数据中心机房基本概念及类型分析
更新时间：2011/7/5
一、数据中心的概念
数据中心(DataCenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理，而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。
关键设备运行所需要的环境因素，如供电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物理基础设施。
二、机房工程（数据中心）的类型及特点
电子机房主要有计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房等。这些机房既有电子机房的共性，也有各自的特点，其所涵盖的内容不同，功能也各异。
（一）计算机机房
计算机机房内放置重要的数据处理设备、存储设备、网络传输设备及机房保障设备。计算机机房的建设应考虑以上设备的正常运行，确保信息数据的安全性以及工作人员身心健康的需要。
大型计算机机房一般由无人区机房、有人区机房组成。无人区机房一般包括小型机机房、服务器机房、存储机房、网络机房、介质存储间、空调设备间、UPS设备间、配电间、图腾机柜间等;有人区机房一般包括总控中心机房、研发机房、测试机房、设备测试间、设备维修存储间、缓冲间、更衣室、休息室等。
中、小型计算机机房可将小型机机房、服务器机房、存储机房等合并为一个主机房。
（二）电信机房
电信机房是每个电信运营商的宝贵资源，合理、有效、充分地利用电信机房，对于设备的运行维护、快速处理设备故障、降低成本、提高企业的核心竞争力等具有十分重要的意义。
电信机房一般是按不同的功能和专业来区分和布局的，通常分为设备机房、配套机房和辅助机房。
设备机房是用于安装某一类通信设备，实现某一种特定通信功能的建筑空间，便于完成相应专业内的操作、维护和生产，一般由传输机房、交换机房、网络机房等组成。配套机房是用于安装保证通信设施正常、安全和稳定运行设备的建筑空间，一般由计费中心、网管监控室、电力电池室、变配电室和油机室等组成。
辅助机房是除通信设施机房以外，保障生产、办公、生活需要的用房，一般由运维办公室、运维值班室、资料室、备品备件库、消防保安室、新风机房、钢瓶间和卫生间等组成。在一般智能建筑中通信机房经常与计算机网络机房合建。
（三）控制机房
随着智能化建筑的发展，为实现对建筑中智能化楼宇设备的控制，必需设立控制机房。控制机房相对于数据机房、电信机房而言，机房面积较小，功能比较单一，对环境要求稍低。但却关系到智能化建筑的安全运行及设备、设施的正常便用。
控制机房包括楼宇智能控制机房、保安监控机房、消防控制室、卫星接收机房、视频会议控制机房等。这些控制机房的共同特点是机房内均有操作人员工作，在保证电子设备运行的同时还要保证操作人员的身体需要。根据设备及操作的要求，这些控制机房也有其相应的特点。
(1)楼宇智能控制机房。主要用于安放楼宇智能控制的主机及控制设备，对智能建筑内的公共照明、空调系统、电梯及建筑内的风、水、电等机电设备进行实时监控，以确保智能建筑的安全运行。
(2)保安监控机房。内设监控主机及终端显示设备，对建筑各出入口、车库、走道、电梯轿箱等处进行视频监控、防盗报警等。
(3)消防控制室。是火灾自动报警和联动系统的控制中心，也是火灾时灭火指挥和信息中心，具有十分重要的地位和作用。《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》等对消防监控机房的设置范围、位置、建筑耐火性能都作了明确规定，并对其主要功能提出原则性要求。
