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1、,云数据中心建设解决方案,F.X,2,目录,概述数据中心机房设计数据中心基础网络设计数据中心解决方案数据中心案例,3,什么是数据中心,数据中心（集成）是一种环境技术，数据中心同时是一种综合性产业，,它包括温度、湿度、防尘、有害气体、电磁干扰、屏蔽、防静电、防漏水、隔热、保温、防火、美学、光学、噪声、振动等方面综合的考虑设计。,它涉及到多种专业：空调、配电、照明、自动检测与控制技术、抗干扰技术、综合布线技术、净化、消防、建筑、装潢等。,提供完整的数据中心解决方案,物理概念,工程意义,实施角度,建筑装修电力供应空调新风消防灭火弱电控制,前期规划设计中期设计施工后期调试开通今后维护服务,设备供应商工
2、程承包商服务提供商,4,传统数据中心现状难以适应发展需求,效率低,能耗高,业务弱,传统数据中心,20%IT平均资源利用率,数据来源：The Green Grid,2.5 传统数据中心PUE,3KW 已经远不能满足需求,50%非IT设备支出占比持续增加,90天 平均业务上线周期,5,数据中心发展趋势,消除异构化系统之间障碍快速动态部署资源和服务,云计算平台对资源的独立，兼容各类应用平台计算，存储，网络资源的智能化统一管理面向业务的资源的定制化部署,虚拟化技术与绿色科技结合，降低能耗先进、高效、智能的系统散热方案智能化的环境控制和能效管理系统,虚拟化提高资源利用率，简化管理维度，节省维护成本支持异
3、构资源兼容，实现业务的平滑升级,基于云计算的基础架构,虚拟化,智能,绿色,低成本,6,数据中心发展趋势云数据中心,私有云(企业云)演进,混合云,与公有云联合互操作性爆炸式发展,App1,App2,App3,Private IaaS,Private PaaS,虚拟私有云,混合云,PaaS,SaaS,IaaS,私有云,自助服务策略资源管理扣款能力规划,App2,App3,Private IaaS,Private PaaS,App1,Silod,Grid,物理的专用的静态的混杂的,虚拟的共享服务动态的标准化的应用,App1,App2,App3,App1,App2,App3,Private IaaS,
4、Private PaaS,合并标准化,公有云,PaaS,SaaS,IaaS,公有云的演进,ASP,ISP,MSP,ISV,CSP/Telcos,数据来源:IDC,2010,云计算技术风起云涌势不可挡,7,云计算服务类型,资源管理应用系统，如客户关系管理系统CRM文档编辑处理，如Google Doc地图服务，如Google Map应用程序定制使用，如Saleforce应用软件超市,云主机 云存储 云容灾备份 虚拟防火墙 弹性计算平台,SaaS软件即服务,IaaS架构即服务,应用程序开发/运行平台，如Google App Engine在线数据库服务，如亚马逊在线简单数据库服务（Amazon SDB
5、)云操作系统，如Window Azure,PaaS平台即服务,8,云业务发展对企业云基础平台提出更高要求,云数据中心平台,企业云业务,云数据中心业务迅速孵化,传统与云数据中心业务并存,衍生更多的专业服务,效率,能耗,可用性,设备,业务量催生高计算、存储密度,成本与环保推动能耗持续提升,设备可用性转换为业务可用性,机房设备模块化,IT设备从大型机/小型机扩展为X86,更低PUE的满足需求的各级别数据中心,9,云数据中心解决方案构成数据中心组成元素,网络是数据(&容灾)中心访问必备模块,计算是业务数据中心必备模块，容灾中心可选,存储是数据中心必备模块，但是在多中心结构下，可选择DC载体,灾备是数据
