第四章 数据中心的概念

1.数据中心的基本概念

数据中心，顾名思义就是数据的中心，是处理和存储海量数据的地方，英文全称为Data Center。用专业的名词解释，数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

尽管数据中心听起来神秘高大上，但按照最简单直接的理解，数据中心实际上就是我们个人电脑的扩大版，你的家用电脑就是你个人的数据中心。一般来讲，数据中心主要有几大部分构成：机房（建筑物本身）、供配电系统、制冷系统、网络设备、服务器设备、存储设备等。

那数据中心的这些构成模块相当于你家个人电脑的哪些东西呢？做个简单的类比，机房相当于你家的书房，供配电系统相当于你家的插座、电脑电源再加个笔记本的电池，制冷系统相当于你家的空调以及风扇，网络设备相当于你家的路由器以及运营商在你家安装的光猫等，服务器设备相当于你家的电脑主机，存储设备相当于你家的电脑里面的硬盘或者现在的外置存储。

（1）机房

机房是数据中心的载体。广义上，机房包含了其内部所有的构成要素；狭义上，机房则指的是具体的钢筋水泥建筑物。数据中心一般都有一栋或者数栋大楼组成，这些大楼里面又划隔为若干个区域，用来放置各类设备，这些房子就叫做机房。比如你家里的电脑放在书房，那么你家的书房就相当于机房。不过你家的书房可能只有十平方，而数据中心则大的多。小的数据中心几千平方米，大的数据中心则有数十万平方米。数据中心机房的要求很高，按照我们国家的标准，机房有A类、B类、C类三个等级。主要是根据机房的不同配置而言，这个很好理解，就好像同样型号的电脑，CPU8核硬盘256G的就比CPU单核硬盘64G来的更高端。数据中心的机房建筑设计主要体现在防震、防水、防潮以及承重等几方面，层高、楼板以及桩基都与普通的楼房有明显的差别。

（2）供配电系统

供配电系统是数据中心的能源基础。不管什么设备工作都需要电，数据中心的运转也一样离不开电。打个比方，你的电脑笔记本肯定都有电池，停电一般还能用个把小时。数据中心也一样，那么多的设备如果碰到停电可不能停止工作。数据中心供配电系统主要由交流不间断系统、直流不间断系统、电池、高低压配电、发电机构成。数据中心的供配电系统能够有力保障数据中心的运转不受外部市电的短时停电影响，因此即使停电几个小时甚至数天，数据中心仍然能够保持正常的运作。

（3）制冷系统

制冷系统是数据中心的散热器。夏天如果户外温度升到40度以上，很多人就会感到非常难受，数据中心也一样。一旦数据中心内部机房超过40度，很多设备会出现高温告警，甚至高温保护。早些年的时候，部分品牌的个人PC还比较精贵，比如像H牌的笔记本电脑，买回来的同时还要专门配一个散热器。同样的，数据中心也需要制冷系统，给数据中心及时降温，毕竟几千上万台设备同时运行产生的热量是非常大的，温度一高，设备就会罢工。大部分数据中心机房内部的温度保持在25℃左右，这就需要一个连续稳定的制冷系统不断将机房内部设备运转产生的热量及时排除。数据中心要想长期对外服务，制冷系统是必不可少的。

（4）网络设备

网络设备为数据中心构建对内、对外高速的传输通路。在这个信息爆炸的时代，没有网络的话，电脑和手机的使用价值就大打折扣。同样，数据中心也需要一直连着网络，没有与外界网络连接的数据中心只是一个信息孤岛，发挥不了任何作用。数据中心内部有大量的路由器、交换机、传输设备在支撑其数据的运输流转，大型的数据中心几乎涉及到所有网络相关的设备。并且，为了对外网络的安全可靠，很多重要的数据中心都同时引入不同运营商的传输设备，以银行为例，一般会同时采用移动、联通、电信甚至广电来构建其对外的传输通道，这样即使某个运营商的线路断了，也不影响整个数据中心对外提供服务。

（5）服务器设备

服务器设备是数据中心的心脏，负责数据中心海量数据的处理。对于个人来说，一般家里就只有一台电脑，安装十来个程序游戏。而对于数据中心来说，服务器设备就有成千上万台。并且数据中心的服务器设备品种多样，如果性能上来看，有小型机、大型机、X86服务器等；如果从外形上看，则可以分为塔式服务器、机架服务器、刀片式服务器、高密度服务器等。

