數(shù)據(jù)中心分級(jí)TIA

1、隨著國內(nèi)金融業(yè)全面對(duì)外開放和國內(nèi)大型企業(yè)數(shù)據(jù)大集中的工作，我們已看到數(shù)據(jù)中心作為一種物理載體在企業(yè)發(fā)展和運(yùn)營中的作用越來越突出，也看到國內(nèi)很多大型IT 公司、金融、電信、政府等行業(yè)的數(shù)據(jù)中心在不斷地投入建設(shè)。筆者有幸參加了一些大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目 的設(shè)計(jì)工作，根據(jù)一些項(xiàng)目的體會(huì)以及結(jié)合手中所掌握的國際國內(nèi)有關(guān)此方面的資料，對(duì)數(shù)據(jù) 中心各等級(jí)的特性要求作一分析與匯總，供同行參考。一.關(guān)于數(shù)據(jù)中心的定義數(shù)據(jù)中心(Data Center )通常是指在一個(gè)物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存 儲(chǔ)、傳輸、交換、管理，一般含有計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通訊設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備 等關(guān)鍵設(shè)備。數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)

2、施 (Data Center Infrastructure)是指為確保數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備和裝置能安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行而設(shè)計(jì)配置的基礎(chǔ)工程，也稱機(jī)房工程(Facility Site Engineering),數(shù)據(jù)中心機(jī)房工程的建設(shè)不僅要為數(shù)據(jù)中心中的系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營管理和數(shù)據(jù) 信息安全提供保障環(huán)境，還要為工作人員創(chuàng)造健康適宜的工作環(huán)境。二.數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)目前國內(nèi)外與數(shù)據(jù)中心有關(guān)的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要有電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50174-92 )、電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范(YD/T5003-2005 )、美國通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA) 發(fā)布的ANSI/TIA-942 2005 , Telecommu

3、nications Infrastructure Standard for Data Centers(數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn))，它們是數(shù)據(jù)中心建設(shè)定位、功能指標(biāo)、設(shè)計(jì)技術(shù)、施工工藝、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等的具體技術(shù)要求與體現(xiàn)。其中美國通信工業(yè)協(xié)會(huì)(TIA) 發(fā)布的« ANSI/TIA-942 2005 , Telecommunications Infrastructure Standard for Data Cen ters (數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn))是國際上第一部較為全面地以數(shù)據(jù)中心為對(duì)象的技 術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，它為現(xiàn)代的機(jī)房工程建設(shè)提出了新的設(shè)計(jì)理念、系統(tǒng)構(gòu)架與技術(shù)指標(biāo)，并給出了 許多的技

4、術(shù)與系統(tǒng)的工程建議與指導(dǎo)。TIA ） 委員分會(huì)TIA-942數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)是由美國通信工業(yè)協(xié)會(huì)（制定，并由美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ ANSI ）和美國通信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA ）于2005年4月12 日共同發(fā)布，這是該標(biāo)準(zhǔn)的第一版本。該標(biāo)準(zhǔn)所說的數(shù)據(jù)中心可以是政府或企業(yè)自有產(chǎn)權(quán)的自 有數(shù)據(jù)中心，也可以是運(yùn)營商用于租賃服務(wù)的公用數(shù)據(jù)中心。該標(biāo)準(zhǔn)描述了各類數(shù)據(jù)中心或計(jì) 算機(jī)房中，對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施的起碼的、最低的要求。三.數(shù)據(jù)中心機(jī)房的等級(jí)及其分級(jí)的依據(jù)在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-92 ）中主要從機(jī)房選址、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)房環(huán)境、安全管理及對(duì)供電電源質(zhì)量要求等方面對(duì)機(jī)房分級(jí)，可分為

5、A （容錯(cuò)型）、B （冗余型）、C （基本型）三個(gè)級(jí)別。在美國標(biāo)準(zhǔn)TIA-942數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)中主要是根據(jù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的“可用性（Availability ） ”、“穩(wěn)定性（Stability ） ” 和“安全性（Security）”分為四個(gè)等級(jí)：Tier I , Tier II, Tier III, Tier IV。其中這四個(gè)等級(jí)可用性的劃分是源于美國標(biāo)準(zhǔn)The Uptime Institute, Inc.的 « Industry Standard Tier Classi?cations De?ne Site Infrastructure Performance&#

