泛達(dá)實(shí)驗(yàn)室持續(xù)針對(duì)數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行廣泛研究。這些領(lǐng)域包括網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施/有效的服務(wù)器和儲(chǔ)存配置。通過研究泛達(dá)可以為市場(chǎng)提供全面的數(shù)據(jù)中心解決方案，無論是財(cái)務(wù) .醫(yī)療市場(chǎng)還是政府和教育市場(chǎng)。本白皮書將說明為您的業(yè)務(wù)構(gòu)建可靠數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施所需考慮的各個(gè)事項(xiàng)。

導(dǎo)言

數(shù)據(jù)中心是業(yè)務(wù)的核心，日益增加的傳輸速度和活動(dòng)數(shù)據(jù)中心設(shè)備密度不斷給物理層提出更高要求。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)所儲(chǔ)存的和移動(dòng)的數(shù)據(jù)量正大幅增加。部署在數(shù)據(jù)中心用于處理這些工作的高密度刀片服務(wù)器和儲(chǔ)存設(shè)備的能源消耗和熱量產(chǎn)生也在加速增長(zhǎng)。

運(yùn)用強(qiáng)大的綜合基礎(chǔ)設(shè)施來處理這些需求并支持未來數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)展此時(shí)比以往任何時(shí)候都要重要。本白皮書將展示如何平衡能源、冷卻和布線結(jié)構(gòu)實(shí)用性與業(yè)務(wù)優(yōu)先性來構(gòu)建一個(gè)綜合全面的數(shù)據(jù)中心支持系統(tǒng)。“容量規(guī)劃”流程通過保證性能的穩(wěn)定和靈活來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)投資，以適應(yīng)將來的業(yè)務(wù)和技術(shù)需求。

優(yōu)先事宜

基于泛達(dá)實(shí)驗(yàn)室對(duì)于數(shù)據(jù)中心的研究，下列是在構(gòu)建和升級(jí)數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略規(guī)劃中重復(fù)出現(xiàn)的問題。因此，設(shè)備和 IT經(jīng)理應(yīng)該在數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目過程中自始至終地時(shí)刻牢記這些問題：

•容量規(guī)劃: 決定數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和未來能源、冷卻空間和空間管理的增長(zhǎng)。這些問題的考慮被統(tǒng)稱為“容量規(guī)劃”。如能有效地對(duì)這些核心資源進(jìn)行部署和管理，則數(shù)據(jù)中心就能夠高效運(yùn)行，并按照要求進(jìn)行擴(kuò)展。

•可靠性: 可靠的基礎(chǔ)設(shè)施由充足的能源和冷卻空間、有效的系統(tǒng)組件接線和接地以及保護(hù)、安排和管理布線結(jié)構(gòu)的路徑組成。通過由優(yōu)質(zhì)部件和材料組成的強(qiáng)大系統(tǒng)，您可以將網(wǎng)絡(luò)中斷可能性降至最低，且運(yùn)行時(shí)間和業(yè)務(wù)連續(xù)性達(dá)到最大化。

•預(yù)算: 數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的巨大成本在今天競(jìng)爭(zhēng)激烈的商業(yè)社會(huì)中是無法回避的一個(gè)問題。設(shè)備經(jīng)理承擔(dān)每年數(shù)據(jù)中心大部分運(yùn)營(yíng)成本的責(zé)任。如何有效部署基礎(chǔ)設(shè)施資源關(guān)系到每年成本節(jié)省和降低總擁有成本( TCO)。

•美觀: 傳統(tǒng)上，設(shè)備經(jīng)理只會(huì)考慮“它放在了正確的位置上嗎?它能正常運(yùn)行嗎?”。但是數(shù)據(jù)中心是一筆很大的財(cái)務(wù)投資，不僅包括功能也包括外形。今天的數(shù)據(jù)中心已成為了向客戶展示公司視覺形象的區(qū)域。因此，設(shè)備經(jīng)理希望基礎(chǔ)設(shè)施能擁有體現(xiàn)高度職業(yè)化的外觀。

開發(fā)數(shù)據(jù)中心設(shè)施解決方案

數(shù)據(jù)中心規(guī)劃可想象成一個(gè)需要多個(gè)業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)相互合作的地方。事實(shí)上，它要求業(yè)務(wù)、 IT和設(shè)施管理團(tuán)隊(duì)的緊密合作來制定出一個(gè)綜合解決方案。了解這些規(guī)劃中的聯(lián)系可以幫助您將業(yè)務(wù)要求轉(zhuǎn)換為實(shí)際的數(shù)據(jù)中心設(shè)施解決方案。

