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鐘景華先生對數(shù)據(jù)中心的選址問題有過一篇論述,在這里引用如下:
2017年5月4日,住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布了《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017,2018年1月1日正式實施。本文結合《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》,對數(shù)據(jù)中心的分級與選址進行論述。
一、數(shù)據(jù)中心“等級”劃分原則
建設一個數(shù)據(jù)中心要綜合考慮選址、規(guī)劃、投資等諸多因素,但最重要的因素是什么?是目標用戶,也就是說,我們建設的數(shù)據(jù)中心是為誰服務的?用戶的需求是什么?
用戶分為內(nèi)部用戶和外部用戶,數(shù)據(jù)中心可分為EDC和IDC兩大類,EDC的用戶主要是內(nèi)部用戶,IDC的用戶主要是外部用戶。不同用戶對數(shù)據(jù)中心的可靠性和可用性的要求不同,比如金融行業(yè)對可靠性要求很高,數(shù)據(jù)中心一旦出現(xiàn)故障,將造成重大的經(jīng)濟損失,嚴重的數(shù)據(jù)丟失,將造成公共場所秩序嚴重混亂,因此金融等行業(yè)應按照高可靠性的要求建設數(shù)據(jù)中心。但不是所有單位或行業(yè)都要求高可靠性,高可靠性意味著高投入。當用戶不需要很高的可靠性,數(shù)據(jù)中心故障造成的損失可承擔時,如果也按照金融行業(yè)的要求建設數(shù)據(jù)中心,將造成資金和資源的嚴重浪費。因此《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017將數(shù)據(jù)中心劃分為A、B、C三級。A級為“容錯”系統(tǒng),可靠性和可用性等級最高;B級為“冗余”系統(tǒng),可靠性和可用性等級居中;C級為滿足基本需要,可靠性和可用性等級最低。設計時應根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡中斷在經(jīng)濟或社會上造成的損失或影響程度確定所屬級別。
數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)主要是指數(shù)據(jù)中心所處行業(yè)或領域的重要性,最主要的衡量標準是由于基礎設施故障造成網(wǎng)絡信息中斷或重要數(shù)據(jù)丟失在經(jīng)濟和社會上造成的損失或影響程度。數(shù)據(jù)中心按照哪個等級標準進行建設,應由建設單位根據(jù)數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡中斷在經(jīng)濟或社會上造成的損失或影響程度確定,同時還應綜合考慮建設投資。等級高的數(shù)據(jù)中心可靠性提高,但投資也相應增加。
二、各級數(shù)據(jù)中心的性能要求
1、A級數(shù)據(jù)中心的性能要求
《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017的前身是《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB50174-2008,基于當時“機房”的建設情況,《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》規(guī)定的A級機房的性能要求只有一個,即“A級電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)的場地設施應按容錯系統(tǒng)配置,在電子信息系統(tǒng)運行期間,場地設施不應因操作失誤、設備故障、外電源中斷、維護和檢修而導致電子信息系統(tǒng)運行中斷?!边@一性能要求對規(guī)范A級數(shù)據(jù)中心的設計起到了重要作用。但隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術的發(fā)展,數(shù)據(jù)中心的建設成本和對單個數(shù)據(jù)中心可靠性的要求發(fā)生了變化,為此,新版《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》在要求A級數(shù)據(jù)中心滿足“容錯”要求的前提下,擴展了A級數(shù)據(jù)中心的性能要求。