6、187; （采用分類等級(jí)的方式定義場地基礎(chǔ)設(shè)施性能的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），在該標(biāo)準(zhǔn)中，美國 The Uptime Institute依據(jù)工程需求與實(shí)踐，提出了場地基礎(chǔ)設(shè)施的分類等級(jí)的體系框架，針對(duì)數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備期望達(dá)到“五個(gè)九”即%的系統(tǒng)應(yīng)用可用性的需求，提出了要與之相匹配的機(jī)房場地基礎(chǔ)設(shè)施（電源配電、暖通空調(diào)、以及其他的相關(guān)系統(tǒng)）的可用性等級(jí)指標(biāo)。四.在TIA-942 標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)中心各等級(jí)的特性及要求根據(jù)TIA-942標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房可分為四級(jí)：由“等級(jí) Tier I ”沒有冗余部件組成 的系統(tǒng)（可提供 %的可用性）到“等級(jí) Tier IV ”有冗余部件（能夠故障容錯(cuò)）和實(shí)現(xiàn)不間 斷維修的系統(tǒng)（

7、可提供%的可用性）。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)場地的可用性分類等級(jí)框架分成四個(gè)層次等級(jí)，下面將介紹該標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)等級(jí)的特性及其數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施等級(jí)的類型、要求和相關(guān)特 性：（一）等級(jí)Tier I基本數(shù)據(jù)中心“等級(jí)I ”的數(shù)據(jù)中心對(duì)來自有計(jì)劃和無計(jì)劃的運(yùn)營中斷反映敏感（影響較大）。數(shù)據(jù)中心配有計(jì)算機(jī)電力分配和冷卻，但是它可以或不一定有架高的活動(dòng)地板，一臺(tái)UPS或者一臺(tái)發(fā)電機(jī)。在這些系統(tǒng)上的關(guān)鍵的負(fù)荷能達(dá)到N的100%。如果它確實(shí)有 UPS或者發(fā)電機(jī)，他們是單個(gè)模塊的系統(tǒng)并且有很多單個(gè)的故障點(diǎn)。一個(gè)年度內(nèi)場地內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施被完全關(guān)閉 停運(yùn)，是基于進(jìn)行預(yù)防性檢修和修理的需要。緊急狀態(tài)下可能需要頻繁地關(guān)閉設(shè)施。場地內(nèi)基 礎(chǔ)

8、設(shè)施組成器件故障、操作錯(cuò)誤，以及自然產(chǎn)生地失敗將引起數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的中斷。等級(jí)I由電力和冷卻分配的一條單通路組成，沒有多余的組成部分，提供 %的可用性。（二）等級(jí)Tier II 基礎(chǔ)設(shè)施部件冗余“等級(jí)II ”的數(shù)據(jù)中心采用設(shè)備部件冗余要比“基本數(shù)據(jù)中心”有計(jì)劃和無計(jì)劃的運(yùn)營中斷反映稍微要少（影響較?。龅貎?nèi)有架高的活動(dòng)地板，一臺(tái) UPS和發(fā)電機(jī)，動(dòng)力的能力設(shè)計(jì)是N+1 ,全部有條單一的分配線路。關(guān)鍵的負(fù)荷能達(dá)到N的100% 。關(guān)鍵線路的維修和場地內(nèi)其他基礎(chǔ)設(shè)施的維修維護(hù)將需要一次處理性關(guān)閉中斷。等級(jí)II由電力和冷卻分配的一條單通路組成，帶有多余的組成部分，提供 %的可用性。（三）等級(jí)Tier

9、III基礎(chǔ)設(shè)施同時(shí)可維修“等級(jí)III ”的數(shù)據(jù)中心具有能夠進(jìn)行任何有計(jì)劃的場地基礎(chǔ)設(shè)施活動(dòng)，而又不應(yīng)使計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)運(yùn)行中斷的能力。有計(jì)劃的活動(dòng)包括預(yù)防性和程序性的維修，修理和替換零部 件，添加或調(diào)整部件的容量，部件和系統(tǒng)的測試。對(duì)使用冷凍水系統(tǒng)的大型場地來說，這表示 兩套獨(dú)立的管路。要有足夠的能力和分配，一定可提供在進(jìn)行維修或者在其它管路上測試時(shí)， 在一條管路上同時(shí)帶負(fù)荷。無計(jì)劃的活動(dòng)，例如設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施的零部件，在運(yùn)行中或者自然的情況下發(fā)生故障，引起數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行中斷。在一個(gè)系統(tǒng)上的關(guān)鍵的負(fù)荷不超過N的90%。%的可用性。當(dāng)客戶的業(yè)務(wù)需要得到正當(dāng)合理的額外保護(hù)時(shí)，"等級(jí) III ”