（6）存储设备

存储设备是海量数据储存的地方，是用于储存信息的设备。很多大型的数据中心都配备有存储服务器，专门用于存储数据和提供数据服务。数据中心的存储设备可不像我们家里的电脑就一两块硬盘那么简单，数据中心的存储能力通常都是PB级以上，1 PB = 1,024 TB = 1,048,576 GB。而一个大型的数据中心，数据储存能力都是上百PB。如果按照一个磁盘1TB的容量来计算，一个500PB的数据中心就相当于有500*1024=512000块1TB磁盘组成。

2.数据中心的定义

  数据中心一词适用于为机柜或机架专门分配的任何空间，其中装有网络设备，这些设备要么为其他网络设备提供服务（一般通用布线传送），要么从外部电信网络中获得服务（如程控交换机、光纤或来自ISP的ADSL连接），要么为外部网络提供服务（典型代表是虚拟主机设施）。

  我们一般还会认为数据中心是一种多客户端环境，由第三方提供环境维护服务。但是，数据中心同样适用于最终用户内部网络中的主通信间。换句话说，数据中心可以是服务器室，可以是设备间，也可以是并放设备。

作用

    提供强大动力

    在政府导向和市场驱动的双重作用下，我国大数据中心发展迅猛，市场规模一直保持高速增长。政府采购云服务的带动作用日益凸显，很多行业采用大数据中心对原有系统更新以支持业务发展。

        大数据中心有什么作用.中探魔方大数据平台表示数据中心是云计算的根，云计算是数据中心“叶子”，云计算通过“光合作用”促进数据中心的发展，而数据中心的壮大又为云计算发展提供了坚实的基础，这三者起到相互依存，互相促进的作用。

分类

数据中心的类型主要有四类：计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房等。这些机房既有电子机房的共性，也有各自的特点，其所涵盖的内容不同，功能也各异。

（1）计算机机房

        计算机机房内放置重要的数据处理设备、存储设备、网络传输设备及机房保障设备。计算机机房的建设应考虑以上设备的正常运行，确保信息数据的安全性以及工作人员身心健康的需要。

   大型计算机机房一般由无人区机房组成。无人区机房一般包括小型机机房、服务器机房、存储机房、网络机房、介质存储间、空调设备间、UPS设备间、配电间等；有人区机房一般包括总控中心机房、研发机房、测试机房、设备测时间、设备维修存储间、缓冲间、更衣室、休息室等。

   中、小型计算机机房可将小型机机房、服务器机房、存储机房等合并为一个主机房。

（2）电信机房

  电信机房是每个电信运行商的宝贵资源，合理、有效、充分地利用电信机房，对于设备的运行维护、快速处理设备故障、降低成本、提高企业的核心竞争力等具有十分重要的意义。

  电信机房一般是按不同的功能和专业来区分和布局的，通常分为设备机房、配套机房和辅助机房。

   设备机房是用于安装某一类通信设备，实现某一种特定通信功能的建筑空间，便于完成相应专业内的操作、维护和生产，一般由传输机房、交换机房、网络机房等组成。配套机房是用于安装保证通信设施正常、安全和稳定运行设备的建筑空间，一般由计费中心、网管监控室、电力电池室、变配电室和油机室等组成。

  辅助机房是除通信设施机房以外，保障生产、办公、生活需要的用房，一般由运维办公室、运维值班室、资料室、备品备件室、消防保安室、新风机房、钢瓶间和卫生间等组成。在一般智能建筑中通信机房经常与计算机网络机房合建。

（3）控制机房

    随着智能化建筑的发展，为实现对建筑中智能化楼宇设备的控制，必须设立控制机房。控制机房相对于数据机房、电信机房而言，机房面积较小，功能比较单一，对环境要求较低。但却关系到智能化建筑的安全运行及设备、设施的正常使用。

   控制机房包括楼宇智能控制机房、保安监控机房、消防控制室、卫星接收机房、视频会议控制机房等。这些控制机房的共同特点是机房内均有操作人员工作，在保证电子设备运行的同时还要保证操作人员的身体需要。根据设备及操作的要求，这些控制机房也有其相应的特点。

（4）屏蔽机房

   为了有效地防止电磁式噪音、辐射对电子设备和测量仪器的影响，并进行电子信号泄漏从而威胁到机密信息的安全，国家机关、军队、公安、银行、铁路等单位需要建立屏蔽机房。有保密要求的数据机房应建设屏蔽机房，确保数据在处理过程中，其信号不泄露，从而满足数据保密的要求。一些对抗电磁要求较高的环境，如通信设备的测试实验室等场所，需要建设屏蔽机房，以防止外界电磁信号。有强电磁设备的机房应进行相应的电磁屏蔽处理，以避免临近机房设备的正常运行。

