各类设施和基础设施是实现任何相关目标的关键。数据中心所有者/用户应在设计该中心前首先确定恰当的、能量效率的实现水平。可通过如下方法确定所需的能量效率的实现水平：运营成本分析；ISO/IEC22237-7采用资源和能源管理流程；ISO/IEC30134KPI；外部监管或法律要求；用户自定义要求。将测量精度分为三个等级：1级：该测量等级将数据中心视为整体，提供简单的综述信息；2级：该测量等级针对数据中心内具体设施和基础设施提供详细信息；3级：该测量等级针对数据中心内部空间的系统提供精细数据。KPI的任何分级均不相关。从某一精度等级提升至更高的等级，意味着需要提升测量/监测基础设施的水平。配电系统ISO/IEC22237-3对数据中心配电基础设施进行了说明，并就支持所需精度水平的配电系统测量/监测基础设施提出了要求和建议。环境监测和控制ISO/IEC22237-4对数据中心环境控制基础设施进行了说明，并就支持所需精度水平的环境控制系统测量/监测基础设施提出了要求和建议。KPIISO/IEC22237-7对用以分析配电和环境控制基础设施监测数据的资源和能源管理流程和关键绩效指标（KPI）进行了说明。ISO/IEC30134系列文件中的标准针对此类KPI提出了详细要求。设计和实施过程简介要有效完成数据中心的设计，需要将项目按阶段分解。每一阶段都有其投入和产出要求。应为各阶4（更多验收ISO/IECTS22237-7）。应在最终审批评估（第7阶段）前的恰当时间点确认设计、运行、管理流程和KPI符合项目目标。 主 主 主 方 划 标 主 设方 业/设方 方 批 业/设计方 工 行 承包业主阶段编号责任方阶段名称决策最终设计和项目计划功能设计阶段编号责任方阶段名称功能设计系统规划阶段编号责任方阶段名称图4设计阶段设计阶段1-规划此阶段需要为定义项目目标而进行信息收集。需收集以下信息：业务风险分析；IT策略；企业数据中心策略；客户常规要求/期望；分析电流负载/需求/成本；预期基础设施技术路线图；“预测”未来设施和基础设施（空间、电力和位置）需求；运营策略。2-目标业主在此阶段将策略转化为目标。此阶段成果应包括：与企业数据中心策略相关联；设计标杆（面积/绩效水平/预算）；c）项目风险分析（内部和外部）；d）工作流程定义；时间线和延迟所产生的影响；选择位置；整体平面图和材料目录。3-系统规划本阶段对所有基础设施的目标规格进行了说明，应产出如下成果：电源（供电）的目标规格；配电目标规格；环境控制目标规格；物理安全目标规格；火情探测和消防用目标规格；通信基础设施的目标规格；数据中心运行和管理目标规格；施工目标规格。4-设计方案设计方依据前期规划和建设目标出具设计方案，为业主提供多种选择。涉及方案包括：电源（供电）设计方案；配电设计方案；环境控制设计方案；物理安全设计方案；火情探测和消防设计方案；通信基础设施的设计方案规格；g）方案选项的成本模型和时间线；最终位置的选择。5-决策业主从可用的设计选项中选择涉及方案和成本模型（由设计方提供支持）。6-功能性设计设计方将业主的需求转化为功能性设计。功能性设计包括：电源（供电）的功能性设计；配电功能性设计；环境控制功能性设计；物理安全功能性设计；火情探测和消防功能性设计；通信基础设施的功能性设计；数据中心运行和管理功能性设计；施工功能性设计；所选选项成本模型的“微调”。7-审批业主在对功能性设计和成本模型进行审批时，应考虑到项目的风险和调度约束条件。8-最终设计和项目计划8.2.7（9-承包业主（在设计方/顾问的支持下）启动招标并选择承包商。10-施工（测试和试运行）ISO/IEC22237-7。11-运行移交给业主并启动运行。详细信息参见ISO/IEC22237-7。设计原则设计参考文件应将第5-7条各步骤的结果汇总至设计参考文件中，该文件至少应包含如下内容：5.2条进行的业务影响分析所得结果；5.3条进行的风险分析所得结果；7.2条使用业务风险分析所选可用性等级的说明；7.3条规定所采取的物理安全措施；7.4条所选的能量效率的实现水平；8.1条提出的运营理念。提升能量效率的设计原则（以及更广义层面上的资源效率视为独立于所采用可用性等级的原则性目标。ISO/IEC30134提出了多个关键绩效指标，部分此类指标可在设计阶段用以评估预测的能量效率。有关能效型数据中心设计的最佳实践以及有关数据中心资源和能量效率的更多信息可参考如下文件：a）ISO/IECTR30133；b）CLC/TR50600-99-2；c）ETSITS105174-2-2电磁干扰相关设计原则设计数据中心时应将EMI当作原则性目标加以考虑。其他信息可参见：a）ISO/IEC22237-2；b）ISO/IEC22237-3；c）ISO/IEC22237-5；d）ISO/IEC22237-6支持高效运行的设计原则设计数据中心时，应当将高效运行当作独立于适用可用性等级的原则性目标来考虑。ISO/IEC22237-7所要求的管理和运营信息。附录A（资料性附录）整体可用性和基础设施可用性本附录对可用性概念进行了说明，并重点强调了其与市场所使用的其他概念的区别。A可使用公式（A.1）1年，8760小时。可用性A最简易的定义为：A=正常运行时间/（停机时间+正常运行时间） 可使用百分比来表达可用性（见表A.1）。表A.1——可用性和年度停机时间A常规参考停机时间（以每年8760小时计）90%1-9级36.5天99%2-9级3.65天99.9%（3-9级）3-9级8.76小时99.99%（4-9级）4-9级52.6分钟99.999%（5-9级）5-9级5.3分钟99.9999%（6-9级）6-9级31.5秒在数据中心的整体可用性上，或可采用经公式（A.1）计算得出的百分比目标。A.199.99%5353分钟的单次停机时间——365531分钟——1（甚至可能是发生了3150次故障，每次停机时间为1秒，此时平均故障间隔时间约为3小时）。199.99%。A.110次、1001000次时的图像表明了这一点。停机次数：停机次数：恢复数据中心功能所需时间（分钟）99.99%时的整体可用性图A.1功能恢复对整体可用性的影响10A.299.99%，则299.9934%599.9995%表A.2——可用性计算表整体可用性（%）基础设施可用性（%）基础设施总停机时间（分