1、數據中心分級隨著國內金融業全面對外開放和國內大型企業數據大集中的工作，我們已看到數據中心作 為一種物理載體在企業發展和運營中的作用越來越突出，也看到國內很多大型 IT 公司、金 融、電信、政府等行業的數據中心在不斷地投入建設。筆者有幸參加了一些大型數據中心項目 的設計工作，根據一些項目的體會以及結合手中所掌握的國際國內有關此方面的資料，對數據 中心各等級的特性要求作一分析與匯總，供同行參考。一關于數據中心的定義數據中心( Data Center )通常是指在一個物理空間內實現對數據信息的集中處理、存 儲、傳輸、交換、管理，一般含有計算機設備、服務器設備、網絡設備、通訊設備、存儲設備 等關鍵設備

2、。數據中心的基礎設施 (Data Center Infrastructure)是指為確保數據中心的關鍵設備和裝置能安全、穩定和可靠運行而設計配置的基礎工程，也稱機房工程 (Facility Sit e Engineering) ，數據中心機房工程的建設不僅要為數據中心中的系統設備運營管理和數據 信息安全提供保障環境，還要為工作人員創造健康適宜的工作環境。二數據中心設計的依據和標準目前國內外與數據中心有關的工程建設標準主要有電子計算機機房設計規范( GB501 74-92 )、電信專用房屋設計規范( YD/T5003-2005 )、美國通信工業協會 (TIA) 發 布的 ANSI/TIA-942

3、 2005 ， Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers (數據中心的通信基礎設施標準)，它們是數據中心建設定位、功能指標、設計 技術、施工工藝、驗收標準等的具體技術要求與體現。其中美國通信工業協會 (TIA) 發布的 ANSI/TIA-942 2005 ， Telecommunications Infrastructure Standard for Data Cen ters (數據中心的通信基礎設施標準)是國際上第一部較為全面地以數據中心為對象的技 術規范標準，它為現代的機房工程建設提出了新的設計理念、系統構架與

4、技術指標，并給出了 許多的技術與系統的工程建議與指導。TIA-942 數據中心的通信基礎設施標準是由美國通信工業協會（ TIA ） 委員分會 制定，并由美國國家標準學會（ ANSI ）和美國通信工業協會（ TIA ）于 2005 年 4 月 12 日共同發布，這是該標準的第一版本。該標準所說的數據中心可以是政府或企業自有產權的自 有數據中心，也可以是運營商用于租賃服務的公用數據中心。該標準描述了各類數據中心或計 算機房中，對通信基礎設施的起碼的、最低的要求。三數據中心機房的等級及其分級的依據在國內標準電子計算機機房設計規范（ GB50174-92 ）中主要從機房選址、建筑結 構、機房環境、安全

5、管理及對供電電源質量要求等方面對機房分級，可分為 A （ 容錯型）、 B （ 冗余型 ）、 C（ 基本型 ）三個級別。在美國標準 TIA-942 數據中心的通信基礎設施標準中主要是根據數據中心基礎設施的“可用性（ Availability）”、“穩定性（ Stability）”和“安全性（ Security）”分為四個等級： Tier I， Tier II, Tier III, Tier IV。其中這四個等級可用性的劃分是源于美國標準 The Uptime Institute, Inc.的 Industry Standard Tier Classications Dene Site Infra

6、structure Performance（采用分類等級的方式定義場地基礎設施性能的工業標準），在該標準中，美國The Uptime Institute依據工程需求與實踐，提出了場地基礎設施的分類等級的體系框架，針對數據中心的關鍵設備期望達到“五個九”即 % 的系統應用可用性的需求，提出了要與之相匹配的機房場地基礎設施 （ 電源配電、暖通空 調、以及其他的相關系統 ） 的可用性等級指標。四在 TIA-942 標準中數據中心各等級的特性及要求根據 TIA-942 標準，數據中心機房可分為四級：由“等級 Tier I ”沒有冗余部件組成 的系統（可提供 % 的可用性）到“等級 Tier IV ”有

