绿色数据中心改造实例

引言：本文论述了某股份公司总公司数据中心的技术改造，介绍了其技改前情况、技改后的先进适用性、运维效果和拓展,从工程实践运用角度阐述了传统机房建设观念正在转向绿色数据中心建设的新思维，系统地增强和提高了数据中心目的性、高可靠性、能效、运维和运用人性化体验。

某股份公司总公司信息化程度很高，目前正深度融合信息技术并向大系统智能化和移动化发展,并将绿色发展渗入其中。

随着该公司的各个专业系统的逐年研究应用需求，现使用的计算机信息网络机房为2005年续建,发挥了应有的历史作用。然而，经近十年使用,伴随时间的推移，新技术的发展以及该公司各种新系统的上线，原有机房的短板开始显现，如逐年加入的机柜规格型号各异，逐年设备的增加,空间拥挤,供电极不稳定,UPS系统老坏,不能修复利用,光纤线和强弱电线等各种线路逐年增敷，显杂乱,检修也极不方面，致冷系统单一,易发增生和次生故障，网络和服务器随机发生中断服务现象等等，这些与该公司逐年所研究上线的新应用不相适应，一定程度制约了新应用网上业务开展。另一方面，随着总公司现代化矿山的纵深推进，对网络新应用系统依赖性、可靠性及稳定性提出了新的更高的要求。同时，经近十年的发展，标准化绿色整体机房技术相对成熟和条件具备，因此，对该公司原计算机信息网络机房进行技改，是必要的和基础性的。

经过立项、方案设计和民主比选，成功实施了该公司原机房向绿色高可靠数据中心的技术改造，经过一年来正常运维和运用考验，原有弊端和现象一便解决，实现了原机房系统向数据中心的正常迁移、IT设备和基础环境的智能监控以及远程异地开机等管理，而且其能效可控，进而证明机房改造中利用数据中心新思维，能大大提高其运维体验和高可靠性，从小处落地了绿色发展理念，应该说本次技改达到了既定愿景和目的，是成功的，所用技术也是国内一流的。

搭建的数据中心概述

数据中心作用是支撑业务的服务和发展，它是组织运营成本的主要构件，现甚而把它作为利润中心来运营。而绿色数据中心是指数据机房中的IT设备、暖通、配电系统、安防系统、监控、照明和电气等能取得最大化的能源效率和最小化的环境影响的综合效果。其“绿色”具体表现在整体方案设计规划，以及机房空调、UPS、服务器等IT设备、管理软件应用和智能运行上，要具备节能环保、高可靠、高可用性和最大的技术经济合理性规划，大型数据中心PUE要小于1.5。