3.数据中心的发展历程

    （1）上世纪的40年代，美国生产了世界上第一台全自动电子数据计算机“埃尼阿克”(Electronic Numerical Integrator And Calculator),体积3000立方英尺，占地170平方米，重量30吨，耗电140~150千瓦，就当这台庞然大物就此开启人类计算的新时代的同时，也开启了与之配套的“数据中心”历程的演进。

   （2）上世纪的60年代，人们通常把数据中心称之为服务器农场，是用来存放计算机系统、存储系统、电力设备等等相关的组件。

    （3）上世纪的80年代，微机市场（现在叫服务器）呈现出一片繁荣的景象，大量的计算机会被应用到各级的领域，但是很少人会关心运维，随着运维的技术越来越复杂，资源丢失的现象也越来越普遍，所有公司面临到IT资源管控的重要性。

   （4）上世纪的90年代，微计算更加的繁荣，新一代的连接型网络取代了老一代的PC，开始将服务器单独的放在一个房间里，单的布线和分层设计，就是在那个时候才开始有了数据中心的叫法，这个名称延续到至今。

    （5）2000年前后，互联网称爆发式的增长。在国内，腾讯、百度、阿里、网易等互联网公司的兴起，PC端对网络的要求不断的增加，有效的促进了数据中心的快速发展。

    （6）2005年，数据中心发展稳定，而且就在这一年，电信公司推出了受行业所认可的机房设计标准，即：中国电信--2005 IDC产品规范；与此同时，美国电信产业也颁布了“TIA942标准”将机房分为Tire1-Tire4，4个级别。该两项标准为数据中心的稳定发展起到了规范和指导作用。

    （7）2007年，一些大型数据中心也开始采用了更环保节能的技术来保障数据中心的正常运行。

   （8）2010年，随着云计算技术的兴起，大数据中心逐渐的又走进了大家的视线。

4.数据中心的组成

  从数据中心的物理范围看，数据中心可以是一个建筑群，建筑物，也可以是建筑物的一部分。按照数据中心的功能区划分，数据中心由主机房、辅助区、支持区和行政管理区。按照数据中心的专业系统划分，数据中心由供配电系统、机密空调、消防系统、安防系统、监控系统组成。

5.数据中心的特点：

中心的主要职能是存储和处理数据，传统的数据处理都是在硬件设备上加大投入，以保证数据中心的有效运行。近年来，随着大数据等新兴IT技术的发展与成熟，使得数据中心获得了空前的发展，无论是硬件设备还是软件都取得了很大进步。

数据中心集成是数据的存储中心、处理中心、中转中心和管理中心，将一个或多个数据信息转向数据中心寻求数据与信息服务，从而做到请求中转和数据中转等。数据中心作为业务承载平台和网络控制枢纽，是企业IT转型成功的基础和保障。

随着信息技术的快速发展，企业的信息数据不断增加，数据之间的交换、共享、备份、存储需要更多的硬件设备支持，这无疑是增加了企业的运营成本。因为数据中心建设周期长、投资大，技术发展变化快，并且涉及的技术领域众多，所以企业需要一个专业团队，帮助其从设计、规划、部署、运维提供端到端的解决方案。数据中心的集成是在现有硬件设备的基础上，对数据中心进行整合优化，降低能源消耗，充分利用资源，提高运行效率，帮助企业推动业务发展。

6.基于当前数据中心的现状和挑战，数据中心未来的发展趋势将呈现以下几大方面：

1. 绿色化

数据中心规模的剧增带来了运营成本的大幅提高，其中电力成本是最主要的运营成本，如何提升电源利用效率(PUE，越低越好)成为各大数据中心大户的一大课题。

2. 模块化部署

云计算和移动互联网的发展给数据中心的部署就绪时间提出了更高要求，目前整机柜、集装箱部署模式可将数据中心的建设周期大幅缩短。

3. 自动化

随着数据中心规模的不断扩大，传统模式所需的运维力量大幅增加，成本不断增加。

4. 虚拟化与软件定义化

虚拟化可以极大地提高数据中心的资源利用效率，并已得到广泛应用。而软件定义技术，为大规模用户提供快速灵活的多租户异构资源配置、隔离和供应，为客户快速提供虚拟化数据中心业务，让每个客户都感觉拥有独立的一体化数据中心。

5. 集约化和集群化部署

集群化部署，相当于将多个数据中心形成一体，大二层网络建设成为趋势，SDN在这里有用武之地。而集约化部署则可以节省数据中心之间的交互成本，也有利于降低部署和运维成本。

6. 安全与可信

安全性不仅是指防火墙、IPS/IDS、入侵检测、防病毒等安全防范措施，更包括火灾、飓风及其他灾害应对。因此，数据中心建设在初始阶段就应该构建可靠的灾难恢复方案，或建立异地的灾难备份中心。

最后

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