6、中心可选模块,10,大型企业云数据中心特征,绿色节能：高效环保，降低成本，履行社会责任,无规模，不成云：规模化运营、技术支撑与完善的服务体系,兼容、开放：异构兼容，多厂家API兼容，可与第三方合作弹性扩展/收缩业务,11,目录,概述数据中心机房设计数据中心基础网络设计数据中心解决方案数据中心案例,12,国际规范数据中心设计指标依据,电子信息系统机房设计规范 GB50174-2008电子信息系统机房施工及验收规范 GB50462-2008电子计算机场地通用规范 GB/T 2887-2000计算站场地安全要求 GB 9361-88防静电活动地板通用规范 SJT10796-2001 建筑用安全玻璃防
7、火玻璃 GB15763.1-2001建筑内部装修设计防火规范 GB 50222-95(2001年修订版)低压配电设计规范 GB50054-95供配电系统设计规范 GB50052-95建筑照明设计标准 GB50034-2004建筑物防雷设计规范 GB50057-94（2000年版）综合布线系统工程设计规范 GB 50311-2007视频安防监控系统技术要求 GAT 367-2001安全防范工程技术规范 GB50348-2004出入口控制系统工程设计规范 GB50396-2007气体灭火系统设计规范 GB50370-2005采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003室内空气质量标准 GB
8、/T18883-2002,13,数据中心机房等级划分,注：数据中心的定级取决于整个系统中最低等级的部件,14,数据中心能耗评估指标PUE,PUE（Power Usage Effectiveness）是一个衡量数据中心全年耗能情况的指标。,机械设备能耗：制冷系统（冷水机组，水泵，冷却塔，CRAC空调压缩机）风能能耗（CRAC/CRAH 送风风机）通风系统（风机盘管，空调箱）加湿系统，加热系统（空调箱，精密空调）,电气设备能耗：IT设备PUE计算公式中的坟墓 UPS损耗 发电机能耗 灯光能耗,注：,15,机房高度要求,根据国家标准电子信息系统机房设计规范GB50174-2008要求数据中心机房的净
9、高不得低于2.6M3M，这个净高指的是活动地板和吊顶板之间的高度。顶板到吊顶板之间，一般要留出至少0.2M的高度空间。活动地板和地面之间的空间为了保证通风和布线，一般高度要不低于0.4M。机柜一般在1.8M2.2M左右机柜顶部到吊顶板之间会有0.4M的高度，方便机柜上面布线。,0.4M,1.8M,0.2M,16,数据中心基础设施建设,精确送风机柜 IT设备机柜,油机&ATSUPS直流电源柜交流电源柜静态转换开关电池及电池架电源线缆,走线架光纤配线架线缆&光纤标识走线支架,火灾探测系统烟感探测系统灭火系统,平面布局门&窗墙&天花板架空地板照明等,瞬间浪涌电压抑制装置接地保护系统,机柜系统,内部装
10、修,供电系统,防雷/接地,消防系统,综合布线,制冷系统,集成管理,门禁CCTV动环监控集成管理,精密空调舒适性空调通风系统,维保,机房物理基础设施,机房服务,需求分析业务模型预测方案架构机房选址可行性验证项目估价风险分析输出：机房咨询报告,整体布局供配电设计冷却系统设计智能管控设计机柜系统设计综合布线设计消防系统设计防雷接地设计输出：整体规划图子系统要求子系统施工图,供配电实施冷却系统实施智能管控实施机柜系统实施综合布线实施消防系统实施防雷接地实施输出：相关部件安装单击调测联合调测完成验收,7*24问题受理技术咨询一般故障处理重大故障处理备件维修机房健康检查油机保养,17,机房装修系统,吊顶计