業(yè)務(wù)規(guī)劃與設(shè)施規(guī)劃

數(shù)據(jù)中心的一般壽命為 10-15年。如進(jìn)行日常維護(hù)，則基礎(chǔ)設(shè)施和線纜都能達(dá)到這一壽命。而常用設(shè)備一般在 3-5年中進(jìn)行更新，因此基礎(chǔ)設(shè)施必須至少規(guī)劃三代 IT設(shè)備的供電、冷卻和支持。

所有這些數(shù)據(jù)中心規(guī)劃決定都最終取決于業(yè)務(wù)要求。從實(shí)際層面上來說，這些要求直接影響公司所采用的應(yīng)用設(shè)備種類和服務(wù)等級(jí)協(xié)議 (SLAs)。

核心設(shè)施性能標(biāo)準(zhǔn)中有一項(xiàng)是運(yùn)營(yíng)時(shí)間，這一般由 SLA決定。當(dāng)確定運(yùn)營(yíng)時(shí)間要求和支持應(yīng)用的運(yùn)行設(shè)備時(shí)，則可以預(yù)測(cè)支持帶寬、電源和冷卻負(fù)載，并且數(shù)據(jù)中心所占空間的大小也能夠確定。圖 1顯示數(shù)據(jù)中心相關(guān)人員合作制定綜合設(shè)施解決方案的流程。

圖1. 數(shù)據(jù)中心解決方案所涉及的多方人員

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數(shù)據(jù)中心各等級(jí)

設(shè)施規(guī)劃同樣涉及定義數(shù)據(jù)中心各等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 TIA-942 Annex G根據(jù)站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施等級(jí)將數(shù)據(jù)中心分成 1至 4等級(jí)來維持特定運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)短所需的。盡管該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)報(bào)告對(duì)各等級(jí)模型進(jìn)行分類(如非強(qiáng)制性)，但將運(yùn)營(yíng)時(shí)間目標(biāo)與數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施冗余等級(jí)相連已成為了標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)劃分方法。

單點(diǎn)故障被消除時(shí)，系統(tǒng)級(jí)別上升。達(dá)到第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中心含有至少一套完整的冗余容量元件(如 N+1容量)，如不間斷電力系統(tǒng)(UPS)單元和冷卻制冷裝置。第三級(jí)數(shù)據(jù)中心將冗余容量分配至多個(gè)路徑，包括電源和冷卻部件，第四級(jí)系統(tǒng)將故障容差延伸到所有支持 IT運(yùn)營(yíng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)級(jí)別會(huì)影響到數(shù)據(jù)中心所占空間，由于單點(diǎn)故障被消除，更多的設(shè)施設(shè)備將支持冗余容積和分配。必須指出的是，數(shù)據(jù)中心本身的級(jí)別根據(jù)影響站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)的最低子系統(tǒng)級(jí)別而定。比如，第二級(jí)數(shù)據(jù)中心可向上升級(jí)為雙重動(dòng)力計(jì)算機(jī)硬件和第三級(jí)電路來增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間。然而，該數(shù)據(jù)中心的等級(jí)仍是第二級(jí)。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) (TIA-942)

設(shè)施規(guī)劃流程現(xiàn)有多本出版材料可供參考?！稊?shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》 (TIA¬942)是其中最為全面的一本。該標(biāo)準(zhǔn)明確了電信和基礎(chǔ)設(shè)施的最低要求，并建立了這些部件的連接和訪問的構(gòu)造。除此之外，該標(biāo)準(zhǔn)還介紹了如何達(dá)成結(jié)構(gòu)、機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)各因素之間達(dá)成可控的平衡。其他已出版了設(shè)施規(guī)劃材料的機(jī)構(gòu)包括： BICSI， Uptime Institute和American Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE)。

為今天和明天升級(jí)電源

電源系統(tǒng)是基礎(chǔ)設(shè)施中的關(guān)鍵部件，它要不斷為現(xiàn)在供應(yīng)電能并符合未來增長(zhǎng)的電能需求。不斷增加的高密度計(jì)算機(jī)環(huán)境同時(shí)極快地提高了電能的消耗(和運(yùn)營(yíng)成本)。最近的一次預(yù)測(cè)表明服務(wù)器所使用的總電能(美國(guó)和全世界)在 2000年至 2005年 1月翻了一倍。當(dāng)今數(shù)據(jù)中心供電所面臨的重大挑戰(zhàn)為：