10、的場地將被有計(jì)劃地設(shè)計(jì)成可 升級(jí)成“等級(jí)IV ”的場地。等級(jí)III由多條有效的電力和冷卻分配道路組成，但是只一條 道路活躍，有多余的組成部分，并且同時(shí)是可維修的，提供的（四）等級(jí)Tier IV基礎(chǔ)設(shè)施故障容錯(cuò)的能力，且有提供場地基礎(chǔ)設(shè)施容量及其能力?；A(chǔ)設(shè)施故障容錯(cuò)的功能性為場地基礎(chǔ)設(shè)施的能力提供至少維持一種最壞的情況，無計(jì)劃的故障或者事件將不影響關(guān)鍵的負(fù)荷。這需要同時(shí)活躍的分配道路，通常在 S+S的雙電源系統(tǒng)配置里。電力系統(tǒng)供應(yīng)表示為每個(gè)有N+1冗余的兩個(gè)單獨(dú)的UPS系統(tǒng)。在一個(gè)系統(tǒng)上的涉及的關(guān)鍵的負(fù)荷不超過N的90% 。 “等級(jí)IV”需要全部計(jì)算機(jī)硬件有故障容錯(cuò)的雙電源輸入。嚴(yán)格的故障容錯(cuò)

11、測驗(yàn)使數(shù)據(jù)中心具有維持無計(jì)劃故障或者運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，不發(fā)生計(jì)算機(jī)機(jī)房過程中斷的能力。等級(jí)IV由多條有效的電力和冷卻分配道路組成，有多余的組成部分，并且是故障容錯(cuò)，提供的的可用性。綜上所述，我們可以用以下幾個(gè)對(duì)照表來總結(jié)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)依據(jù)及其各等級(jí)的特性和要求：1 .數(shù)據(jù)中心建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)類別級(jí)別具體內(nèi)容國家規(guī)范電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-92 ）、電信專用房屋設(shè)計(jì)規(guī)范（YD/T5003-2005 ）A （容錯(cuò)型）、B （冗余型）、C （基本型）從機(jī)房選址、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)房環(huán)境、安全管理 及對(duì)供電電源質(zhì)量要求 等方面對(duì)機(jī)房分級(jí)，分為A、B、C三個(gè)級(jí)別美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942數(shù)

12、據(jù)中心通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)Tier I單電源和冷卻分布，沒有冗余的構(gòu)件，仍受 計(jì)劃性和非計(jì)劃性活動(dòng)所帶來的中斷影響， 只可提供 的可用性（基本數(shù)據(jù)中心）Tier II單電源和冷卻分布，有冗余的構(gòu)件，可輕微減少計(jì)劃性和非計(jì)劃性活動(dòng)所帶來的中斷影美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942數(shù)據(jù)中心通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)響，只可提供 可用性（冗余設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心）Tier III多路可用的電源和冷卻分布通道，但平時(shí)只有一路在使用，由冗余的構(gòu)件，可并行維護(hù)，所有計(jì)劃性的基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)活動(dòng)不會(huì)影響計(jì)算機(jī)硬件的正常運(yùn)行，只可提供的可用性（可并行維護(hù)數(shù)據(jù)中心）Tier IV多路可用的電源和冷卻分布通道，有冗余的構(gòu)件，并

13、支持容錯(cuò)能力，只可提供的可用性（容錯(cuò)數(shù)據(jù)中心）2 .國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942關(guān)于數(shù)據(jù)中心分級(jí)的一些主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目第一級(jí)基本第二級(jí)具冗余單元第三級(jí)可并行維護(hù)第四級(jí)容錯(cuò)數(shù)據(jù)中心可用性%每年由于基礎(chǔ)設(shè)施小時(shí)小時(shí)小時(shí)小時(shí)引起的IT服務(wù)中(96分(24分?jǐn)鄷r(shí)間鐘）鐘）建筑物類型租用租用，且獨(dú)立運(yùn)獨(dú)立運(yùn)行，其它租戶行，且必且必須都是沒有危險(xiǎn)須都是數(shù)數(shù)據(jù)中心或據(jù)中心或電信運(yùn)營商電信運(yùn)營（或自有）商（或自有）供電通路數(shù)量僅有一路僅有一路一路主兩路互為熱用，一路備備用供電冗余措施NN+1N+1S+S 或 2(N+1)UPS電源冗余NN+1N+1S+S 或 2(N+1)發(fā)電機(jī)容量僅供計(jì)算僅供