基本性能要求:A級數(shù)據(jù)中心的基礎設施宜按容錯系統(tǒng)配置,在電子信息系統(tǒng)運行期間,基礎設施應在一次意外事故后或單系統(tǒng)設備維護或檢修時仍能保證電子信息系統(tǒng)正常運行。意外事故包括操作失誤、設備故障、正常電源中斷等,一般按照發(fā)生一次意外事故做設計,不考慮多個意外事故同時發(fā)生。設備維護或檢修也只考慮同時維修一個系統(tǒng)的設備,不考慮多系統(tǒng)的設備同時維修。在一次意外事故發(fā)生后或單系統(tǒng)設備維護或檢修時,基礎設施能夠滿足電子信息設備基本運行需求。
是否是A級數(shù)據(jù)中心,最簡單的判定方法:當數(shù)據(jù)中心經(jīng)歷了一次突發(fā)設備故障或人為操作失誤后仍然可以滿足IT設備正常運行的基本需要,這個數(shù)據(jù)中心就是A級數(shù)據(jù)中心。
擴展性能要求之一:A級數(shù)據(jù)中心同時滿足下列要求時,電子信息設備的供電可采用不間斷電源系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結合的供電方式:
1) 設備或線路維護時,應保證電子信息設備正常運行;
2) 市電直接供電的電源質(zhì)量應滿足電子信息設備正常運行的要求;
3) 市電接入處的功率因數(shù)應符合當?shù)毓╇姴块T的要求;
4) 柴油發(fā)電機系統(tǒng)應能夠承受容性負載的影響;
5) 向公用電網(wǎng)注入的諧波電流分量(方均根值)允許值應符合現(xiàn)行國家標準《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549的有關規(guī)定。
這個擴展性能要求主要針對互聯(lián)網(wǎng)和云計算數(shù)據(jù)中心希望降低建設成本的夙愿,在市電符合要求,且數(shù)據(jù)中心向電網(wǎng)輸送的諧波“垃圾”量低于國家標準要求的前提下,可以采用一路市電+一路UPS電源(直流或交流)的供電方案,其主要目的是在保證可用性的前提下,降低數(shù)據(jù)中心總體擁有成本(TCO)。
擴展性能要求之二:當兩個或兩個以上地處不同區(qū)域的數(shù)據(jù)中心同時建設,互為備份,且數(shù)據(jù)實時傳輸、業(yè)務滿足連續(xù)性要求時,數(shù)據(jù)中心的基礎設施可按容錯系統(tǒng)配置,也可按冗余系統(tǒng)配置。
這個擴展性能要求主要適用于云計算等數(shù)據(jù)中心。當兩個或兩個以上在同城或異地同時建立的數(shù)據(jù)中心互為備份,且數(shù)據(jù)實時傳輸備份、業(yè)務滿足連續(xù)性要求時,由于數(shù)據(jù)中心之間已實現(xiàn)容錯功能,因此其基礎設施可根據(jù)實際情況,按容錯或冗余系統(tǒng)進行配置。也就是說,對于單個數(shù)據(jù)中心,可以按照A級數(shù)據(jù)中心建設,也可以按照B級數(shù)據(jù)中心建設,但我們考量的是兩個或兩個以上數(shù)據(jù)中心群體是否滿足“容錯”要求。
《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》第3.2.4條規(guī)定:B級數(shù)據(jù)中心的基礎設施應按冗余要求配置,在電子信息系統(tǒng)運行期間,基礎設施在冗余能力范圍內(nèi),不得因設備故障而導致電子信息系統(tǒng)運行中斷。
2、B級數(shù)據(jù)中心的性能要求
B級數(shù)據(jù)中心的特點是“冗余”,在“冗余”能力范圍內(nèi),電子信息系統(tǒng)能夠正常運行,反過來說,當設備故障超出“冗余”能力范圍,B級數(shù)據(jù)中心是可以停機的。舉例來說,一個B級數(shù)據(jù)中心采用3+1配置的UPS,當有一臺UPS故障,數(shù)據(jù)中心仍然可以正常運行,但如果同時有兩臺UPS故障,超出了UPS的“冗余”能力,數(shù)據(jù)中心將停止運行。也就是說,B級數(shù)據(jù)中心是可以停機的,而A級數(shù)據(jù)中心是不可以停機的,這是A級和B級數(shù)據(jù)中心在性能上的根本區(qū)別。
3、C級數(shù)據(jù)中心的性能要求
C級數(shù)據(jù)中心的基礎設施是按基本需求配置的,沒有“冗余”,更沒有“容錯”,在基礎設施正常運行的情況下,電子信息系統(tǒng)可以正常運行,但當基礎設施出現(xiàn)故障時,電子信息系統(tǒng)也將停機。C級數(shù)據(jù)中心的優(yōu)點是建設成本和運行成本最低,適用于普通辦公、一般娛樂等場所,這些場所的特點是當電子信息系統(tǒng)停機后,不會造成很大的經(jīng)濟損失和社會影響。