实例具体描述

根据该公司实际情况和B级以上建设要求，要搭建的数据中心实例描述如下：

装修系统装修面积：

主机房26m2、休息室18m2、监控室 28m2、UPS 配电室20m2（更换部分地板）；

墙顶地主要装修选材为：

1、地面：复合防静电地板，地板铺设高度为250MM与原有装修地板高度一致。

2、墙面：乳胶漆，主机房窗户做防火石膏板隔断封堵。机房净空为2800MM。

3、天花：铝制微孔吊顶板。吊顶净空为600MM

配电系统：

配电柜主要有两个，分别是市电输入配电柜（ATS柜）和UPS输出配电柜.满足现有使用及增容的要求。

防雷接地系统：

1、防雷 ：配电柜配置 2、3级防雷器；

2、机房内部做等电位接地。

机柜：

根据房间面积，机柜按照冷热通道布放，共10台，利旧原来2台、新购8台。根据机房内设备的归属关系以及设备的功能划分，将机柜内设备规划。

UPS系统：

10台机柜，每台机柜耗电量可在3—4KW，考虑到利用率，配置1台40KVA的UPS。

电池系统：

设计系统后备时间4小时。

精密空调系统：

制冷量需求分两部分

1：UPS配电室配置一台制冷12.5KW的柜式空调；

2：主机房配置1台制冷量为41KW的精密空调，上送风方式，采用1台制冷12.5KW的柜式空调做备份。

机柜布线方式：

采用M型桥架，强电线缆、弱电线缆均上走线。

弱电综合布线系统：

根据使用单位情况划分3台机柜给外部单位，划分7台机柜为矿总，并根据机柜功能做敷设六类线用做网络传输，桥架留有足够的布线空间以满足后期增加线缆需求。

门禁系统：

机房及UPS配电室安装门禁系统

视频监控：

主要出入口和机柜主要通道布置视频监控系统，同时在培训教室布置视频监控摄像机。

消防系统：

采用七氟丙烷无管网气体灭火系统

数据中心综合管理平台：

对配电柜、UPS、空调、机房温湿度、漏水进行监控，可短信报警

能够实现对服务器、交换机、安防系统的统一监控及管理。同时设计KVM管理系统。

绿色数据中心的拓朴结构系统组成简介

该公司数据中心的技改方案设计中重点考虑的内容应为动环监控平台拓朴结构设计、技术选型和配置及其绿色数据中心特点体现。

主要拓扑结构设计

数据中心综合管理平台的总体目标是通过对机房内的动力环境、IT设备、网络进行统一监控和管理。

按照标准的机房进行监控，主要通过对环境、动力、消防、IT系统进行建设，对机房内的温湿度、市电、漏水、安防、IT等建立一套较完整的机房动力监控、环境监控的管理体系，实现对机房运行环境科学管理，及时发现机房辅助设备的故障和故障隐患，做到及时发现、及时处理。环监控平台拓扑图如图1所示所示。

在管理平台服务器上安装数据中心综合管理平台软件(真视通联合定制)，实时集中地监测机房环境、动力IT服务器、交换机的状态，根据需要远程遥控一些设备，如空调、UPS电源等。对各种告警信息进行分级、分类处理，通过现场的告警和远程无线（如手机短信）告警，通知相关人员及时处理告警事件。

能够和管理平台软件整合了运营维护信息管理系统，实现日常运维管理和告警事件的处理管理。诸如：各监测点的实时监控信息、运维人员的日常询查和身份识别等，以及告警信息处理、人员通知、处理情况的反馈等，进行系统的管理，提高运维的效率、水平和体验。

主要数据监测：市电监测子系统、UPS监测子系统、配电开关监测子系统、精密空调监测子系统、温湿度监测子系统、漏水监测子系统、IT服务器监测子系统、网络交换机监测子系统。温湿度监测、漏水监测、市电监测、UPS监测、精密空调监测、配电开关监测、服务器监测、网络端口和性能监测如图2-9所示。

图1 监控平台拓扑图

图2 温湿度监测

图3 漏水监测

图4 市电监测

图5 UPS监测

注：UPS一般不进行远程关机控制，以免发生意外。

数据可视：综合管理平台中的动环监控可以通过采集器对动环设备（UPS、精密空调、温湿度传感器、漏水检测、配电柜、智能电表、风机等）进行数据采集，然后由采集器将数据实时上传到数据中心综合管理平台。采集器可通过实时上传变化量和模拟量进行数据传输，而无需要通过接口服务器进行数据转换传输，增强数据传输实时性与健硕性。

还对主机房和UPS配电室配置门禁控制点，采用进门刷卡+出门按钮的方式。门禁系统由读卡器、门禁控制器、电锁、开门按钮、门禁管理主机和门禁软件等组成，如图10所示。

技术选型和配置

如前述，笔者结合以前经验、克服原有机房弊端、后台软硬件应用服务运维需求规模和技改投资情况，利用技术经济分析手段，除坚持常规设计标准参考底线外，主要比选或增加了数据中心综合管理平台及动力环境监控系统、空调系统、安防监控系统、消防系统、机房UPS及供配电系统等。技术选型如下：真视通数据中心综合管理平台+艾默生PEX精密空调系统+汉邦高科硬盘录像和科松门禁系统+蚌埠依爱消防报警及陕西金安七氟丙烷无管网气体灭火系统+用1台艾默生40KVA UPS（后备电池时间4小时）的不间断电源供电系统和3级开关配置方式，即总开关-分路开关-支路开关，市电供电改为双回路供电。另考虑减少运维管理人员进入数据中心机房的次数，建设更为安全，更为可靠性的绿色机房。保证机房数据、物理设备的安全性，保证机房设备的正常运行，及业务系统的实时有效，配备了ATEN KVM IP交换机，依靠先进的MPU数字KVM和智能PDU组合，进行底层BIOS级的管理，加强了可靠性和用户的统一远程管理。