11、算机机房吊顶板：表面应平整，不得起尘、变色和腐蚀；其边缘应整齐、无翘曲，封边处理后不得脱胶；填充顶棚的保温、隔音材料应平整、干燥，并做包缝处理；按设计及安装位置严格放线；安装位置准确：定准吊顶上的灯具、各种风口、火灾探测器底座及灭火喷嘴等位置，并与龙骨和吊顶紧密配合安装。,地面工程整个机房区的地面在铺设地板之前，需作防尘、防潮处理，活动地板下的建筑面应平整、光滑并做保温防尘处理，机房内防静电地板需做等电位体，,18,机房装修系统,隔断工程无框玻璃隔断，应采用槽钢、全钢结构框架。石膏板、吸音板等隔断墙的沿地、沿顶及沿墙龙骨建筑围护结构内表面之间应衬垫弹性密封材料后固定。竖龙骨准确定位并校正垂直后
12、与沿地、沿顶龙骨可靠固定。全钢防火大玻璃隔断，钢管架刷防火漆，玻璃厚度不小于12mm，无气泡。,门窗工程铝合金门框、窗框、隔断墙的规格型号应符合设计要求，安装应牢固、平整，其间隙用非腐蚀性材料密封。当设计无明确规定时隔断墙沿墙立柱固定点间距不宜大于800mm,19,机房配电系统,数据中心由市电、UPS、柴油发电机协同供电,20,机房供配电电气系统,供配电系统：应为380V/200V、50HZ，计算机供电质量达到A级。供配电方式：为双路供电系统加UPS电源及柴油发电机设备，并对空调系统和其他用电设备单独供电，以避免了空调系统启停对重要用电设备的干扰。供电系统的负荷包括如下：服务器功率：单台服务器
13、功率 服务器台数=总功率UPS总功率：一般采用n+1备份方案，亦即并联UPS台数多加壹台，以防止某一台机组出现故障。目前UPS效率均在90%以上，故按照服务器总功率可以计算出UPS的总KVA数。恒温恒湿精密空调负荷：工作区面积200250 kcal/hr/m2=总的空调所需制冷量办公区空调、照明等负荷其它用负荷由上可以计算出一个数据中心机房所需的用电负荷总功率。,21,机房供配电电源,UPS一类电源一是应急使用，防止突然断电而影响设备正常工作，给用电设备造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电力线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为用电设备提供高质量的电源。,市电供
14、电电源二类电源由电源互投柜分别送至空调、照明配电箱和插座配电箱，再分路送至灯具及墙面插座。电缆用阻燃电缆，照明支路用塑铜线，穿金属线槽及钢管敷设。,柴油发电机组三类电源由电源互投柜分别送至空调、照明配电箱和插座配电箱，再分路送至灯具及墙面插座。电缆用阻燃电缆，照明支路用塑铜线，穿金属线槽及钢管敷设。,22,机柜系统,机柜分类:服务器机柜、网络机柜、控制台机柜等尺寸：机柜高一般在1.8m2.2m左右结构：封闭式，半封闭式，敞开式机柜,机柜摆放原则摆放方式：面对面，背对背，形成冷热通道间距：背部间距最小需要间隔0.6m，推荐间隔1米前部间隔最小为1米推荐间隔1.2m与吊顶间距：至少0.4m,1m,
15、1.2m,热通道,冷通道,冷通道,热通道,功率:考虑到供电及散热，单机柜功率35KW，规划时建议不超过4KW。根据服务器的功率(PC服务器正常功耗300500W)计算出机柜的数量，推荐每个机柜放置810台PC服务器。经验值:对中型数据中心而言，每机柜每平米经验值为,附：机房面积与机柜数据参考,机柜系统,24,数据中心制冷系统空调通风（精密空调）,机房室内环境参数 夏季：温度232，相对湿度50%冬季：温度202，相对湿度50%,25,数据中心制冷系统机房散热风道设计,空气流动组件,冷风道/热风道,电缆布置,天花板导管辅助,26,防雷接地系统,1.等电位接地的处理接地是避雷技术最重要的环节，而且
