数据中心是干什么的？一文彻底让你了解什么是数据中心？

数据中心是干什么的？一文彻底让你了解什么是数据中心？

数据中心是数字时代的重要基础设施，承载着海量数据的存储和计算任务。本文将从数据中心的基本概念、组成结构到建设过程，为您全面解析这一现代科技的核心设施。

一、数据中心的基本概念

数据中心的定义：什么是数据中心？

数据中心，现场通常指互联网数据中心，英文缩写是IDC，也就是Internet Data Center。数据中心是一种物理设施，可以占用一个房间、一座建筑物或多座建筑物。数据中心容纳了大量的计算机和数据通信设备，设有冷却、安全、运维等支持系统。简单来说，数据中心就是一个超大号的机房。

数据中心的发展历程（早期阶段）

上世纪60年代的时候，人类还处于大型机时代。那时，为了存放计算机系统、存储系统和电力设备，人们修建了专门的机房，并将其称为“服务器农场“（ Server farm） 。

数据中心的发展历程（快速发展）

到了90年代，随着互联网的诞生和蓬勃发展，很多公司开始推行信息化。他们建设自己的网站，还搭建了大量的邮件、FTP、OA办公自动化等服务器。有些公司将服务器放在企业内部的机房。也有些公司，将服务器“托管”在运营商机房，租用运营商的场地、电力、网络带宽，让对方代为管理和维护。于是，数据中心的概念开始逐渐形成。1996年，美国公司Exodus （专门从事机房设施建设和带宽服务）最早提出了 “IDC”这个叫法。

数据中心的发展历程（主机托管）

20世纪90年代末，虚拟机时代到来，为数据中心的演进打下了基础。托管服务从主机托管变成网站托管、业务托管，出现了虚拟主机服务。除了网站之外，还出现了数据存储空间租用等多样化的服务。这就是IDC数据中心的第二个阶段。

数据中心的发展历程（云计算）

到了21世纪初，亚马逊、谷歌等公司提出了云计算。数据中心，进入了第三个阶段（云计算阶段）。

数据中心的类别

• 通用数据中心（服务于互联网用户和政企用户）
• 智算数据中心（服务于AI人工智能计算为主）
• 超算数据中心（服务于科学研究，例如能源、航天、核物理）

数据中心的服务提供商

第一类：电信运营商，也就是中国移动、中国电信和中国联通。
第二类：云计算服务商，例如阿里、腾讯、华为等。
第三类：专业从事数据中心的第三方服务商，例如万国数据、世纪互联、海新网、宝信软件、中金数据、奥飞数据、数据港等。

第三方数据中心的分类（按销售方式）

• 零售型数据中心：面向中小型互联网公司、一般企业等客户，提供相对标准化的服务器托管服务及网络带宽服务。
• 批发型数据中心：面向大型互联网公司、云计算厂商或电信运营商，提供定制化的服务，一般以模块为最小出租单位。

数据中心的级别

数据中心机房设施功能分类的主要依据是可用性；包含了对建筑结构、安全性、电气、制冷、接地、防火等不同的要求；按国家标准《数据中心设计规范》GB50174，分为A、B、C三级，A级最高；按TIA-942《数据中心通信基础设施标准》分为T1、T2、T3、T4四级，T4最高；

• T1数据中心基础设施：最基本的数据中心，提供99.671%的可用性；
• T2数据中心基础设施：部件冗余，可提供99.741%的可用性；
• T3数据中心基础设施：可在线维修，系统的可用性可达到99.982%；
• T4数据中心基础设施：故障容错，可提供99.995%的可用性；

数据中心的价值

数据中心是数字时代重要的信息化基础实施，是算力的重要载体，直接决定了国家的数字竞争力。在”东数西算“战略的带动下，国内数据中心将迎来又一波发展热潮。根据数据统计，2022年我中心业务市场规模将达到3200.5亿元，年均复合增长率高达27.0%。2025年，国内数据中心IT投资规模有望达到7070.9乙元。

数据中心的发展趋势

• 集群化：建设规模越来越大，且逐渐以国家整体布局为中心，围绕“东数西算”关键枢纽建设。
• 绿色化：降低数据中心的能耗，提升能效比，关停高能耗、低利用率的数据中心；余热回收技术加速发展。
• 智能化：AI技术将广泛应用在数据中心的建设和运维中。

二、数据中心的组成

数据中心的设备

数据中心的主要区域

• 主设备区：包括服务器机房、存储机房、通信机房等功能区域；
• 辅助区：包括进线间、测试机房、总控中心、消防和安防控制室、拆包区、备件室、打印室、维修室等区域；
• 支持区：包括变配电室、柴油发电机房、UPS/电池机房、空调机房、动力机房、消防设施用房等；
• 行政管理区：包括办公室、运维室、门厅、值班室、更衣间等。

机架（机柜）

• 标准机架的高度尺寸通常是42U。U是一种表示服务器外部尺寸的单位，是unit的缩略语，1U等于4.445cm。
• 机架KS： 600mm或800mm。机器深度：600mm、 800mm、 900mm、 1000mm、 1200mm等。
• 通常来说，IT设备（服务器）机架的深度更深（1100mm或1200mm） ，而通信设备的深度会浅一些 （ 600mm） 。

服务器

• 指令集：x86架构、非x6架构；
• 形态：塔式、刀片式、机架式......
• 算力芯片：CPU、GPU、FPGA、ASIC......

