數據中心

歐洲核子研究組織（CERN）的數據中心

數據中心（英語：Data center），指用於安置電腦系統及相關部件的設施，例如電信和儲存系統。一般它包含冗餘和備用電源供應，冗餘資料通訊連接，環境控制（例如空調、滅火器）和各種安全裝置。大型數據中心消耗的電約與一個小城鎮工業業務規模一樣多。

歷史

數據中心是全球協同運作的特定裝置網絡，用來在網絡基礎設施上載遞、加速、展示、計算、儲存資料資訊。

數據中心在早期巨大房間內的計算產業中是有根源的。早期的電腦系統操作和維護都複雜，需要一個特殊的環境來操作。連接所有的組件需要很多電纜，進而產生供應和組織的方法，例如標準支架來安放裝置，提高的地板，以及電纜盤子（被安裝在頭頂上或升高的地板下）。同樣，舊的電腦需要大量的電源，不得不被冷卻以防止過熱。安全非常重要－電腦非常的貴，並且常常被用於軍事目的。控制電腦房間訪問權限的基本設計方針因此出現。

在繁榮的微型電腦行業，尤其是在20世紀80年代，電腦開始四處發展，在很多案例中很少有或沒有操作需求。然而，隨着資訊科技（IT）的發展，操作開始變得複雜，公司漸漸地認識到需要控制IT資源。隨着客戶端－伺服器計算的出現，在20世紀90年代，微型機（被稱為servers）開始在舊電腦房間中尋找他們的位置。便宜網絡裝置的可用性，外加網絡電纜的新標準，使得在公司內的一個房間中使用分層設計來放置伺服器的可能，在這個時刻被公認並不斷流行開來。

數據中心的繁榮在互聯網泡沫中來臨了。公司需要快速的網絡連接，以及不斷的部署系統並出現在網絡上。安裝這種裝置對於許多小公司是不可行的。許多公司開始建立非常大的裝置，被稱為Internet數據中心（IDCs），它提供了商業上的系統部署和操作的解決方案。新技術和實踐被設計用來處理測量和如此巨大測量操作的操作需求。

從2007年起，數據中心設計、構建和運作是一個眾所周知的學科。它的標準文件來自於可信任的專家組，如電訊產業聯合會，詳細說明數據中心設計的需求。眾所周知數據中心可用性的操作韻律學能夠用來評估商業中斷的影響。有許多開發在操作實踐中被完成，並且設計了友好環境的數據中心。

現代數據中心的需求

機架式伺服器構成的機房

電訊行業協會制定了數據中心電信基礎設施標準，規定了數據中心和電腦機房基礎設施（包括單用戶企業數據中心和多用戶網絡數據中心）的最低要求，本文件中提出的拓撲結構適用於任何規模的數據中心。

Telcordia GR-3160（NEBS對電信數據中心裝置和空間的要求）提供了電信網絡內的數據中心空間的指導方針，以及在這些空間中被安裝裝置的環境要求——這些標準是由Telcordia和行業代表共同制定。其可應用於容納資料處理或資訊科技(IT)裝置的數據中心空間。該裝置可用於:

• 經營、管理運營商電信網絡
• 直接為運營商客戶提供基於數據中心的應用
• 為第三方提供寄存應用程式，向其客戶提供服務
• 提供以上類似數據中心應用程式的組合

數據中心分類

在 TIA-942:Data Center Standards Overview 中描述了數據中心基礎架構的等級分類。依據對資訊容錯的裝置和網絡設計，從最簡易無容錯設計的第一階 (Tier1)，單一網絡而個別裝置有容錯組態的第二級，雙重網絡備用但只單一運行的第三級，到完全重疊容錯、多重網絡同時運行的第四階 (Tier 4)。目前新的大型數據中心都是第四階，以完全的重疊網絡設計並且劃分安全區域，並且提供足夠的備份和備載容量以確保數據中心的不中斷安全運行。

另外在 ANSI/BICSI 002-2014 (Data Center Design and Implementation Best Practices) 中, 以數據中心的可靠性和可用性 (Reliability and Availability) 分成第0級到第4級。

不同類別的數據中心會有不同的設計考量，從地點的選擇開始，到外部電力運載需求、物理佈局、冷卻系統 (空調) 的考量、內部供電系統的設計、防火防震自然災害、以及安全防護等等的設計都需要在開始建設數據中心前就考慮決定好。

物理佈局

一個數據中心佔用一幢大樓的一個房間，一層或多層，甚至整棟大樓。大部份的裝置常常放在具有19英寸的隔層的機架中。這些機架成排放置，形成一個走廊。這允許人們從前面或後面訪問隔層。伺服器從1U的伺服器到獨立筒倉的儲存裝置在尺寸上有很大的不同，儲存裝置要佔掉很多塊地磚。一些裝置，像大型電腦和儲存裝置常常像他們的機架那麼大，並被放在他們的旁邊。非常大的數據中心可以使用集裝箱來放置，每個集裝箱可以放置1000或者更多的伺服器；當有維修或升級需要的時候，整個集裝箱會被替換而不是維修單個的伺服器。本地編譯的代碼可以控制最小的上升限度。