1. 符合當(dāng)今數(shù)據(jù)中心電力要求

2. 部署穩(wěn)定系統(tǒng)來滿足運(yùn)營(yíng)時(shí)間要求

3. 保證靈活性，滿足未來電力要求

4. 成本降至最低

滿足現(xiàn)今電力需求

數(shù)據(jù)中心電力使用由 IT負(fù)荷(主要為服務(wù)器)和設(shè)施負(fù)荷(主要為冷卻設(shè)備)組成。北美數(shù)據(jù)中心使用 AC電源，將公共電壓 480V降至 208或 120V(美國(guó))供設(shè)施分配。電源的可用性和價(jià)格以及不動(dòng)產(chǎn)成本在美國(guó)各州都是不同的。達(dá)成這些因素間的最佳平衡將幫助相關(guān)人員為數(shù)據(jù)中心確定位置并供應(yīng)電力。欲預(yù)估您的數(shù)據(jù)中心電力負(fù)載，請(qǐng)參考泛達(dá)白皮書“數(shù)據(jù)中心設(shè)施考慮事項(xiàng)”中的工作表。

圖 2. 數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)

數(shù)據(jù)中心電力分配系統(tǒng)一般包括發(fā)電機(jī)、不間斷電源(UPS)系統(tǒng)、蓄電池、轉(zhuǎn)換開關(guān)、浪涌電壓吸收器、變壓器、斷流器、電力分配裝置( PDUs)和電源插座裝置(POUs)(見圖 2)。傳統(tǒng)的 POUs包括配電盤、插頭盤和 PDUs。UPS系統(tǒng)配有蓄電池儲(chǔ)存電能，以保證運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心設(shè)備不會(huì)受到電源中斷或電源線故障的過度影響。POUs部署在機(jī)架和機(jī)柜內(nèi)將電力分配至運(yùn)行設(shè)備。無論是模塊電源系統(tǒng)還是固定容量電源系統(tǒng)都能夠幫助設(shè)備經(jīng)理能將每平方空間的數(shù)據(jù)中心電力輸送增至最大。這些電源系統(tǒng)可以輕松升級(jí)，并適應(yīng)不斷變化的電源要求，也可在必要時(shí)以低容量運(yùn)行以節(jié)省能源。而且，使用標(biāo)準(zhǔn)化、熱插拔并且用戶自行維護(hù)的模塊式電源系統(tǒng)可減少平均修復(fù)時(shí)間( MTTR)長(zhǎng)度以提高可靠性。然而，模塊式電源系統(tǒng)需沿著運(yùn)行設(shè)備一邊的機(jī)架進(jìn)行部署;該系統(tǒng)會(huì)占據(jù)較大的機(jī)架空間，并且大幅增加冷卻負(fù)荷。而固定容量系統(tǒng)一般是中等和大型數(shù)據(jù)中心的首選，它是獨(dú)立的電源裝置，可節(jié)約空間。

設(shè)備經(jīng)理與 IT經(jīng)理合作使用運(yùn)行設(shè)備節(jié)能技術(shù)。一般的節(jié)能技術(shù)包括部署節(jié)能服務(wù)器和高效電源、整合并虛擬化服務(wù)器以及排除不運(yùn)行的服務(wù)器。同樣，美國(guó) EPA正在制定企業(yè)服務(wù)器的新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并已向國(guó)會(huì)遞交了數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器能源效益的草案報(bào)告。

部署可靠的電源基礎(chǔ)設(shè)施

為數(shù)據(jù)中心配備可靠的電源十分昂貴，但毫無疑問您還必須承擔(dān)額外的成本來滿足業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)時(shí)間目標(biāo)。許多因素都將影響系統(tǒng)的可用性，包括人為失誤、組件可靠性、冗余、維護(hù)計(jì)劃和恢復(fù)時(shí)間。帶錯(cuò)誤校正功能(如模塊、智能和 /或可插拔式)和單點(diǎn)故障降低(如旁路功能)的電源系統(tǒng)可通過精簡(jiǎn)維護(hù)任務(wù)并盡可能減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間來提高系統(tǒng)可用性。

電源系統(tǒng)擁有許多冗余以滿足 N+1可靠性要求，包括電源轉(zhuǎn)化、并行控制、靜電轉(zhuǎn)換開關(guān)和旁路連接。 PDUs經(jīng)常連接至冗余 UPS裝置以達(dá)到更高的可用性，以防止單臺(tái) UPS出現(xiàn)故障或需要進(jìn)行維修。除了 UPS冗余，服務(wù)器電源自身也擁有冗余，每一個(gè)服務(wù)器盒中都有 2個(gè)甚至 3個(gè)電源，能夠在一部或多部電源故障的情況下為服務(wù)器供電。