7、冗余部件（能夠故障容錯）和實現不間 斷維修的系統（可提供 % 的可用性）。根據該標準場地的可用性分類等級框架分成四個層次 等級，下面將介紹該標準中每個等級的特性及其數據中心基礎設施等級的類型、要求和相關特 性：（ 一 ） 等級 Tier I 基本數據中心“等級 I ”的數據中心對來自有計劃和無計劃的運營中斷反映敏感（影響較大）。數據 中心配有計算機電力分配和冷卻，但是它可以或不一定有架高的活動地板，一臺 UPS 或者一 臺發電機。在這些系統上的關鍵的負荷能達到 N 的 100% 。 如果它確實有 UPS 或者發電 機，他們是單個模塊的系統并且有很多單個的故障點。一個年度內場地內基礎設施被完全關

8、閉 停運，是基于進行預防性檢修和修理的需要。緊急狀態下可能需要頻繁地關閉設施。場地內基 礎設施組成器件故障、操作錯誤，以及自然產生地失敗將引起數據中心運營的中斷。等級 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 Tier II 基礎設施部件冗余“等級 II ”的數據中心采用設備部件冗余要比“基本數據中心”有計劃和無計劃的運營 中斷反映稍微要少（影響較小）。場地內有架高的活動地板，一臺UPS 和發電機，動力的能力設計是 N+1 ，全部有條單一的分配線路。關鍵的負荷能達到 N 的 100% 。關鍵線路的維修 和場地內其他基礎設施的維修維護將需要一

9、次處理性關閉中斷。等級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 Tier III 基礎設施同時可維修“等級 III ”的數據中心具有能夠進行任何有計劃的場地基礎設施活動，而又不應使計 算機硬件系統運行中斷的能力。有計劃的活動包括預防性和程序性的維修，修理和替換零部 件，添加或調整部件的容量，部件和系統的測試。對使用冷凍水系統的大型場地來說，這表示 兩套獨立的管路。要有足夠的能力和分配，一定可提供在進行維修或者在其它管路上測試時， 在一條管路上同時帶負荷。無計劃的活動，例如設備基礎設施的零部件，在運行中或者自然的 情況下發生故障，引起數據中

10、心的運行中斷。在一個系統上的關鍵的負荷不超過 N 的 90% 。 當客戶的業務需要得到正當合理的額外保護時，“等級 III ”的場地將被有計劃地設計成可 升級成“等級 IV ”的場地。等級 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，并且同時是可維修的，提供的 % 的可用性。“等級 IV ”的數據中心具有能夠進行任何有計劃的的活動且不會對關鍵的負荷造成中斷 的能力，且有提供場地基礎設施容量及其能力。基礎設施故障容錯的功能性為場地基礎設施的 能力提供至少維持一種最壞的情況，無計劃的故障或者事件將不影響關鍵的負荷。這需要同時 活躍的分配道路，通常在 S+S

11、的雙電源系統配置里。電力系統供應表示為每個有 N+1 冗余的 兩個單獨的 UPS 系統。在一個系統上的涉及的關鍵的負荷不超過 N 的 90% 。 “ 等級 IV ”需要全部計算機硬件有故障容錯的雙電源輸入。嚴格的故障容錯測驗使數據中心具有維持 無計劃故障或者運行錯誤時，不發生計算機機房過程中斷的能力。等級 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，提供的 的可用性。綜上所述，我們可以用以下幾個對照表來總結數據中心的設計依據及其各等級的特性 和要求：1. 數據中心建設相關標準類別級別具體內容國家規范電子計算機機 房設計規范 （ GB50174- 92 ）、電信

12、專 用房屋設計規 范 （ YD/T5003- 2005 ）A （容 錯型 ）、B （冗 余型 ）、C （ 基本型 ）從機房選址、建筑結構、機房環境、安全管 理 及對供電電源質量要求 等方面對機房分 級，分為 A 、 B 、 C 三個級別美國標準ANSI&TIA-942數據中心通訊網絡基礎設施標準Tier I單電源和冷卻分布，沒有冗余的構件，仍受 計劃性和非計劃性活動所帶來的中斷影響， 只可提供 的可用性（基本數據中心）Tier II單電源和冷卻分布，有冗余的構件，可輕微減少計劃性和非計劃性活動所帶來的中斷影美國標準ANSI&TIA-942數據中心通訊網絡基礎設施標準響，只可提供