(4)卫星接收机房。主要用于安放卫星接收机、调制解调器、混合器、放大器、有线光缆接入设备、各频段接受显示器等。卫星接收机房一般是位于建筑顶层，有利于卫星电视信号的传输。
(5)视频会议控制机房。主要用于安放视频会议主控单元(MCU)、调音台、音响扩声系统、信号传输设备、控制台设备、信号源机柜等。但由于一般的视频会议控制机房面积较小，在设备布置时应根据房间的具体情况灵活布置。
（四）屏蔽机房
为了有效地防止电磁干扰式噪声、辐射对电子设备和测量仪器的影响，并严防电子信号泄漏从而威胁到机密信息的安全，国家机关、军队、公安、银行、铁路等单位需要建立屏蔽机房。有保密要求的数据机房应建设屏蔽机房，确保数据在处理过程中，其信号不泄漏，从而满足数据保密的要求。一些对抗电磁干扰要求较高的环境，如通信设备的测试试验室等场所，需要建设屏蔽机房，以防止外界电磁信号的干扰。有强电磁干扰设备的机房应进行相应的电磁屏蔽处理，以避免干扰临近机房设备的正常还行。
三、机房建设工程的发展
核心机房技术在20世纪80年代开始建立雏形，在21世纪得到了快速发展，这是由于IT技术的快速发展。IT技术不断创新与革命，新材料、电力电子、制冷技术等基础学科研究也取得了突破性进展，使机房技术在结构布局、供配电、制冷、监控管理等方面产生了巨大变化。伴随着计算机的产生，机房也应运而生。计算机技术的不断发展，与之配套的机房也迅速发展，现已形成了一定规模的机房及相关产业。
在20世纪80年代初期，我国开始着手制定机房建设方面的国家标准。1982年我国颁布了GB2887一1982《计算站场地技术要求》汇统一了机房建设的各项指标，使机房建设从此有了统一的标准。
在此期间随着UPS、机房专用空调等保障设备的引进，监控设备、消防报警及灭火设备在机房中的使用，从硬件上为机房建设提供了系统的保证。计算机机房一般处于单个机房运行的状态，即在机房内其处理、存储的能力都比较强，但在不同地区的机房之间数据交换却出现了一些问题。这样各个行业及部门均在各处大量建设本地机房来处理、存储本地数据以提高使用效率。
随着网络建设的飞速发展，使大量数据的传输成为可能，各个机房之间数据传输顺畅，但随之而来的新问题是分散在各地大量的中小机房的稳定性及数据的安全性又出现了隐患。因此，在各个行业及部门均开始建设大规模的数据中心机房，对数据的处理、存储进行集中，以提高稳定性并有效降低了运行及维护成本。各个数据中心机房采用高速网络相连通，使各个数据中心机房形成一个强大的机房群，进一步提高了机房的可靠性及设备的使用效能，并使建设统一的冗灾备份成为可能。
现在的机房建设已成为一个由多个专业组成的系统工程，它包括了智能建设工程的各个专业，主要包括:装饰系统；电气系统;接地及防雷系统;空调通风系统;火灾自动报警及自动灭火系统;PDU配电系统;屏蔽工程;综合布线系统;安全防范系统;设备及环境监控系统;大屏幕显示系统;KVM系统;多媒体会议系统;背景音乐及广播系统;总控中心系统(ECC)等。由于机房建设涵盖了智能建筑工程的各个专业。
四、现在机房建设中存在的常见问题
随着机房的不断发展，机房建设的一些问题也逐渐显露出来。
(1)机房建设概念上存在各种问题。有人将机房建设归结为机房装修工程，认为机房建设就是装修工程;也有人将机房建设归属到大楼弱电工程的一个分支专业。这些问题的存在导致无法抓住机房建设的重点，而将机房建设引人误区。机房工程是多专业、多学科、技术含量高的综合工程，在智能建筑工程中处于核心的位置。因此，必须明确机房工程的重要性才能做好机房建设。