16、小型机以上的计算机系统对接地要求也很高，其接地地阻通常要求小于1欧姆以下。但对于避雷技术来说，地阻小于4欧姆即可。应将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流接地统一为一个接地装置，避免不同的地之间产生反击。2.电源部分防雷设计根据雷电流大、防雷器存在残压及设备耐冲击水平低的特性，应遵循多级保护，层层泻能的原则，选择安装避雷器，进行电源线路的过压保护。3.信号系统的防雷设计机房的数据通信线路有以太网双绞线、DDN专线、光纤线路以及电话线备份线路，必须对进出机房的的所有通信线路进行防雷处理，才能保护机房的安全。,27,数据中心的走线方式1下走线,地板下走线 数据线，电源线和冷风管道从数据中心架空的地
17、板下安装；应用场景大部分数据中心优点 冷气从地板送入机架，热气从数据中心顶部抽走，有利于热循环；数据线、电源线安装在地板下，避免直接接触，更加安全；同时地板布线便于维修；,结论：顶部布线：小型数据中心（小于100平米），并且高度有限，建议采用顶部布线；地板布线：大小数据中心建议采用地板布线更加利于散热，并便于维修。,地板下装电缆比架在空中的电缆便宜，也更好安装，也更美观；大多数直接放在地板上的主机系统/大服务器，都是设计成地板走线的；电缆应该被放在电缆槽中铺设，最好采用“电缆筐”而不是电缆槽，因为电缆槽容易影响空气流动；光缆和铜缆要分开铺设；电源电缆和双绞线电缆要分卡铺设；电源电缆部署在冷通道
18、下，通信电缆部署在热通道下；如果没有预先的规划，地下电缆槽可能阻塞空气的流动；,上图是高度0.91M(36英寸)的高架地板下的景象,数据中心机房的高架地板,29,数据中心的走线方式2上走线,应用场景应用于中小型数据中心优点投资低于地板走线方式，占用地板空间少，利于小型数据中心；缺点冷却系统设计复杂；电源插座可靠性降低，存在因为插座重力作用导致脱落的可能；建议采用交叉插座进行固定。,机柜上走线 数据线，电源线和从数据中心的吊顶安装；冷风管道也在吊顶安置；机柜高度一般为2m，空气流动所需机柜顶面至天花板的距离一般为500-700mm，所以机房净高不小于2.6m.,30,数据中心的走线方式3 架空走
19、线,架空走线 弱电、强电、光纤分层架空走线，避免干扰。火灾隐患容易及时发现应用场景大型数据中心缺点机房层高要求扩展难度大，维护困难,走线方式的优势对比,32,机柜用电系统布线方式,确定电源需求 通过计算数据中心的机架数量，每机架需要的电源功率，并作出适当预留（20%），来确定整个数据中心需要的电源功率；配电方式方式A：直接将电源模块与服务器机架相连；方式B：将电源通过电源分配单元与服务器机架相连；,方式A,方式B,33,消防系统消防报警及灭火系统,1、设计依据高层建筑防火设计规范GBJ45-82火灾自动报警系统设计规范GBJ116-882、消防自动报警及控制系统的组成消防控制中心包括智能火灾报
20、警控制主机，用于集中报警及控制。消防控制中心外围报警及控制包括光电感烟探测器、感温探测器、组合控制器和气瓶等。上述设备位于各楼层现场和端子箱内。,消防系统消防报警及灭火系统,有管网七氟丙烷自动灭火系统为全淹没灭火系统，分为单元独立系统和组合分配系统。有管网灭火系统需设单独储瓶间，气体喷放需通过放在保护区内的管网系统进行。,35,视频监控保安监控系统,视频监控系统对建筑物内外的主要出数据中心各区域入口、通道、电梯厅、电梯轿厢、中心机房及其他重要部位进行视频监视，实时地显示和记录被控现场或被控目标的详细情况，以便保安人员及时采取措施。,36,视频监控动力环境监控系统,监控中心,被监控对象按功能分为