绿色数据中心特点体现

图6 精密空调监测

图7 配电开关监测

图8 服务器监测

图9 网络端口和性能监测

图10 UPS配电室门禁

⑴在设计和实施阶段紧紧围绕降低能耗、节省成本开展该数据中心工程建设。主要体现在节能环保、高可靠可用性和合理性三个方面。具体在环保材料的选用、新型节能设备的应用、IT运维系统的提升、避免数据中心过度浪费设计和规划。如供电部分选用的艾默生NXR 40KVA是采用最新DSP数字控制技术的在线式双变换，属高频机，系统效率可高达96%，先进的智能化监控，可进行UPS本身的监控和安全自动的关闭服务器和PC机，以及市电供电采用了双回路供电；所选用电池为4小时，免维护，采用阀控式全密封设计，在整个使用期间，无需加水、加液；该数据中心主机房进行了密封、绝热、采用精确上送风方式、气流组织等设计实施以降低空调使用成本；并且统筹考虑了系统的可用性、可扩展性、均衡性、结构体系的标准化和智能人性化管理实现。而且该数据中心地点已符合选址条件要求。

⑵至少在集团内数据中心中率先实现了数据中心综合管理平台及动力环境监控系统。其可带来的明显管理、经济和社会效益主要体现：提升数据中心的现代管理水平，增强数据中心保障能力，展示先进管理形象；实现数据中心集中监控管理；可实现机房24小时无人值守或少人值守，节省人员财力；及时分析和预见设备故障，及时发现和排除设备故障及隐患，特别是停机等重大故障隐患；有效降低设备损坏情况的发生，减少维修的时间和费用，降低运营成本；对出入机房数据中心的人员实现科学有效的监控和管理，增强机房的安全防范。其具备了一般动环监控功能，还具有的一些特色是采用B/S架构，是通过树形列表来查看每个站点下的详细信息；具有组态图功能，将设备的状态直观的显示在组态图上；在管理人员手机上通过短信、邮件等实现了网络中断、湿度等实时告警、记录和自动修复。还具备远程控制管理功能等。

⑶灵活组合模拟数字KVM和智能PDU，使数据中心管理人性化，让其管理人员在运维时空上得到彻底解放，真正体味到了先进舒适的运维体验。前者具有远程访问能力，控制距离不受限制，扩容也相对容易，在安全性和视频操作效果上获得了平衡。后者能在远程像亲临现场一样对设备进行电源开关、重启等操作，保障及时修复故障和系统持续运行，可将PDU空闲插座调为无电状态，消除因人为失误插入设备导致PDU过载跳闸和设备宕机，以及通过对PDU插座的来电延时配置，避免因设备同时加电引起瞬间电流峰值导致的断电跳闸，它不仅能提供每个端口的用电计量功能，且能对设备所处微环境温湿度进行监控。由此实现了KVM精细化管理，：此外，在综合布线的强弱电分开、光电分开、6类弱电标准选用上，在视频监控、门禁管理、消防布局以及防雷利旧方面，既因地制宜又遵循标准而不拘泥于标准进行了灵活实现。

运维效果和拓展

该数据中心的技术改造，从技术选型、市场比较、专业民主投票、合同洽谈、设备器材进货验货、现场施工和各关键隐蔽点检查确认、设备和各软件的安装与集成调试到验收交付使用，前前后后历经了近一年，截止目前近1年时间正常运转检验，可以肯定地说技改是成功的，基本达到了预期效果。

在众多数据中心中，标准模块化技术、监测监控技术、精密致冷技术、节能技术等的成功实践偿试组合，达到了数据中心技术的先进水平，而且灵活适用性强。下列为改造后的数据中心现场效果照片。下一步，公司将利用好该数据中心，进行如下应用研究拓展：

该公司大数据研究应用支撑。

进行该数据中心实时PUE值自动智能监测监控。

将该公司各网络设备间运维数据自动采集展现于该数据中心管理平台。

数据中心制度建设研究。

结束语

根据多年的网络机房建设、运维和运用管理经验，进一步阐述了绿色数据中心建设理念和工程落地实践成功案例,从设计、建设和管理等数据中心生命周期阶段，着重突出了绿色数据中心实现特点。通过成功实施和实际运维体验证明，在数据中心的搭建中全过程全方位贯彻绿色理念，确能起到降耗降成本作用，同时也系统地增强和提高了数据中心目的性、高可靠性、能效、运维和运用人性化体验。