研究IDC技术的机房建设

黄岩

[摘 要]IDC（Internet Data Center）数据机房是专为众多客户提供服务器托管及租赁等系列化专业服务的高品质、商业化机房。而如果IDC机房的设计、建设与运维管理不符合相关规范要求，则容易产生危害物质，腐蚀电子设备甚至威胁到设备的正常运行。所以不管是企业还是政府部门都应该高度重视IDC机房建设的关键技术，把控这些关键技术，才能解决好IDC机房的相关问题。文章详细探讨了IDC数据机房建设关键技术问题。

[关键词]IDC机房建设；技术；安全

中图分类号：TN80 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0135-02

1 IDC技术机房建设设计原则

1.1 安全实用原则

IDC技术机房主要由网络设备、空调制冷系统、供电系统等构成，在进行IDC技术机房设计时，要严格按照相关设计标准执行，保证电力系统、防潮、防火、空调系统等符合安全设计要求，避免安全事故的发生，同时IDC技术机房主要是为企业、政府提供专业服务器等多功能，因此要保证机房的实用性，选取安全可靠的技术进行建设，能切实的为企业、政府提供服务，同时要利用节能技术，降低能耗，物尽其用。

1.2 灵活原则

在设计IDC技术机房时，要有前瞻性和科学性，预留一定的扩展空间，方便日后空间应用需求，根据实际情况灵活设计，且IDC技术机房结构设计完全符合国家相关标准，对机房的各个组成部分都要灵活设计，为目后的扩展升级做好准备。

1.3 经济实惠原则

IDC技术机房作为企业建设的重要内容，不仅要安全实用，而且要经济实惠，在选购IDC技术机房相关设备时，要充分了解市场行情，选择物美价廉的产品，在降低建设成本的同时保证机房的功能，更好的为企业服务。

2 IDC规划要点

2.1 IDC機楼总体规划要点

新建局楼的机房统筹规划有利于提高机房空间、电源、空调等使用效率，避免出现资源瓶颈，对未来机房的使用有着重要指导意义。机楼建设涉及到多个专业，而统筹规划是IDC建设的切入点。从战略的高度、管理的视角做好统筹规划，将为机楼建设提供具有操作性的指导，确保各个系统的有序实施、集约建设。机楼选址：随着节能减排要求逐步提高，电价高低直接涉及到数据中心运营成本。IDC应考虑有足够和稳定的电力供应，外电引入投资要经济合理。机房选址除了考虑物理安全性和防自然灾害之外，IDC机房的周边环境也非常重要。无论是从业务稳定性还是安全性考虑，相对健康可控的机房周边环境对于今后IDC业务发展都有着很大的意义。建筑规划：根据功能的不同，IDC可以划分为主机房区、支持区和辅助区。IDC的使用荷载标准值除应满足当前需要外，尚应适当考虑未来发展需求。IDC的建筑抗震设防烈度应考虑按各地市最高抗震设防烈度加一级考虑。机楼进线孔洞应按终期容量预留，避免后期破坏建筑结构。不同电缆严格分竖井布放，以避免信号串扰、减少安全隐患。