21、动力和环境两大类，动力类包括高配电、低压配电、UPS、油机、电源、电池组、空调等，环境类包括、烟感、温度、湿度等。,37,门禁系统,门禁管理系统的主要目的是保证重要区域设备和资料的安全。系统实现对来访者的身份确认和通道控制。卡片采用感应式卡片、指纹、瞳孔等技术。卡出入系统具有权限设置的功能，即每张卡可进出的时间、可进出哪道门，可为不同的卡片持有者不同的权限。每次有效的进入都有存档或统计。电锁应采用安全可靠的产品，有电闭锁或无电闭锁根据用户要求可调。紧急情况下或电锁出现故障的情况下应有应急钥匙可将门打开。门禁系统最好采用计算机控制系统。全套系统最好有备用电源。,38,目录,概述数据中心机房设计数
22、据中心基础网络设计数据中心解决方案数据中心案例,39,数据中心设计原则,模块化数据中心以应用群为单位整合成模块部件根据数据中心不同业务区域性质设计安全模块要素安全模块可集中部署数据中心访问控制策略,标准化对数据中心模块设计规范化相同架构要求的业务区采用同样的基础网络组件扩展数据中心区域可直接进行模块复制,40,数据中心基础网络架构,41,数据中心基础网络架构,42,数据中心安全架构,内容监管、SOX法案、SAS 70、PCI/HIPAA等,门禁、机房监控系统、云监控,多因素接入认证、集中用户管理和认证、集中日志审计、镜像签名和完整性保护,虚拟机隔离、虚拟防火墙，恶意VM预防,防火墙、IDS/I
23、PS、Anti-DDOS、僵尸网络/蠕虫检测、网络平面隔离、传输安全（SSL、VPN）、,系统完整性保护、OS/DB/Web加固、安全补丁、病毒防护等,数据隔离、数据访问控制、剩余信息保护、快照加密、用户数据加密存储、存储位置要求。,数据,虚拟化,管理安全,网络安全,基础设备,虚拟化,管理安全,网络安全,基础设备,物理安全,物理安全,其他：法律法规的遵循,43,数据中心结构化 安全&优化模型,安全管理,入侵防护,防火墙,“拒绝服务”(DOS),反病毒,VPN/campus,端点准入,数据中心,应用优化,安全管理用户管理(iMC),44,目录,概述数据中心机房设计数据中心基础网络设计数据中心解决
24、方案数据中心案例,45,数据中心解决方案框架,46,数据中心基础物理架构设计,数据中心有四大主要元素，其中基础物理架构部分是所有元素的根本所在硬件 2 软件 3通信 基础物理架构物理空间设计(装潢)机电(精密空调)电力供应(紧急电源，UPS)消防安保防雷接地防水、防虫、防尘监控,47,数据中心机房整体布局示例,数据中心机柜,精密空调,配电区,进线室,VIP机房,办公区,仓库,会议室,运维中心,前台接待,数据中心机房,48,机房精确送风和机房气流优化,通过CFD仿真分析，提前对机房内设备布置进行优化，确保机房气流组织和散热效果达到最佳；,采用精确下送风方案优化机房气流，通过密封地板，确保冷、热气
25、流完全隔离，把冷风直接送入机柜采用智能送风调节系统，动态调节每个机柜的送风量，根据设备散热需要动态分配冷风，无需散热的地方则无冷风，从而彻底解决了传统机房出现的散热不均的问题。,49,分布式布线设计列头柜,网络设备列头柜汇聚列头柜连接到服务器机柜由列头柜上行连接到网络核心机柜组,分布式列头柜设计没有线缆重叠连接线缆短，传输性好网络层次性好，容易扩展成本低、管理方便空气流通性好，便于散热,50,机房效果保障,整体整体搭配谐调美观，视觉效果良好。机房布局合理，有效提升机房面积的利用效率,局部采用六类屏蔽电缆，支持万兆传输能力，满足业务后续扩容发展；线缆布放美观大方。机柜上铜条接地方式，维护方便，接