通過額外電力容量保證未來運(yùn)行

設(shè)備經(jīng)理和其他數(shù)據(jù)中心相關(guān)人員一般都會(huì)在一開始就建立最大預(yù)計(jì)容量來保證未來的運(yùn)行。設(shè)備經(jīng)理與 IT經(jīng)理一起確定現(xiàn)今和設(shè)備壽命周期(如 2至 3次設(shè)備更新)內(nèi)運(yùn)行和冷卻設(shè)備所需的電量來預(yù)計(jì)負(fù)荷。如果下一代交換機(jī)和服務(wù)器的電源消耗超過了室內(nèi)電源設(shè)備的容量，則經(jīng)理有必要使用模塊式電源結(jié)構(gòu)階段性地部署額外的容量。

二級(jí)設(shè)備系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心其他部件由數(shù)個(gè)設(shè)備系統(tǒng)支持。這些重要的二級(jí)系統(tǒng)包括制冷水、接合和接地系統(tǒng)以及架空活動(dòng)地板。它們都應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心壽命周期來決定尺寸，因?yàn)檫@些系統(tǒng)并不是模塊式或階段性的部署。

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架空活動(dòng)地板

架空活動(dòng)地板的安裝經(jīng)常用來布置冷卻用空氣和管理數(shù)據(jù)中心接線，并使房間變得美觀。二級(jí)系統(tǒng)主體(如管道、線纜、電源線)應(yīng)安全部署在架空活動(dòng)地板下，以最大程度地利用上方空間來布線和移動(dòng)、增加及改變( MACs)運(yùn)行設(shè)備.所有數(shù)據(jù)中心相關(guān)人員應(yīng)協(xié)力保證不同的地板下基礎(chǔ)設(shè)施部件可沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑順利整合。當(dāng)部署架空活動(dòng)地板時(shí)，應(yīng)慎重考慮其高度、預(yù)期負(fù)荷要求以及抗震要求?，F(xiàn)今的趨勢(shì)及最佳實(shí)踐表明架空地板為 24-36英寸的架空活動(dòng)地板能保證足夠的冷卻空間(見圖 3)。如站點(diǎn)的架空活動(dòng)地板高度不夠，則會(huì)造成空氣流通不足，并且之后很難再達(dá)成空氣流動(dòng)的平衡。

圖3. 架空活動(dòng)地板和底座實(shí)例

除此之外，架空活動(dòng)地板制造商應(yīng)提供符合天花板和室內(nèi)系統(tǒng)建筑協(xié)會(huì)(CISCA’s)”架空活動(dòng)地板推薦測(cè)試程序”認(rèn)證的地板機(jī)械強(qiáng)度數(shù)據(jù)，以確定該地板符合數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)要求。

接地和接合系統(tǒng)

當(dāng)架空活動(dòng)地板放置好后，安裝接合和接地系統(tǒng)。正確的接地和接合對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)行效率十分重要。接地系統(tǒng)是可將設(shè)備運(yùn)行時(shí)間最大化、維護(hù)系統(tǒng)性能并保護(hù)人員安全的活動(dòng)功能網(wǎng)絡(luò)。

接地與接合系統(tǒng)的主要目的是為電涌和瞬變電壓創(chuàng)建穩(wěn)健的路徑來將其導(dǎo)入原有電力系統(tǒng)或地下。電涌和瞬變電壓一般是由閃電、電路故障、電路轉(zhuǎn)換(馬達(dá)開和關(guān))、浪涌保護(hù)裝置( SPD)激活和靜電釋放( ESD)引起的。有效的接地和接合系統(tǒng)可以將這些事故的不利影響降至最低甚至消除。

圖 4 接合及接地系統(tǒng)實(shí)例

根據(jù) TIA-942, J-STD-607-A-2002和 IEEE 1100(綠寶書)標(biāo)準(zhǔn) ,正確的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖 4所示，并具有以下特征：

1. 連接明確: 每一個(gè)連接都必須正確設(shè)計(jì)，因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)的可靠性取決于其中最薄弱的連接

2. 可通過視覺檢查確認(rèn)

3. 空間足夠處理故障電路

4. 阻斷損壞電路流向敏感的電子設(shè)備

5. 所有數(shù)據(jù)中心金屬部件與接地系統(tǒng)相連(如設(shè)備架、機(jī)柜、梯架、外殼、線纜槽、水管、導(dǎo)管、建筑鋼等)。

6. 保證機(jī)架和機(jī)柜構(gòu)件的電路連續(xù)性。

7. 提供靜電釋放( ESD)保護(hù)帶的接地路徑。

除了符合上述標(biāo)準(zhǔn)外，所有接地和接合部件應(yīng)列出國(guó)家認(rèn)證的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(如美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室公司 UL) 并且必須符合所有當(dāng)?shù)仉姎夥ㄒ?guī)。泛達(dá) STRUCTUREDGROUND™系統(tǒng)為數(shù)據(jù)中心提供強(qiáng)有力的接地連接。其電阻低、易于安裝且每年的檢查十分方便。