數據中心的物理環境是嚴格受控的：

空調

• 空調控制數據中心的溫度和濕度。ASHRAE's「資料處理環境的熱量指導」建議溫度在18-27 °C並且濕度在60％以下，以數據中心最佳條件17 °C作為最大上限。電源會加熱數據中心里的空氣。除非熱量被移走否則溫度會持續上升，導致電源裝置故障。通過控制空氣溫度，伺服器組件在擱板層保持着製造商說明的溫度/濕度範圍。空調系統通過冷卻來回的在露點以下的空間空氣，幫助控制濕度。太濕的話水開始在內部組件上濃縮。假使空氣乾燥，輔助潮濕系統會增加水蒸氣，如果濕度太低，將導致靜電放電問題，那將損壞組件。地下的數據中心比起常規的設計，能夠花費更少而保持電腦裝置冷卻。
• 現代數據中心試圖使用節約裝置冷卻，在那裏他們使用外界空氣來保證數據中心冷卻。華盛頓州有幾個數據中心一年11個月使用外部空氣冷卻所有的伺服器。沒有使用冷卻機或空調，節省了數百萬電費。

供電

在大型數據中心的一組電池，用來提供電力，直到柴油發電機可以啟動。

• 備份電源由一個或多個不間斷電源供應和、或者柴油機或燃氣發電機組成。
• 為了防止單一故障點，所有的電系統元素，包括備份系統，都典型的完全複製，並且關鍵伺服器連接兩個電源（"A-Side" and "B-Side"）區域。這種安排常常用於完成系統的N＋1冗餘。靜態電閘有時被用於在電源故障事件中保證瞬時轉換一個到另一個。

• 數據中心典型地使用升高60 cm（2英尺） 的地面，抽取式的方塊磚。現在的趨勢是80—100 cm（31—39英寸），空閒區域的增加是為了更好的保證空氣流通。這種供應是為了空氣在地下充分流通，作為條件系統的一部分，也是為電力電纜提供空間。在現代數據中心的資料電纜典型是使用架空電纜。但是有些出於安全原因還是將他們置與地板下，並且有必要增加在架子上的冷卻系統。更小/更少花費的數據中心沒有升高地面而是使用相反的靜態地磚在地面上。電腦電纜常常放置在走廊中，以保證最大化的氣流效率。

防火

FM200滅火系統儲罐。

• 數據中心的一個特徵是消防系統，包含被動的和主動的設計元素，以及在業務中防火程式的執行。煙檢測器都會被安裝，它可以在有火焰之前檢測到燜燒產生的煙的源點，而發出警報。這允許調查，中斷電源，並使得能夠在火災變大之前，讓人使用滅火器滅火。一個自動噴水滅火系統常常被用來控制火勢發展為大範圍的火災。和噴水滅火系統相比，清除事件滅火氣體系統有時被安裝用於早期火災。被動的消防保護元素包括在數據中心周圍的防火牆，所以大火能夠在大火保護系統失敗或沒有安裝的情況下較容易地控制在一定的範圍內。

保安

• 物理安全在數據中心里也表演了一個大角色。物理的訪問地點常常限制於被選擇的人員，包含安全控制系統。影片監視和永久保安員常常被用於大型的數據中心或者包含機密資訊的數據中心。

流動數據中心

IBM的Portable Modular Data Center.

現時網上商貿、搜尋、雲端運算公司需要快速部署數據中心，又或災難恢復運用，因此廠商開發了流動數據中心（英語：Portable Data Center）解決方案，將伺服器等裝置裝入貨櫃，而能夠快速搬運數據中心並在短時間內安裝操作。

生產流動數據中心的廠商和產品包括：

• Google的Google Modular Data Center、
• 太陽電腦的Sun Modular Datacenter 、
• IBM的Portable Modular Data Center
• 思科系統的Containerized Data Center
• HP的Performance Optimized Datacenter
• 華為的Container Data Center Solution
• 亞馬遜公司的AWS Snowmobile

應用

一個數據中心的主要目的是執行應用來處理商業和運作的組織的資料。這樣的系統屬於並由組織內部開發，或者從企業軟件供應商那裏買。像通用應用有ERP和CRM系統。

一個數據中心也許只關注於操作體系結構，或者也提供其他的服務。常常這些應用由多個主機構成，每個主機執行一個單一的構件。通常這種構件是資料庫，檔案伺服器，應用伺服器，中介軟體以及其他的各種各樣的東西。

數據中心也常常用於非工作站點的備份。公司也許預定被數據中心提供的服務。這常常聯合備份磁帶使用。備份能夠將伺服器本地的東西放在磁帶上，然而，磁帶存放場所也易受火災和洪水的安全威脅。較大的公司也許傳送他們的備份到非工作場所。這個通過回投而能夠被數據中心完成。加密的備份能夠通過Internet傳送到另一個數據中心，安全儲存起來。

參見

• 伺服器農場