浅谈模块化机房的建设

陈文彬

（广州市公安局天河区分局指挥中心，广东 广州510030）

1 什么是模块化机房

满足未来的云计算、虚拟化、刀片式服务器等高密低耗、快速部署、灵活扩展的需求，减少占地面积，有效提高数据中心的工作效率，满足300m²以下数据机房快速部署的需求，这就是模块化数据中心机房。如图1所示。模块化数据中心是一套完整的数据中心解决方案，集机柜、配电、制冷、监控、综合布线、照明、环境、消防、可视化等系统于一体，实现了供电、制冷和管理组件的无缝集成，使模块化数据中心实现智能、高效的运行。

图1 模块化数据中心机房

2 模块式机房建设背景

在2017年天河区公安工作会议上，副区长、分局长刘武彬对公安工作进行了全面部署，指出分局要立足全市排头兵、全省走前列、全国第一梯队的发展定位，全面推进智慧新警务工作的开展。分局2008年建设了一个40m²的数据机房。现在机房的专用空调、UPS电源等设备存在老化、故障等情况，功能不能满足日益增长的信息化建设要求。为了分局的数据中心机房的可扩展性和归一性，支撑现阶段所有智慧新警务业务系统，按照高规格进行建设，能满足未来十年分局的信息化建设需求，提出分局数据中心模块化机房的建设要求：按照B级电子信息机房的标准进行建设，是分局信息系统的应用中心和数据服务中心，集计算机技术、通信技术为一体的智能化数据中心。如图2所示。

图2 B级标准的电子信息机房

3 选建模块化机房的原因

模块化机房建设模式相对于传统机房建设模式具备更多优势，在满足机房业务需求的同时更为便捷和易维护。

3.1 传统机房建设面临的问题

3.1.1 建设周期长

传统机房建设周期根据项目建设的实际情况，通常将机房的基本建设周期细分为决策阶段、实施准备阶段、实施阶段和具体建设竣工阶段，整个建设周期大约400天。

3.1.2 扩展性差

扩展能力对于适应性就十分重要了，基于对未来业务需求的分析，根据最坏的情况来规划系统容量，不管怎么样都无力预见3至4年以后的情形，极有可能造成过度建设。

3.1.3 能耗高

巨大的电力损耗，机房日常的运行需要大量的电力，传统建设没有很好地考虑用电、制冷、气流管理的问题，很多传统机房的数据中心能源效率指标偏高，因此采用常规意义下可靠性较高的环境动力设备，但这些设备往往效率较低，传统机房的PUE都在2.0以上甚至更高，这意味着传统机房所使用的能源约有一半消耗在IT负载上，另一半消耗在包括电源设备、冷却设备和照明设施在内的基础设施上。

3.1.4 机房运维难度大

IT运维正面临诸多问题，深陷服务质量低下的困境而无法自拔；粗放式运维，资源台帐不清；运维人员交替，运维人员并不了解所有IT资源，管理更无从谈起；缺乏统一的服务接口，故障响应和故障处理跟踪出现混乱；系统运维优化需要IT人员积累大量的数据和报表进而得出结论，而日常的IT运维管理难以有效统计这些数据。

3.2 模块化机房的优势

3.2.1 快速部署

模块化机房加快规划与设计速度，可根据设计目标以合理的方式配置系统结构，微模块的定制批量生产可以实现快速生产制造，因而提高了交付时间；标准化的连接方式可减少现场配置与连接的工作量，加快部署速度；微模块机房建设周期可大大缩短，微模块建设周期大约150天。

3.2.2 方便扩展

采用微模块的架构，数据中心可以逐步增加，标准化的模块依据建设资金、设备规模逐步实施，从单个微模块到多个微模块进行建设。大型数据中心的任何大小的IT空间的配置可达到最佳状态，大大降低数据中心在使用寿命期间的成本。

3.2.3 标准模块稳定可靠

模块化机房采用模块化、标准化和高整合设计，使得整个系统稳定度高。同时，模块化机房可依据IT设备的实际需求，在电力方案上提供N、N+1、2N等配置方案，满足TIA-942最高Tier4水平。

3.2.4 绿色节能

模块化机房在使用寿命期间的电力成本是总拥有成本TCO（Total Cost of Ownership）中最大的一项，相比传统机房，模块化机房总制冷效率提升12%以上，结合水冷系统、自然冷却系统，PUE可降至1.5以下。

3.2.5 智能管理、高效运营

智能的管理系统能够节能降耗，实现数据机房多层级、精细化能耗管理，通过多种报表精确定位能源额外损耗点，基于大数据分析，输出节能优化方案，构建绿色数据机房。最佳资产管理是对于全网资产的生命周期进行管理实现资产信息的闭环管理，保证数据及时刷新，及时管理。同时可以制定资产维护计划，在维护计划内实现主动预警，同时可动态调整维护计划，按照当前实际情况输出优化方案，构建最佳资产管理功能。

4 模块化机房基本构造

经过调研分析，选建的模块化机房主要采用密闭冷通道，基本结构主要有以下要求：

4.1 冷通道上部顶盖应采用平顶结构，比机柜顶部高350mm，整体采用栅格设计。

4.2 封闭冷通道单元采用模块式设计，安装机柜正面的顶部，每个单元均能独立安装，以≥25mm栅格方式布置安装支架上的安装孔。

4.3 通道门应采用全自动钢化玻璃门的方式，需配置权限门禁系统。通道门应使用钢化玻璃，透光度达到85%以上，安装缓冲密闭装置，提供较好防护。门与机架间的密合度严密，有效遏制气流。冷通道进门地面上不得有导轨等阻碍安装设备小车进出。

4.4 冷通道所有钢制零部件采用优质冷轧钢板，材料厚度不低于1.5mm，天窗和观察窗采用厚度不低于5mm附膜钢化玻璃，透光度应不低于85%，所使用的玻璃材料应符合《建筑用安全玻璃》（GB 15763.2-2005）国家标准。

4.5 合理设计的走线空间，骨架与天窗、骨架与机柜配合严密，无空隙泄漏，不透光，全密闭处理，有效遏制冷通道内的气体组织；白色LED节能照明，冷光源照度应符合GB50174-2008标准相关要求；冷光源与机柜或天窗对应内嵌式45°倾斜安装（不允许直接外露），照明开关位于通道两侧门外，采用双联双控开关，两侧均可实现对照明的控制。

4.6 智能管理架构，数据中心采用3D可视化管理是创新的IT管理手段，通过机房、设备的三维仿真，提供直观、实时、高效的可视化监控系统界面，利用可视化技术建立与实际机房完全一致的3D虚拟环境，对资产、机房环境、网络设备、服务器性能、空间容量等信息进行实时监控，并通过可视化的方式实时反映系统的运行状态和报警信息。如图3所示。

图3 智能管理架构

5 结束语

综上所述，模块化的建设模式比传统建设模式具备了更多优势，在满足数据中心业务需求的同时创造更多价值，成为未来数据中心建设模式的新标准和方向标。