制冷水管

如果制冷水回路要求提供冷卻，則需要規(guī)劃制冷水管。該系統(tǒng)應(yīng)在數(shù)據(jù)中心構(gòu)建流程早期部署以保證管道被正確放置并在必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如果一個(gè)設(shè)備需要水循環(huán)提供額外的冷卻，建筑制冷水供應(yīng)須可以使用。地板上的空間應(yīng)留給冷卻液分配裝置(CDU)，CDU是建筑制冷水和設(shè)備水循環(huán)的控制界面。地下空間應(yīng)能夠容納將水從 CDU傳輸?shù)嚼鋮s設(shè)備的軟管。

標(biāo)識(shí)系統(tǒng)

基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)正確標(biāo)識(shí)和記錄以使經(jīng)理能夠快速查找所有電信和設(shè)施部件，減少維護(hù)窗口并優(yōu)化 MACs時(shí)間。 TIA-942建議數(shù)據(jù)中心的識(shí)別應(yīng)從架空活動(dòng)地板開始。每一塊 2英尺*2英尺的架空活動(dòng)地板都應(yīng)標(biāo)上數(shù)字字母網(wǎng)格標(biāo)識(shí)符，從而構(gòu)成橫排的字母系統(tǒng)(AA, AB, AC, 等)和豎排的數(shù)字系統(tǒng)( 01, 02, 03,等)，通過特定位置(如機(jī)架位于 AB03架空活動(dòng)地板)用來查找數(shù)據(jù)中心部件。網(wǎng)格標(biāo)識(shí)符范圍置于計(jì)算機(jī)打印不干膠標(biāo)簽或刻印標(biāo)志牌等。

全面的標(biāo)識(shí)策略應(yīng)包括：布線基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)簽(線纜、面板、機(jī)架、機(jī)柜和路徑);運(yùn)行設(shè)備標(biāo)簽(交換機(jī)、服務(wù)器、儲(chǔ)存器);冷卻管道標(biāo)簽，電氣標(biāo)簽和接地系統(tǒng)標(biāo)簽;地面網(wǎng)格標(biāo)識(shí)，電壓標(biāo)識(shí)、防火設(shè)備和其他安全標(biāo)志。

TIA/EIA-606-A是布線標(biāo)志和管理的標(biāo)準(zhǔn)， TIA-942附錄 B為數(shù)據(jù)中心提供了補(bǔ)充意見。“TIA/EIA-606-A標(biāo)識(shí)規(guī)定”討論了如何運(yùn)用基于標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)解決方案。

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數(shù)據(jù)中心冷卻和空氣流通

冷卻系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)中心可靠性和總擁有成本( TCO)十分重要。每一件設(shè)備都很會(huì)因熱量而導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)間的縮短和成本的上升并且需要保養(yǎng)、維修或更換。冷卻系統(tǒng)應(yīng)包括計(jì)算機(jī)室空調(diào)( CRAC)和計(jì)算機(jī)室空氣處理( CRAH)裝置、制冷機(jī)、冷卻塔、冷凝機(jī)、通風(fēng)管、泵組、管道和備用機(jī)架或天花板冷卻和空氣流通設(shè)備。

基于 Uptime Institute所收集的數(shù)據(jù)，冷卻系統(tǒng)的電力消耗預(yù)計(jì)約相當(dāng)于運(yùn)行設(shè)備的電力消耗 2。因此，冷卻系統(tǒng)要求精密的設(shè)計(jì)和頻繁的檢查以合理的成本來保持其性能符合要求。請(qǐng)參考泛達(dá)白皮書“數(shù)據(jù)中心設(shè)備考慮事項(xiàng)”工作表預(yù)測(cè)您的數(shù)據(jù)中心冷卻負(fù)荷。

熱通道/冷通道布局

數(shù)據(jù)中心冷空氣通過策略性的 CRAC裝置布局和物理層部件進(jìn)行流動(dòng)。各行設(shè)備的熱通道/冷通道布局可以參照 TIA-942和 ASHRAE的“數(shù)據(jù)處理環(huán)境導(dǎo)熱指南”。在這一布局中，CRAC裝置將冷空氣分散至架空活動(dòng)地板下方，通過預(yù)先放置的開孔架空活動(dòng)地板進(jìn)入房間。