2.2 网络规划的要点

通过业务需求明确数据中心的最终客户对象，再确定建设规模；采用层次化结构，着力于推进网络结构扁平化；对业务流程进行重组，对业务量少的设备进行优化整合。IDC是数据流通的中心，具备十分丰富的带宽资源、可靠安全的机房基础设施、高水平的网络运维管理、完备的增值服务。IDC的实质是创造尽可能多的基于带宽的增值价值。IDC网络应遵循以下原则：1）可扩展性：在IDC方案规划设计中，每一个层面的设计所使用的设备本身都应具备高密度端口，为后续IDC的扩展提供基础。2）可用性：提供多种冗余技术，在不同层次可提供增值冗余设计，分布层采用ECMP（等价多路径）、HSRP（热备份路由协议）实现高效、满足负载均衡的双机备份。采用百兆、千兆、万兆以太网实现网络点对点连接，同时实现服务器连接网络的高效性以及负载均衡的可靠性。3）灵活性：模块化设计，可根据IDC不同需求进行取舍，特别是后台管理平台设计思想，使得IDC可实现对于不同用户的定制服务。4）可管理性：网络的可管理性是IDC运营管理成功的基础，应提供多种优化的可管理信息，实现完整的联网QoS（服务质量）功能、完整的SLA（服务等级协议）管理体系、多厂家网络设备管理能力。5）安全性：安全性是IDC用户特别是电子商务用户最为关注的问题，也是IDC建设中的关键，它包括物理空间的安全控制及网络的安全控制，如网络的全冗余设计、基于硬件防火墙的全状态检测包过滤、基于硬件处理可实现线速的安全控制，以防止DoS（拒绝服务）攻击。

2.3 机房动力规划的要点

根据业务设备的用电需求，提出终期负荷的估算。确定市电引入类型，大型IDC机楼应至少满足2路不同市电来源供电。通过后备蓄电池供电和柴油发电机配合，保障断电后设备电源的不间断。低压供配电系统需配置智能监控及报警系统，第一时间反应设备故障。现业内供电系统普遍采用N+X模块化UPS（不间断电源）或高压直流系统供电方式。

2.4 制冷系统规划的要点

降低制冷系统的能耗能明显降低数据中心的PUE数值。使用制冷新技术，通过规范数据中心内部气流组织，利用机房外部的绿色能源，与机房内冷却系统联动，提高冷量利用率。采用冷通道封闭、行级（机柜级）制冷方式来降低数据中心的整体能耗，以达到节能减排。在适当场景宜采用模块化机柜、行级空调方式部署。机房内设备（包括服务器、磁盘阵列等）大部分均为前进风和后部排风散热方式，设备布局符合“冷热通道隔离”，机柜采用面对面背对背的布置方式，使得相邻两列设备的进风口（正面）安装在冷通道上，排风口（背面）安装在热通道上，实现冷热通道分离。机房采用活动地板下送冷风，热风管上回热风，送风及回风气流通畅。与机房空调气流组织相适应，IT机房机柜采用前门封闭、后门开放式机架，每机柜均有配足机架盲板，以避免气流损失。机柜内设备的布局根据机柜内设备的发热情况不同，确定设备在机柜内摆放的位置。对于IDC机房下送风机柜，机柜中、下部的冷风充足，放置发热量大的设备；机柜上部的冷风量较弱，放置发热量小的设备。

3 IDC技术机房建设关键技术要点

3.1 IDC技术机房基本要求

1）IDC技术机房建设标准。IDC技术机房建设内部高度要在4.2m以上，同时该IDC技术机房地面负荷能力要在6000N/m以上。2）IDC技术机房功能。IDC技术机房主要由主机房、支持区和辅助区等构成。其中，主机房是IDC技术机房的核心，其主要功能是对信息进行分析处理、保存、利用和传输，在进行设备安装时，要严格按照标准执行，保证安装质量。支持区主要是为主机房信息处理提供支持和重要技术场所。辅助区主要是对机房设备的运行进行全面的监控和管理，并对设备进行维护。3）IDC技术机房电源设计。由于IDC技术机房专业要求高，且设备热量高，这就要求机房电源容量要大，保证机房每个设备都能正常运行。4）IDC技术机房配套设计。IDC技术机房配套主要是各功能区的隔离、网络机架等，其中，各功能区的隔离主要是采取的钢笼材料：IDC技术机房的机房走线为上走线方式，且各走线要明晰。