三、數(shù)據(jù)中心選址
數(shù)據(jù)中心選址涉及眾多因素,主要包括需求、電力、通信、交通、水源、環(huán)境、節(jié)能、隱患和安全等因素。關于選址,《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017是這樣規(guī)定的:
1) 電力供給應充足可靠,通信應快速暢通,交通應便捷;
2) 采用水蒸發(fā)冷卻方式制冷的數(shù)據(jù)中心,水源應充足。
3) 自然環(huán)境應清潔,環(huán)境溫度應有利于節(jié)約能源;
4) 應遠離產(chǎn)生粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場所;
5) 應遠離水災、地震等自然災害隱患區(qū)域;
6) 應遠離強振源和強噪聲源;
7) 應避開強電磁場干擾;
8) A級數(shù)據(jù)中心不宜建在公共停車庫的正上方;
9) 大中型數(shù)據(jù)中心不宜建在住宅小區(qū)和商業(yè)區(qū)內(nèi)。
1、需求
包括社會經(jīng)濟發(fā)展需求和技術發(fā)展需求。
當今社會,信息成為社會經(jīng)濟發(fā)展和人類互通交流不可缺少的元素,人口數(shù)量和經(jīng)濟發(fā)展程度與對信息和數(shù)據(jù)的需求量成正比。數(shù)據(jù)中心是為信息服務的,信息是為人和經(jīng)濟發(fā)展服務的,人口越多、經(jīng)濟越發(fā)達的地區(qū),信息量的需求就越多,需要的數(shù)據(jù)中心就越多。2016年,美國的GDP占全球GDP的24.32%,數(shù)據(jù)中心占全球的44%,中國的GDP占全球GDP的14.84%,數(shù)據(jù)中心占全球的10%。北、上、廣、深和沿海地區(qū)是中國經(jīng)濟最發(fā)達的地區(qū),人口也是最稠密的地區(qū),信息需求量很大,因此北、上、廣、深和沿海地區(qū)成為中國數(shù)據(jù)中心選址的主要地區(qū)之一。
數(shù)據(jù)傳輸是需要時間的(骨干網(wǎng)每千公里平均延遲5ms,城域網(wǎng)每百公里延遲1ms~2ms),有些對時間敏感(數(shù)據(jù)傳輸延遲將造成損失)的應用(如股票交易、游戲等),就目前的技術來講,還不能解決長距離數(shù)據(jù)延遲的問題,因此,數(shù)據(jù)中心的選址不能距離應用場所太遠。
數(shù)據(jù)中心存儲的數(shù)據(jù)分為熱數(shù)據(jù)和冷數(shù)據(jù),熱數(shù)據(jù)就是常用的數(shù)據(jù),應存儲在距離應用較近的數(shù)據(jù)中心,冷數(shù)據(jù)是不常用的數(shù)據(jù),可以存儲在較遠的數(shù)據(jù)中心,按需求為數(shù)據(jù)中心選址時,應考慮數(shù)據(jù)中心是為熱數(shù)據(jù)服務的,還是為冷數(shù)據(jù)服務的。
2、電力
數(shù)據(jù)中心屬于高載能行業(yè),它將電力轉化為數(shù)據(jù)傳輸給各行各業(yè),傳輸給千家萬戶。數(shù)據(jù)中心的用電量一般每平方米1~2kW,是辦公樓的20~50倍,因此,沒有充足的電力供應是不能建設數(shù)據(jù)中心的,選址時應重點考察當?shù)氐碾娏闆r及供電的可靠性和穩(wěn)定性。中國有很多電力充足的地區(qū),如貴州、寧夏、山西、內(nèi)蒙等地區(qū),這些地區(qū)除為本地信息化服務建設數(shù)據(jù)中心外,還可以充分利用電力優(yōu)勢,為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)建設用于冷數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)中心。
3、通信
通信主要是指通信網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)中心與通信網(wǎng)絡的關系,就像發(fā)電廠與輸配電網(wǎng)的關系一樣,發(fā)電廠發(fā)出的電依靠電網(wǎng)輸送到千家萬戶,數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生和存儲的信息,依靠通信網(wǎng)絡連接傳輸?shù)角Ъ胰f戶。沒有數(shù)據(jù)中心,網(wǎng)絡只是兩根線,但沒有網(wǎng)絡,數(shù)據(jù)中心就是信息孤島,因此,通信網(wǎng)絡對數(shù)據(jù)中心至關重要。為使通信快速暢通,數(shù)據(jù)中心的選址宜靠近核心網(wǎng)絡節(jié)點(如中國電信核心網(wǎng)絡節(jié)點有北京、上海、廣州、沈陽、武漢、西安、南京、武漢等),與核心網(wǎng)絡節(jié)點之間采用光纖直連或采取其他連接方式減少網(wǎng)絡延遲。美國在東海岸和西海岸附近建設了很多數(shù)據(jù)中心,選址的主要原因之一就是距離東西海岸的核心網(wǎng)絡節(jié)點近,通信快速暢通。