運(yùn)行設(shè)備面向冷通道放置，設(shè)備風(fēng)扇使冷空氣通過機(jī)架和機(jī)柜并且將廢氣排入后方的熱通道(見圖 5)。

孔面積占 25%的開孔架空活動(dòng)地板和每分鐘 150-200立方英尺(cfm)的空氣流通率大約可排出 1kw的熱量。對(duì)于更大的負(fù)荷或運(yùn)行設(shè)備熱負(fù)荷的增加超過了數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)的預(yù)計(jì)，可采取多種方法擴(kuò)大冷卻容量，包括增加架空活動(dòng)地板開孔面積(從 25%至 60%)、將漏氣量降至最低、增加額外的 CRAC容量等。同時(shí)，補(bǔ)充性冷卻裝置如制冷水機(jī)架和天花板空調(diào) /風(fēng)扇也可在增加或更新運(yùn)行設(shè)備時(shí)進(jìn)行部署。

圖 5. 熱通道/冷通道布局中的線槽放置

旁路空氣最少化達(dá)到冷卻最大化

冷氣有時(shí)會(huì)繞過欲進(jìn)行冷卻的設(shè)備，而直接進(jìn)入熱通道。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示開孔架空活動(dòng)地板和 CRAC/CRAH不正確的放置以及機(jī)架和機(jī)柜下的架空活動(dòng)地板切斷了地下布線空間，從而產(chǎn)生了旁路氣流，導(dǎo)致 60%的可用冷卻容量被浪費(fèi)。

計(jì)算機(jī)流體力學(xué)( CFD)軟件是分析通過數(shù)據(jù)中心氣流的有效工具。基本的 CFD程序可創(chuàng)建通過開孔架空活動(dòng)地板的氣流路徑并計(jì)算氣流速度和溫度，因此設(shè)備經(jīng)理可以看到設(shè)備機(jī)柜是否擁有的足夠的冷空氣。最新的 CFD程序可對(duì)地板溫度的分配和空間進(jìn)行建模。

減少空氣旁路的策略(因而通過防止運(yùn)行設(shè)備過熱增加運(yùn)行時(shí)間)包括在不用的機(jī)架空間安裝空面板和使用空氣密封設(shè)備對(duì)活動(dòng)架空活動(dòng)地板的線纜線路進(jìn)行密封。這些策略可以促進(jìn)氣流沿著預(yù)定路線流動(dòng)，同時(shí)保證地下線纜能夠進(jìn)行更換。并且，空氣密封索環(huán)可在線纜經(jīng)過架空活動(dòng)地板鋒利邊緣時(shí)為線纜提供磨損保護(hù)和從線纜到地板的靜電釋放導(dǎo)電路徑。如此一來，導(dǎo)熱保護(hù)管理就能大幅節(jié)約成本。

布線的潛在影響

結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)可在數(shù)據(jù)中心 10-15年生命周期內(nèi)進(jìn)行更新及更換。有效的線纜管理被認(rèn)為是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可靠性的關(guān)鍵。然而，布線與設(shè)施系統(tǒng)之間的關(guān)系常被忽略。這主要在于結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)應(yīng)沿著設(shè)施系統(tǒng)路徑進(jìn)行成功部署。有效的線纜路徑可保護(hù)線纜以達(dá)到最大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間并且展現(xiàn)您對(duì)數(shù)據(jù)中心的投資成果。

計(jì)算路徑尺寸和成本

數(shù)據(jù)中心路徑的主要價(jià)值在于為密集線纜環(huán)境中的結(jié)構(gòu)化布線基礎(chǔ)設(shè)施提供了功能性和保護(hù)性的空間?？筛鼡Q的通用路徑能適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展和變更，并且保護(hù)線纜免受物理損傷。設(shè)計(jì)良好的線纜路徑也能增加您數(shù)據(jù)中心的視覺沖擊。對(duì)于線纜數(shù)量和容量的精確估計(jì)以明確路徑尺寸是容量規(guī)劃中的關(guān)鍵。最初的部署應(yīng)在 25-40%以留下未來擴(kuò)展的空間。50-60%的部署率將會(huì)填滿整個(gè)路徑，這是因?yàn)榫€纜之間存在空隙及隨意的放置。泛達(dá)網(wǎng)上部署計(jì)算工具將幫助您在明確線纜數(shù)量和直徑時(shí)確定所需的路徑尺寸。線纜路徑系統(tǒng)的 TCO同樣必須在作出最終采購決定之前予以確定。安裝、維修、可進(jìn)入性和物理保護(hù)和安全成本都應(yīng)作為 TCO的一部分予以考慮。降低擁有成本的措施包括：

•需要使用工具最少的組合部件

•可輕松更換并提供線纜保護(hù)的掛蓋

•彎曲半徑控制和平滑邊緣保證線纜性能

•整合接地 /接合系統(tǒng)