26、地特性好、抗干扰能力强，实现机房内所有机柜无地压差。,细节通过在硫酸钙地板与横梁间铺设软胶条确保密封效果，保证地板静压箱能够远距离送风。保障精确下送风方案的顺利实施。地板与墙面间采用不锈钢踢脚线，美观的同时，起到了很好的密封作用。,51,数据中心解决方案特点,绿 色运 营,数据中心,企业 业务,企业级云数据中心,高可扩展性,企业级云平台,高可靠性,高安全性,规模集群管理、维护,业务使能中心,云数据中心业务的最佳孵化器,充分集成电信能力的平台,网络感知,开放的方案架构,52,绿色运营 成就卓越数据中心,优化供电方案,绿色IT设备,高效制冷管理,基于云计算,绿色节能,高能效，节能减排,端到端集成,
27、优化制冷策略,优化冷源选择,优化气流管理,提高电源系统效率,柴油发电机组策略,高压直流供电策略,服务器节能,存储系统节能,网络设备节能,安全设备节能,器件节能,基于云计算提升资源和空间利用率,减少IT设备实现节能减排,53,机房解决方案的价值-智能管控,业务联动：根据云平台负荷动态调整供电、制冷量，确保设备可靠运行，同时获得最优PUE；在夜间，云平台进行业务汇聚，对部分供电设备、空调和照明进行下电，降低能耗，同时增加设备寿命热岛区域业务自动迁移精细运营：机柜级智能PDU可实现设备级能耗监测、统计高效运维：监控动力、环境、安防、IT设备，支持本地、远程可视化管理，提升运维便利性,54,云机房解决
28、方案的价值-绿色节能,从机柜到机房的节能,自然冷源的智能双循环制冷,机房冷热通道,柜内冷热隔离,柜外精确送风,密封的冷通道,机房冷热隔离,防止热风回流，降低制冷效率,密闭制冷空间根据温度调节风阀节能达30%,密闭制冷空间火灾自动开启密封板节能达30%,冷热通道分离节能达20%自然风冷技术,通过热仿真、模拟和勘测打造绿色机房,CFD仿真分析,Mockup模拟测试,机房勘测（机器人、风速、风量检测）,55,目录,概述数据中心机房设计数据中心基础网络设计数据中心解决方案数据中心案例,56,为什么建设数据中心,57,数据中心布局分区,数据中心主要由机房区、辅助区、支持区组成。,58,机房设计基本框架,
29、59,机柜系统及空调系统设计,数据中心机房机柜数量146台，含网络机柜和服务器机柜。,机柜系统分布式布线,空调系统冷热通道,精密空调采用11+6工作方式，6台备用，保证机房恒温,60,供电系统设计,计算机系统设备采用市电柴油发电机组UPS冗余的高可靠性的供电方式。精密空调设备采用“市电柴油发电机组”的高可靠性的供电方式。空调设备供配电不在本次设计范围内。,机房照明电源：机房正常照明采用市电+柴油机发电机组的高可靠性供电方式。机房应急工作照明采用市电+柴油机发电机组+部分自带蓄电池照明灯具的高可靠性供电方式。,61,数据中心用电量分析,62,机房基础设施设计,天花板高度机房装修后的地面至天花板任
30、何障碍物（雨洒、照明灯、摄像头等）为2.6米，雨洒至天花板保留0.46米。装修处理地面、墙、天花板必须密封、喷漆以减少灰尘，地面应具备防静电功能。整体以浅色装修以提高机房亮度。照明水平面最小500 lux，垂直面200 lux。(在机柜中央、距地面高度1米处测量)门最小1m*2.13m，不能设置门槛，必须配锁，授权进入。地板承重集中荷载500公斤,运行参数：温度:2025 相对湿度:4055,63,数据中心整体规划,机柜数量：146个（包含服务器机柜）服务器数量：122台精密空调数：17台（其中6备用）,EDA设备机柜,总体用电量：825.5KWIT总用电量：438KWPUE=1.88,设计标准：Tier3机房面积：483平方米,汇报完毕,Report is completed,