13、 可用性（冗余設計數據中 心）Tier III多路可用的電源和冷卻分布通道，但平時只 有一路在使用，由冗余的構件，可并行維 護，所有計劃性的基礎設施相關活動不會影 響計算機硬件的正常運行，只可提供 的 可用性（可并行維護數據中心）Tier IV多路可用的電源和冷卻分布通道，有冗余的 構件，并支持容錯能力，只可提供 的可 用性（容錯數據中心）2. 國際行業標準 ANSI&TIA-942 關于數據中心分級的一些主要技術指標項目第一級基本第二級具冗余單元第三級可并行維護第四級容錯數據中心可用性每年由于基礎設施 引起的 IT 服務中 斷時間小時小時小時（ 96 分鐘）小時（ 2 4 分鐘）建筑

14、物類型租用租用，且獨立運獨立運行，其它租戶行，且必且必須都是沒有危險須都是數數據中心或據中心或電信運營商電信 運 營（或自有）商（或自有）供電通路數量僅有一路僅有一路一路主用，一路備用兩路互為熱備供電冗余措施NN+1N+1S+S 或 2(N+1)UPS 電源冗余NN+1N+1S+S 或 2(N+1)發電機容量僅供計算 機及通信 系統設施 的用電及 其動力僅供計算 機及通信 系統設施 的用電及 其動力僅供計算 機及通信 系統 設 施 的用 電 及 其動 力 ， 冗余一臺供大樓內所有負載，冗余一臺根據所安裝 UPS 的容量正確選擇發 電機是是是是發電機燃料供應時間（滿負載運行）8 小 時 （如果

15、UPS 有 8min 的備份時 間可以不 設置）24 小時72 小時96 小時UPS 電池最少滿負 載備份時間（有發 電機應急電源系 統）5min10min15min15min重要負載的自動切設置帶維設置帶維設置帶維設置帶維護換護旁路的護旁路的護旁路的旁路 的 ATSATS ， 一ATS ， 一ATS ， 一，一旦發生旦發生斷旦發生斷旦發生斷斷電， ATS電， ATS電， ATS電， ATS自動切換到自動切換自動切換自動切換發電機供電到發電機到發電機到發 電 機回路供電回路供電回路供電回路負載同步控制器 L無無有有BS動力設備和環境集無無有有中監控系統分類 / 分區供電不是不是不是是關鍵的負荷

16、可用度100 N100 N90 N90 NN 的 100N 的 100N 的 90N 的 90 初始的用電總量20-3040-5040-6050-80（瓦 / 每平方英尺）（典型值）最終的用電總量 （瓦 / 每平方英 尺）（典型值）20-3040-50100-150150+150 以上連續冷卻沒有沒有或許是的場地空間架空中活20%30%80%-90%100%動地板的比率架空活動地板的高度（典型值）12 ”30CM18 ”45CM30 ” -3675 -90CM30 ” - 3675 -90CM地板荷載磅 / 每 平方英尺（典型 值）85100150150并行維護能力沒有沒有有有容錯能力沒有沒有

17、沒有有單點故障很多 + 人很多 + 人有一些 +一個沒有 +為錯誤為錯誤人為錯誤人為錯誤人員配備沒有1 班超過 1 班7*24 小時值班沒有值班1 名值班1 名值班+ 輪班永遠 24 小時值班場地的可用性%注： 1 平方米 平方英尺 ， 1 千克 磅）3. 國際行業標準 ANSI&TIA-942 標準對數據中心選址的技術指標要求內容Tier ITier IITier IIITier IV臨近水災區域沒有要求不能在水災區域不在百年一遇 的水災或至少 離開 50 年一 遇的水災區域至少離開百年一 遇的水災區域 9 1 米91 米臨 近 海 岸 或 內陸河流沒有要求沒有要求不小于 91 米不

18、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. 國際行業標準 ANSI&TIA-942 標準對建筑設計的技術指標要求內容Tier ITier IITier IIITier IV在建筑物內有多個沒有限沒有危險的必須是數據必須是數據中租戶制其他租戶中心或電信運營商心或電信運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房周邊沒有對外的窗戶沒有要求沒有要求是是公共廁所和休息室與計算機房的分離沒有要求沒有要求如果是直接 相鄰，需要 配備水災保 護擋板不能直接相鄰，并配備有水災保護擋板防暴設計的墻、窗戶和門沒有要求沒有要求最小為 Level3最小為 Level35. 國際行業標準 ANSI&TIA-942 標準對通信網絡的技術指標要求內容Tier ITier IIT