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線纜路徑設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心的多樣性和密集性意味著在規(guī)劃線纜路徑時(shí)“沒有一個(gè)方案可以通用”。設(shè)計(jì)師通常會(huì)制定多個(gè)路徑方案的組合。設(shè)計(jì)師可選擇多種類型和尺寸的鋼絲籠、梯架、 J形鉤、管道、固體金屬托盤和光纜布線系統(tǒng)。房間高度、設(shè)備線纜進(jìn)入口、機(jī)架和機(jī)柜密度以及線纜種類、數(shù)量和直徑也是決定路徑設(shè)計(jì)的因素。

使用上走線光纖布線系統(tǒng)來部署水平光纜，并且使用地下金屬網(wǎng)格式橋架安放水平的銅纜和主干光纜也是一項(xiàng)有效的路徑策略。這一策略有以下幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：

•上走線和地下的布線組合保證了銅纜和光纜的隔離，符合 TIA-942的建議。

•上走線系統(tǒng)如泛達(dá) PANDUIT® FIBERRUNNER® 系統(tǒng)，可在一個(gè)牢固密閉的通道中保護(hù)光纖接件、帶狀互連線和多芯光纖，并且具備彎曲半徑控制，該路徑位置不會(huì)干擾架空活動(dòng)地板的冷卻功能 (見圖 6)。

•地下路徑可隱藏最龐大的布線;同時(shí)，銅纜的捆扎可松散一些以節(jié)省安裝成本，每一個(gè)地下路徑能服務(wù)兩排設(shè)備。

•整體視覺效果錯(cuò)落有序，穩(wěn)健牢固，令人印象深刻。

圖 6. 上走線線纜路徑系統(tǒng)實(shí)例

地下布線路徑應(yīng)輔助熱通道 /冷通道布局保持冷空氣的流動(dòng)。 TIA/EIA-942和-569¬B注明線纜槽的空間最大填充比例應(yīng)為 50%，內(nèi)部深度最大為 5英尺(150毫米)。 TIA-942進(jìn)一步建議數(shù)據(jù)線纜的線纜槽懸置在熱通道下的地面上，同時(shí)電力分配線纜應(yīng)置于架空活動(dòng)地板下或平板之上的冷通道內(nèi)。

這一地下路徑策略的優(yōu)勢(shì)在于：

•電源線和數(shù)據(jù)雙絞線能盡可能地分開放置(如 6-18英尺)以使線纜之間的縱向耦合(如干擾)降至最低。

•銅纜和光纜路徑懸置與熱通道之下，朝著大部分服務(wù)器端口

•線纜路徑不會(huì)阻擋氣流由開孔架空活動(dòng)地板進(jìn)入冷通道。

線纜捆綁和路徑

當(dāng)線纜路徑設(shè)置好后，應(yīng)開始將線纜放置在路徑中。線纜捆綁策略可將電纜有效整齊地放置在路徑中，并保持運(yùn)行的靈活性來進(jìn)行頻繁的 MACs同時(shí)不會(huì)阻礙空氣。根據(jù) TIA/EIA-568-B.1 10.1.1節(jié)和 GR-1275-CORE 13.14節(jié)，這一策略包括線纜扎帶的使用、保護(hù)和管理高性能銅纜和光纜的路徑配件以保證網(wǎng)絡(luò)的完整性。線纜束帶和配件必須運(yùn)行安全，不帶有可能切斷或磨損線纜的尖銳末端及邊緣。根據(jù)國(guó)家電氣規(guī)程 (NEC)300-22 (C)和(D)節(jié)規(guī)定，Plenum認(rèn)證的線纜束帶設(shè)計(jì)可用于空氣處理空間的線纜捆綁，如天花板空間和地下區(qū)域。在高密度數(shù)據(jù)中心布線環(huán)境中(見圖 7)，有多種有效的線纜捆綁解決方案。比如泛達(dá)粘扣式電纜扎帶可用于上走線區(qū)域和機(jī)架機(jī)柜內(nèi)的線纜捆綁，并且根據(jù) NEC規(guī)范(美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)范)可用于空氣處理空間。它可以進(jìn)行調(diào)節(jié)、釋放、能重復(fù)使用并且十分柔軟，使安裝著可以美觀快捷地部署線纜束。

泛達(dá)線纜機(jī)架間隔裝置是用于梯架的一個(gè)可疊放線纜管理配件，它保證適當(dāng)?shù)木€纜彎曲半徑，將線纜束內(nèi)的壓力降至最低。同時(shí)，當(dāng)線纜從梯架或管道轉(zhuǎn)移至下方的機(jī)柜和機(jī)架時(shí)，泛達(dá)瀑布型配件提供彎曲半徑控制。