4、交通
數(shù)據(jù)中心周邊的交通道路應滿足兩個階段的使用要求,即數(shù)據(jù)中心建設階段和運行維護階段。建設階段的道路應滿足設備和材料的運輸,更重要的是運維階段人員、設備和材料的運輸,《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》GB50174-2017明確規(guī)定:從火車站、飛機場到達A級數(shù)據(jù)中心的交通不應少于2條道路。其目的也是為了實現(xiàn)道路“容錯”,當數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障,需要外界提供支援時,不應因道路堵塞影響救援。
5、水源
數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)之所以耗電量大,主要是服務器等電子信息設備耗電量中的97%都轉化為了熱量,空調(diào)系統(tǒng)將這些熱量帶走,主要有兩種方式:1、利用空氣流動進行散熱;2、利用水蒸發(fā)進行散熱。其中,利用水蒸發(fā)進行散熱的空調(diào)系統(tǒng),每天每千瓦IT設備耗水量約為100升,一個10000平方米的數(shù)據(jù)中心,大約有6000kW的IT設備,每天耗水量約為600噸,每年耗水量約為20萬噸,因此,采用水蒸發(fā)冷卻方式制冷的數(shù)據(jù)中心,水源應充足。
6、自然環(huán)境
自然環(huán)境主要是指數(shù)據(jù)中心選址地區(qū)的全年平均溫度和空氣潔凈度等參數(shù),也包括是否存在水災、地震等隱患。環(huán)境溫度、濕度和空氣潔凈度是決定數(shù)據(jù)中心空調(diào)和新風系統(tǒng)的主要因素,也是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重要因素,同樣的數(shù)據(jù)中心,建設在不同的地區(qū),能耗和運行成本肯定不同,其主要原因就是環(huán)境溫度、濕度和空氣潔凈度不同,導致空調(diào)和新風系統(tǒng)不同。因此,數(shù)據(jù)中心應選擇自然環(huán)境清潔,環(huán)境溫度有利于節(jié)約能源的地區(qū)。
水災隱患區(qū)域主要是指江、河、湖、海岸邊,A級數(shù)據(jù)中心的防洪標準應按100年重現(xiàn)期考慮;B級數(shù)據(jù)中心的防洪標準應按50年重現(xiàn)期考慮。在園區(qū)內(nèi)選址時,數(shù)據(jù)中心不應設置在園區(qū)低洼處。
7、環(huán)境安全
1)數(shù)據(jù)中心周邊環(huán)境主要包括產(chǎn)生粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場所;有強振源、強噪聲源和強電磁場干擾源的場所。電子信息系統(tǒng)受粉塵、有害氣體、振動沖擊、電磁場干擾等因素影響時,將導致運算差錯、誤動作、機械部件磨損、腐蝕、縮短使用壽命等,因此,數(shù)據(jù)中心位置選擇應盡可能遠離產(chǎn)生粉塵、有害氣體、強振源、強噪聲源等場所,避開強電磁場干擾。對數(shù)據(jù)中心選址地區(qū)的電磁場干擾強度不能確定時,需作實地測量。當無線電騷擾環(huán)境場強在80MHz~1000MHz和1400MHz~2000MHz頻段范圍內(nèi)超過130 dB(μv/m);工頻磁場場強超過30A/m時,應采取屏蔽措施。
2)從安全角度考慮,《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》規(guī)定A級數(shù)據(jù)中心不宜建在公共停車庫的正上方,這條是采納了國外建設數(shù)據(jù)中心的規(guī)定(防范汽車炸彈等破壞行為)。數(shù)據(jù)中心是企業(yè)、政府和全社會存放重要信息和數(shù)據(jù)的地方,一旦發(fā)生事故,將造成重大損失,因此,從反恐角度考慮,數(shù)據(jù)中心的正下方不應當是停車庫。但在《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》征求意見時,有人提出目前已建好的數(shù)據(jù)中心,有些數(shù)據(jù)中心下方已經(jīng)是停車庫,且中國人口多,土地少,建地下停車庫是解決停車難的有效措施。