(2)机房各系统的均衡问题。机房工程是一个系统工程，是由多个系统协同工作来实现的。但有的用户无限制地抬高某一系统的可靠性，而忽视了机房整体性能的平衡问题，最终导致机房因其他系统的薄弱而出现问题，导致影响机房系统的稳定运行。所以不能过分强调某一系统的可靠性，而无限度地抬高整个机房建设的费用。
(3)机房的通用性问题。在机房规划初期，计算机及其他设备还没有确定，如果不认真作好用户需求分析，只根据经验进行组建，那么所进行的规划设计往往带有一定的盲目性，无法针对功能需求、设备数量进行相关设计，容易造成难以弥补的缺憾。这样通常导致机房建成后不久就要进行机房改造来满足新增设备的需要。
鉴于以上这些问题的存在，机房建设者不仅要有正确的机房建设理念，也要有一定的可扩展性。
五、评价机房建设的几个重要的因素的
(1)机房的性能和能耗比将成为机房评估的一个重要指标。随着节能意识的加强，各种节能措施将被实施，如高效率UPS(尤其在负载率的运行状态)、围护结构的绝热处理、低传热系数玻璃的采用等。另外，针对目前采用的房间内开放式制冷模式的"冷库式"机房，在有些应用场合将被采用房间内密闭空间的封闭式制冷模式的"冰箱式"机房所替代，用以减少或消除围护结构的能耗、提高制冷效率。
(2)"机架(机柜)就是机房"的概念将被接受。这是从"IT微环境"或机柜是模块化的机房环境这方面考虑机房的作用，井以此为出发点来规划、设计机房的模式。设计思路上“选址--布局--机房设备(指UPS、空调等)摆放--机柜摆放”的设计逻辑将完全逆转。
(3)"一体化机房"或"整体机房"概念将被实施。标准化的、定制化的、预生产的、组件式(或称积木式)的、整体设计的机房构建(或称"搭建")模式将越来越普及，尤其是针对中小型机房用户。
六、未来机房数据中心备受关注的几个方面
（一）机房供配电方面
(1)由备用供电系统向不停电供电系统发展。柴油发电机将起到更重要的作用。同时，机房的配电系统将成为ups之后的另一个关注点。
(2)UPS供配电系统的标准化、模块化设计将普遍被采用，以降低MTTR(平均修复时间)、提高可用性、扩展性、设备安装施工质量，并可降低生产和销售成本。
(3)机柜级配电的管理将受到重视。这是目前供配电系统"端到端"路径中最薄弱的一环。同时，机柜配电设备PDU的管理(如负载率管理)，也是影响IT设备扩展性的重要障碍。
(4)直流供电系统有可能被提出并进行研究。随着新出现的CPU工作电压的不断降低，抗干扰能力在不断下降，交流供电系统中的谐波问题、地线噪声问题带来的影响越来越严重。直流供配电系统可能将成为一种被迫的选择。
（二）空气调节方面
(1)冷却系统布局的变化。由机房作为制冷系统的模式向机柜或机柜群作为制冷系统的模式变化。"冰箱式"机房是"机柜群"模式的表现，机柜级空调机则是"机柜"模式的表现。对于功率密度更大的IT设备，甚至出现"机柜U"级制冷系统和"服务器"级制冷系统。
(2)"机房气象学"概念的出现。机架式时代的全面到来，便机房内气候出现明显而剧烈的局部差异性，"机房环境"己不能表述IT设备个体的环境，着眼于机柜、甚至着眼于机柜"U"空间的"IT微环境"或"机房气象"才能真正描述IT设备的工作环境。
(3)节能型制冷技术将得到开发和应用。例如，在冬季使用的、利用室外空气作为冷源的热交换设备，以及与楼宇空调系统共用(可提高效率)的制冷设备等。
（三）机房监控管理方面
(1)IT设备的控管向集中化发展。机房内各种服务器设备，由于KVM(键盘显示器鼠标切换器)的出现，改变了基于单机的设备管理模式。基于IP的、Intemet的、IPMI(智能平台管理接口)的能够管理不同平台的远程集中管理模式逐渐普遍被采用。