帶粘扣式電纜扎帶的網(wǎng)格式橋架帶可疊放式線纜機(jī)架間隔裝置和瀑布式配件的梯架

圖7. 線纜捆綁策略實(shí)例 機(jī)柜和機(jī)架實(shí)

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現(xiàn)被動(dòng)式冷卻解決方案

下一代的服務(wù)器和交換機(jī)(如刀片服務(wù)器技術(shù))正不斷增加數(shù)據(jù)中心設(shè)備和布線的密度。這也增加了熱負(fù)荷，給傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)。機(jī)架和機(jī)柜硬件的策略性部署無論是在現(xiàn)在還是在數(shù)據(jù)中心整個(gè)生命周期中都能大幅提高數(shù)據(jù)中心冷卻效率。

服務(wù)器和交換機(jī)柜中未使用的空間可能會(huì)引起兩個(gè)問題——熱廢氣循環(huán)與冷空氣旁路。設(shè)備所排出的熱廢氣可能會(huì)再循環(huán)并回到設(shè)備吸氣口，這將快速引起設(shè)備過熱，并降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。冷空氣可能繞過吸氣口，這會(huì)降低系統(tǒng)效率并增加成本。

泛達(dá)的機(jī)柜、機(jī)架以及線纜管理解決方案帶來卓越的線纜和設(shè)備管理，同時(shí)增強(qiáng)空氣流通，造就專業(yè)的數(shù)據(jù)中心形象。NET-ACCESS™機(jī)柜的被動(dòng)式冷卻功能通過在高密度的交換機(jī)環(huán)境中加速空氣流動(dòng)優(yōu)化導(dǎo)熱性能。排氣扇將空氣從設(shè)備一端流動(dòng)至另一端。垂直機(jī)柜空間中的管道直接將廢氣導(dǎo)入熱管道，減少熱空氣的再循環(huán)(見圖 8)。

被動(dòng)式冷卻解決方案組合同樣有效地排除熱量并將空氣導(dǎo)入服務(wù)器區(qū)域。這些區(qū)域中更多的是電源線，而數(shù)據(jù)線較少，其密度低于交換機(jī)區(qū)域。在垂直和水平空間中應(yīng)放置填充板防止冷空氣旁路和暖空氣在機(jī)箱和設(shè)備中的再循環(huán)。寬機(jī)柜的使用和有效的線纜管理通過保持服務(wù)器排氣區(qū)域的暢通防止機(jī)柜后部的靜壓力。同時(shí)，門孔應(yīng)保證最大的冷氣流進(jìn)入設(shè)備進(jìn)氣口。機(jī)架和機(jī)柜的部署應(yīng)遵守 TIA/EIA-310-D標(biāo)準(zhǔn)。

圖8. 泛達(dá)NET-ACCESS™ 機(jī)柜促進(jìn)被動(dòng)式冷卻

總結(jié)

下一代的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行設(shè)備將比以往耗費(fèi)更多的電力，產(chǎn)生更多的熱量并且傳送更大容量的信息。必要的電力和冷卻系統(tǒng)必須與結(jié)構(gòu)式布線緊密結(jié)合，組成一個(gè)綜合基礎(chǔ)設(shè)施來滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)營(yíng)時(shí)間需求和多種設(shè)備更新。

成功地規(guī)劃這些系統(tǒng)的容量是一個(gè)需要所有數(shù)據(jù)中心相關(guān)人員齊心協(xié)力才能達(dá)成的過程。特別是設(shè)備經(jīng)理處于一個(gè)特殊位置，需要檢查整體數(shù)據(jù)中心規(guī)劃藍(lán)圖來確定電力、冷卻、接地、線纜路徑和部署策略，以達(dá)成最低的 TCO。設(shè)備經(jīng)理、 IT經(jīng)理和高層之間的交流將保證業(yè)務(wù)需求與電力、冷卻和布線實(shí)用性之間的平衡，最終創(chuàng)建一個(gè)強(qiáng)大、穩(wěn)定且美觀的數(shù)據(jù)中心。

參考書目

1. Koomey, Jonathan G. 2007. “Estimating Total Power Consumption by Servers in the U.S. and the World.” 最終報(bào)告 2月 15日摘自 :http://enterprise.amd.com/Downloads/svrpwrusecompletefinal.pdf

2. Brill, Kenneth G. 2007. “Data Center Energy Efficiency and Productivity.” The Uptime Institute: Santa Fe, NM. 摘自: http://www.upsite.com/cgi-bin/admin/admin.pl?admin=view_whitepapers.