為了解決數(shù)據(jù)中心安全與停車難的矛盾,編制組調(diào)查和分析了地下停車庫的使用情況,目前停車庫分為兩大類,一類是企業(yè)自用,主要停放本企業(yè)的車輛,車輛安全容易管理;另一類是公共停車庫,車輛繳費就可以停車,車輛安全不容易管理。結合中國國情,既要考慮數(shù)據(jù)中心安全問題,又要解決停車問題,《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》最終將A級數(shù)據(jù)中心與公共停車庫之間的關系定義為“A級數(shù)據(jù)中心不宜建在公共停車庫的正上方”,對于企業(yè)自用的數(shù)據(jù)中心和停車庫,當只能將數(shù)據(jù)中心建在停車庫的正上方時,數(shù)據(jù)中心的安全由企業(yè)自行負責,應對停車庫采取防撞防爆措施。
3)對于大中型數(shù)據(jù)中心,由于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻塔或室外機組工作時噪聲較大,根據(jù)實測,單臺冷卻塔的噪聲在70db左右,成組安裝的冷卻塔的噪聲在90db左右,如果數(shù)據(jù)中心位于住宅小區(qū)內(nèi)或距離住宅太近,噪聲將對居民生活造成影響,故《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》規(guī)定數(shù)據(jù)中心與住宅的距離不宜小于100米。此外,居民小區(qū)和商業(yè)區(qū)內(nèi)人員密集,不利于數(shù)據(jù)中心的安全運行,故《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》規(guī)定:大中型數(shù)據(jù)中心不宜建在住宅小區(qū)和商業(yè)區(qū)內(nèi)。
4)為防止汽車沖撞數(shù)據(jù)中心,《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》規(guī)定了數(shù)據(jù)中心與停車場之間的安全距離,A級數(shù)據(jù)中心距離停車場不宜小于20米,B級數(shù)據(jù)中心距離停車場不宜小于10米。
5)《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》附錄A中規(guī)定了在飛機航道范圍內(nèi)建設數(shù)據(jù)中心的安全距離,據(jù)統(tǒng)計,飛機在起飛和降落過程中,出現(xiàn)故障的概率最高,且大部分故障發(fā)生在距離機場8000米的范圍內(nèi),故規(guī)范規(guī)定A級數(shù)據(jù)中心距離機場不宜小于8000米。數(shù)據(jù)中心與飛機場的距離主要是指在航道范圍內(nèi)建設數(shù)據(jù)中心需要保持的距離,不在航道范圍內(nèi)建設數(shù)據(jù)中心,不受此條限制。
6)2015年8月12日,位于天津市濱海新區(qū)天津港的瑞海國際物流有限公司危險品倉庫發(fā)生火災爆炸事故,事故造成人員和財產(chǎn)的重大損失,包括距離爆炸點2000米范圍內(nèi)的多個數(shù)據(jù)中心也不同程度上受到損壞,故《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》附錄A中規(guī)定了A、B級數(shù)據(jù)中心與甲、乙類廠房和倉庫、垃圾填埋場的距離不應小于2000米。甲、乙類廠房和倉庫的主要特征是生產(chǎn)和儲存易燃易爆物品;垃圾填埋場會產(chǎn)生沼氣,存在爆炸危險性,故數(shù)據(jù)中心選址時應遠離這些危險區(qū)域。
四、結束語
數(shù)據(jù)中心“分級”是為了滿足各行各業(yè)對數(shù)據(jù)中心的不同需求,“分級”依據(jù)是可靠性和可用性。C級數(shù)據(jù)中心可以滿足電子信息系統(tǒng)運行的“基本需要”,建設成本和運行成本最低;B級數(shù)據(jù)中心涵蓋C級數(shù)據(jù)中心的性能要求,且比C級數(shù)據(jù)中心的性能要求更高。A級數(shù)據(jù)中心可靠性最高,但建設成本和運行成本也最高,其中心思想是“容錯”,即系統(tǒng)“冗余”,A級數(shù)據(jù)中心可以滿足所有行業(yè)對數(shù)據(jù)中心的要求。
數(shù)據(jù)中心選址涉及眾多因素,滿足信息化發(fā)展要求是根本要素,綠色節(jié)能是永恒的話題。