(2)机房设备的监控管理向网络化、标准化发展。各机房设备厂商使用各自通信协议的局面将被改变，串口将被网口取代，所有设备基于IP进行管理。
(3)机房设备的控制功能将加强。机房设备监控系统的控制功能不再局限于设备开关机和对参数的设置，还可以针对机房环境、IT微环境的自动控制。例如，根据服务器的运算量，实时调节制冷系统的风量或空气温度，或当操作人员进入机房时自动开启部分照明系统等。
(4)管理终端的变化。随着无线移动通信技术的发展，为了满足管理的实时性要求，移动PDA等将成为管理员最"顺手"的管理终端。随着３Ｇ时代的来临，远程监控将得到更大的应用。
七、现代机房的发展趋势
计算机技术在不断发展，机房作为计算机安全、稳定运行的平台，也在随之发展，主要
有以下几方面趋势。
(一)智能机房概念的引入让机房建设上了一个新台阶随着网络、通信和计算机系统的大规模应用和发展，作为其核心的各种机房的重要性越来越突出。机房的动力、环境设备，如配电、不间断电源、空调、消防、监控、防盗报警等子系统，必须时刻保证能够提供系统正常运行所需的环境。一旦动力、环境设备出现故障，或故障不能及时处理，就会影响到整个系统的运行，甚至损坏机房中的硬件设备，造成严重的后果。若金融、电力、通信等重要部门出现机房故障，将造成的不可估量的经济损失和社会影响，因此许多机房不得不采取24h专人值班，定时巡查环境设备的措施。但是，这样仍然存在着耗费人力资源、人长时间重复劳动易于疲劳和疏忽、巡查人员专业技能水平不足以排除故障和整个机房动力、环境设备监控管理工作不科学和不规范等问题。针对这些问题，在机房建设中引入了智能机房集成管理系统，利用先进的计算机技术、控制技术和通信技术，将整个机房的各种动力、环境设备子系统集成到一个统一的监控和管理平台上，通过一个统一的简单易用的图形用户界面，维护人员可以随时随地监控机房的任何一个设备，获取所需的实时和历史信息，进行高效的全局事件管理。该系统为机房维护人员提供了先进的管理手段、实时的管理信息和丰富的历史记录，可以提高对机房系统设备的管理水平，实现科学管理，同时也节省了人力，减轻了维护人员的劳动强度，提高了对突发事件的快速反应能力，减少了事故带来的危害和损失，从而使机房管理步人了一个新的境界，也为机房无人管理创造了条件。
(二)机房结构布置发生变化，将操作人员与计算机设备分开
在KVM系统出现以前，部分计算机设备必须在机房内对其进行维护。由于机房内设备运行的需要，一般采用地板下送风，且室内温度较低，长期在这种环境中工作致使不少操作人员的身体健康受到严重威胁。另外，由于机房内经常有人员活动和机房外门的频繁开启，机房内的环境也难以保证。在KVM系统出现后，操作人员在操作室就可以对计算机设备进行全面的维护，不必再迸人机房内。这样在机房内可以采用下送风的机房专用空调系统，在操作室内使用适合有人环境的舒适性空调系统，既保证了设备运行的需要，也保证了操作人员的身体健康，同时也保证了机房内的环境。随着KVM系统和机房智能机房集成管理系统的使用，现在许多大型机房划分为有人区和无人区。
(三)顺应时代发展的需要，逐步建设绿色环保的节能机房
机房内有许多计算机设备及环境保障设备(如UPS电源、机房专用空调等)，这些设备使机房成为耗能大户。随着各系统技术的不断发展，越来越多的机房建设使用了节能设备和新的节能技术，如采用高效能的UPS电源系统、低能耗的机房专用空调系统和机房智能照明系统，降低了机房的能耗。另外，洁净消防灭火系统也使机房在使用中减少了对环境的危害。
(四)适应计算机设备的不断发展，增加机房的灵活性
为了方便计算设备的更新、扩展和升级，在机房建设时需适当考虑各系统为设备发展留有一定的冗余和预留，减少因机房改造而带来的系统停机时间。