3.2 IDC关键技术———微模块

微模块由综合布线系统、智能翻转天窗、IT机柜、蓄电池柜、管理系统、端门、微模块底座、HVDC（高压直流输电）综合配电柜、列间空调等各项组成。微模块数据中心既可作为独立机房承担网络业务，也可作为大型模块化数据中心的一个局域机房，承担部分或局部业务。微模块主要具备一体化集成、架构兼容、安全可靠、快速灵活部署、节省机房占地面积、节约能源、安装省时/省力/省心、完善的监控和低噪音等特点。1）一体化集成：微模块集成了机柜系统、供配电系统、温控系统、机房管理系统、防雷接地系统、消防系统和综合布线系统，高集成设计，提供完整的解决方案。一体化配电柜集成配电、UPS配电、空调配电和IT设备配电，为服务器、存储、网络设备和综合布线柜设置不同的供电电流，支撑混合密度组网。2）架构兼容：风冷、水冷架構兼容，客户选择灵活。模块化配电，支持柔性升级。3）安全可靠：支持通道级门禁（可选）、机柜级门禁（可选），避免无关人员进入，提高机房安全性；集成消防系统（可选），提高机房安全性；具备应急通风功能，如空调出现故障，机房温度过高时，自动打开天窗；长备电时间；UPS均配置手动维修旁路，正常工作时手动维修旁路开关处于锁定状态，避免由于误操作引起电气事故；模块化UPS，能可靠地实现N+1、2N冗余，提高系统的可靠性；强电和弱电、光纤和网线均分开走线，减少电磁干扰。4）快速灵活部署：集成化设计支持主设备随办公点搬迁。根据房间尺寸和单柜功耗，单排或双排可选，通道密封或不密封可选，灵活部署，满足扩容要求。适配企业网页（Web）和内部业务，IT机柜内灵活安装服务器、数据存储、网络设备。5）节省机房占地面积和节约能源：无需专业机房，办公大楼房间改造即可。可直接安装在楼宇水泥地面上，减少外配套工程。支持单排300mm密封通道场景，节省机房占地面积。支持通道级照明、机柜级照明，节省电力能源。供货周期短，快速安装，有效降低成本。6）安装省时、省力、省心：无需架空地板，去工程化设计，减少安装的时间和工作量。7）完善的监控：可通过多种传感器，实现对机房内各功能模块的不间断监控。监控系统支持Web访问，轻松实现远程管理各功能模块。

3.3 配套节能措

3.3.1 供电系统节能

目前IDC机房广泛采用的电源设备是UPS，但随着技术的发展，高压直流电源以其较高的转换效率及可靠性应用越来越广泛。市场上UPS产品转换效率最高的标称为95%，而高压直流系统由于减少了逆变环节，其转换效率可在97%以上。其供电因子可从1.053（1/0.95）降低到1.031（1/0.97）。由于高压直流供电系统需要定制直流服务器才能达到最优的效果，大部分IDC机房还是应用交流UPS作为不间断电源。UPS又分为高频UPS和工频UPS，其中高频UPS转换效率最高可到95%，而工频UPS最高转换效率只有93%左右，其供电因子可从1.075（1/0.93）降低到1.053（1/0.95）。另外，通过工程实践，单机容量越大的UPS，其占地面积越小，总投资越小。目前400kVA是移动集采范围中单机最大容量，若工程中可选用更大容量UPS，比如600kVA、800kVA容量UPS，将更加节省UPS占地面积，提高机房利用率。