14、計(jì)算僅供計(jì)算供大樓內(nèi)所機(jī)及通信機(jī)及通信機(jī)及通信有負(fù)載，冗系統(tǒng)設(shè)施系統(tǒng)設(shè)施系統(tǒng)設(shè)施余一臺(tái)的用電及的用電及的用電及其動(dòng)力其動(dòng)力其動(dòng)力，冗余一臺(tái)根據(jù)所安裝UPS是是是是的容量正確選擇發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)燃料供應(yīng)時(shí)8小時(shí)24小時(shí)72小時(shí)96小時(shí)間（滿負(fù)載運(yùn)行）（如果UPS 有 8min的備份時(shí)間可以不設(shè)置）UPS電池最少滿負(fù)5min10min15min15min載備份時(shí)間（有發(fā)電機(jī)應(yīng)急電源系統(tǒng)）重要負(fù)載的自動(dòng)切換設(shè)置帶維 護(hù)旁路的ATS , 一 旦發(fā)生斷 電，ATS 自動(dòng)切換 到發(fā)電機(jī) 供電回路設(shè)置帶維 護(hù)旁路的ATS , 一 旦發(fā)生斷 電，ATS 自動(dòng)切換 到發(fā)電機(jī) 供電回路設(shè)置帶維 護(hù)旁路的ATS , 一

15、 旦發(fā)生斷 電，ATS 自動(dòng)切換 到發(fā)電機(jī) 供電回路設(shè)置帶維護(hù)旁路的ATS,一旦發(fā)生 斷電，ATS 自動(dòng)切換到 發(fā)電機(jī)供電回路負(fù)載同步控制器LBS無無有有動(dòng)力設(shè)備和環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)無無有有分類/分區(qū)供電不是不是不是是關(guān)鍵的負(fù)荷可用度100 % NN 的 100%100 % NN 的 100%90 % NN的90%90 % NN 的 90 %初始的用電總量（瓦/每平方英尺）（典型值）20-3040-5040-6050-80最終的用電總量（瓦/每平方英尺）（典型值）20-3040-50100-150150+150以上連續(xù)冷卻沒有沒有或許是的場地空間架空中活動(dòng)地板的比率20%30%80%-90%10

16、0%架空活動(dòng)地板的高度（典型值）12 ”30CM18 ”45CM30 ” -3675 -90CM30 ” -3675 -90CM地板荷載磅/每平方英尺（典型值）85100150150并行維護(hù)能力沒有沒有有有容錯(cuò)能力沒有沒有沒有有單點(diǎn)故障很多+人為錯(cuò)誤很多+人為錯(cuò)誤有一些+人為錯(cuò)誤一個(gè)沒有+人為錯(cuò)誤人員配備沒有1班超過1班7*24小時(shí)值班沒有值班1名值班1名值班+輪班永遠(yuǎn)24小時(shí)值班場地的可用性%（注：1平方米=平方英尺，1千克=磅）3 .國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)中心選址的技術(shù)指標(biāo)要求內(nèi)容Tier ITier IITier IIITier IV臨近水災(zāi)區(qū)域沒有要求不

17、能在水災(zāi)區(qū)域不在百年一遇 的水災(zāi)或至少離開50年一 遇的水災(zāi)區(qū)域至少離開百年一遇的水災(zāi)區(qū)域91米91米臨近海岸或內(nèi)陸河流沒有要求沒有要求不小于91米不小于800米臨近主要的交通要道沒有要求沒有要求不小于91米不小于800米臨近機(jī)場沒有要求沒有要求不小于公里,最好大于48公里不小于8公里,最好大于48公里臨近主要城市區(qū)域沒有要求沒有要求不大于48公里不大于16公里源自：ANSI&TIA-942Telecommunication Infrastructure Standard for Data Centers4 .國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)要求內(nèi)容

18、Tier ITier IITier IIITier IV在建筑物內(nèi)有多個(gè)沒有限沒有危險(xiǎn)的必須是數(shù)據(jù)必須是數(shù)據(jù)中租戶制其他租戶中心或電信運(yùn)營商心或電信運(yùn)營商來訪人員停車場與沒有要沒有要求至少離開至少離開米機(jī)房外墻的距離求米,并通過物理障礙防止車輛靠近來訪人員和內(nèi)部人沒有要沒有要求通過欄柵或通過欄柵或墻員的停車場分離求墻物理分離物理分離機(jī)房周邊沒有對(duì)外的窗戶沒有要求沒有要求是是公共廁所和休息室與計(jì)算機(jī)房的分離沒有要求沒有要求如果是直接 相鄰，需要 配備水災(zāi)保 護(hù)擋板不能直接相令并配備有水災(zāi)保護(hù)擋板防暴設(shè)計(jì)的墻、窗戶和門沒有要求沒有要求最小為Leve13最小為Leve135 .國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ANSI&TIA-942標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)要求內(nèi)容Tier ITier IITier IIITierIV經(jīng)不同路由接入