3.3.2 制冷系统节能

据统计，空调系统耗电已占整个机房耗电的50%，因此空调系统的节能是非常重要的部分。制冷系统节能可分空调机组本身的节能和气流科学组织的节能两部分。2.2.1空调机组本身节能措施为满足工艺要求，IDC主机房的空调系统应采用大风量、小焓差的机房专用空调。空调机应设不低于GB/T14295规定的粗效2类空气过滤器。高热密度机房（单机架平均运行功率大于5kW）的空调系统考虑在原有送风方式的基础上增设辅助制冷设备来解决。机房专用空调按照换热介质不同，可分为风冷系统、水冷系统、冷冻水系统、乙二醇系统、双冷源、自然冷源系统等。（1）风冷系统。制冷剂通过室外冷凝器与室外进行热量交换，对有充足的室外机平台时采用，不限制地域。（2）水冷系统。制冷剂通过板式换热器与干冷器（水塔）中冷却的水进行热量交换后再与室内换热；在室内、外机落差超过允许值时以及无室外机平台时选用，维护量大；一般适用于冬季温度高于0℃的地区。（3）冷冻水系统。利用中央空调的冷冻水直接进行热交换，带走室内热量；适用于全年具备提供冷冻水条件的机房。（4）乙二醇系统。冬季气温较低时采用（因乙二醇的冰点较低），直接冷却室内温度；一般适用于冬季温度低于0℃的地区。与水冷一起组成双冷源系统。（5）双冷源系统。即以上系统两两结合使用，冷却水+风冷或者冷却水+水冷或者乙二醇+风冷等。（6）自然冷源。利用室外季节性冷空气，或者进行热交换，或者经过过滤，达到机房环境标准要求后直接将室外冷空气引入机房内。可充分利用室外自然冷源，但是季节性明显，还需要配置足够容量的机房精密空调，并且对冷源要求较高，适用于发热量较小，对空气洁净度要求比较低的机房。

3.3.3 辅助系统节能

辅助系统包含了照明、供电系统的线路损耗等部分。为了控制机房PUE值，机房照明的照度按照机房性质进行设计，在满足使用的情况下尽量减少每平方米的照明功率。具体按以下标准：照度标准值：IT机房：500Lx；电力、电池室：200Lx；空调机房：100Lx；发电机房：200Lx；走廊：50Lx。另外机房照明光源采用高效节能的荧光灯作为主要照明光源；照明种类分为：正常照明、应急备用照明、应急疏散照明。备用照明利用正常照明设备的一部分，达到正常照明照度的30%。在人员安全疏散的出口和通道上设置疏散照明，疏散照明灯具自带电池。设智能照明控制系统，机房照明的控制采用场景控制模式。机房照明功率密度控制在15W/m2，还是500m2机房，IT功耗800kW为例，照明功耗为7.5kW，照明因子为7.5/800=0.01。供电线路的损耗按照供电功率的5%估算，线路损耗因子为0.05。等部分。

4 IDC技术机房建设安全管理

4.1 IDC技术机房安全防护建设

IDC技术机房作为信息数据处理、保存、利用和网络资源利用的专业场所，主要是通过互联网技术和通信技术等进行连接使用，为客户提供全方位的优质服务，因此必须重视IDC机房的安全防护。具体来说分为网络安全和信息安全两部分，其中，网络安全主要包括网络通信安全、网络实体安全和主机系统安全等内容，要根据IDC技术机房建设实际要求和国家相关标准，构建科学、合理的网络安全规章制度，并充分利用网络安全技术对网络进行管理和服务，保证网络和信息的安全，且将IDC网络安全体系在IDC机房整个系统中贯彻实施，如安全需求、安全监控和管理等。

4.2 对机房进行安全管理企业要重视

IDC技术机房的安全管理，把机房安全管理纳入到企业日常管理中，并制定科学合理的机房安全管理体系。严格按照国家IDC技术机房安全建设相关标准结合机房建设实际情况，制定行之有效的机房安全管理规章制度，让机房安全管理有章可循。同时不断提高機房管理人员综合素质，实行定期检查制度，定期对机房设备进行维护管理，防范于未然，同时加强网络安全管理，定期对系统进行杀毒和更新等，保证机房系统的安全性和可靠性。

结语

总而言之，IDC技术机房作为现代互联网技术和通信技术的产物，在我国社会主义市场经济快速发展的形势下得到大力发展。由于IDC技术机房具有专业性强、系统复杂、投资大等特点，在实际建设中存在一些问题。本文主要分析了IDC技术机房设计原则、建设关键技术和安全管理，希望给IDC技术机房建设提供一些参考。

参考文献

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