存储设备

• 内置存储、外挂存储
• HDD机械硬盘、SSD固态硬盘
• NAS、DAS、 FAS、 SAN

通信设备

• 设备：路由器、交换机、防火墙等。
• 线缆：网线、光纤、同轴电缆等。
• 配件：配线架（ODF、DDF） 、绕纤盘、走线架等。

供配电

1、数据中心供配电系统设计应包括：

• 配变电系统：10kV~20kV配电柜、变压器、0.4kV配电柜等；
• 备用电源系统：10kV柴油发电机组、0.4kV柴油发电机组、发电机组并机柜等；
• 不间断电源系统：交流不间断电源、直流不间断电源、输入配电柜（屏）、输出配电柜、蓄电池组等。

2、数据中心的配电架构：

• 第一层：接入层配电，是由高低压配电柜、变压器、柴油发电机组成数据中心总配电系统；
• 第二层：机房配电，是由低压配电柜和UPS、UPS配电柜和精密空调柜等组成；
• 第三层：机柜配电，也被称之为未端配电系统，该部分由列头柜或机房专用母线系统、PDU电力适配器、工业连接器及服务器自锁电源线组成。

3、供配电示例：

• 设备电源类型：直流电（-48V） 、交流电（ 220V） 。
• 供电：市电（10kV） 、柴油发电机组、UPS （ Uninterruptible Power Supply，不间断电源）。
• 能源：化石能源（煤炭、石油、天然气）占比减少，绿色能源（海洋能、太阳能、风能、氢能、生物能、地热能、水能、核能、潮汐能）占比增加。

散热制冷

房间级传统制冷方式；机柜池级、排级和机柜级等近端制冷方式。气流路径明显缩短，散热效率很高。风冷：使用空气作为冷媒，为发热部件散热。液冷：使用液体作为冷媒，为发热部件散热。

• 浸没式，也叫直接式，是将主设备里发热量大的元器件，全部浸入冷却液中，进行散热。
• 冷板式，也称间接式，是将主要散热部件与一块金属板贴合，然后金属板里有冷媒液体流动，把热量带走。
• 喷淋式，通过喷淋的方式，将冷却液覆盖在服务器的散热元件上，带走服务器的热量。

新建数据中心，PUE应该尽量在1.2以下。

散热制冷（风冷、液冷对比示例）

按照赛迪顾问的相关数据测算，液冷渗透率预计在2025年达到20%。新技术：氟泵变频技术、热管多联技术、间接蒸发冷却机组（AHU—体化机组）、AI运维等。预计到 2025年，全国数据中心用电量达到1200亿度，全国雌中心由二氧化碳排放总量预计将达到10000万吨，约占全国排放总量的1.23%。

管理监控

数据中心还有一些和管理运维有关的设备设施，例如动环监控系统、楼宇自动控制系统、消防系统等。

• 动环监控：动力和环境监控，实时监测和管理数据中心运行状态的。
• 这些年，在传统动环监控系统的基础上，开始演进出了DCIM。
• DCIM：Data Center Infrastructure Management，是知名咨询公司Garter提出来的。它的管理范围更为全面，采用工具监控、管理和控制数据中心的所有IT主设备以及配套基础设施。

管理监控（运维平台）

数据中心的产业链企业（配套设备）

• 供配电：维谛、艾默生、山特、施耐德、伊顿、科华、科士达、易事特和卧龙电驱等；
• 液冷（方案）：高澜股份、英维克、维谛技术、网宿科技、Coolit、Asetek、Dynatron、 K-computer等；
• 液冷（服务器）：华为、曙光数创、神威蓝光、浪潮信息、新华三、戴尔、惠普、思科、SGI、BULL Gray、富士康、超微、Nortech、Iceotop 等；
• 空调：英维克、申菱环境、佳力图、依米康和黑牡丹等。

三、数据中心的建设过程

数据中心的建设流程

数据中心的部署方式

1、两地三中心

生产数据中心、同城灾备中心、异地灾备中心；这种模式下，两个城市的三个数据中心互联互通；如果一个数据中心发生故障或灾难，其他数据中心可以正常运行并对关健业务或全部业务实现接管。

2、异地多活

在多个地点建设多个数据中心，数据能够在三个及以上的数据中心之间进行双向同步；这是一种高可用部署架构，抗风险能力极强。

数据中心的常见施工步骤

数据中心的施工模式

1、PPP

Public-Private-Partnership （政府和社会资本合作），政府采取竞争性方式选择具有投资、运营管理能力的社会资本，双方按照平等协商原则订立合同，由社会资本提供公共服务，政府依据公共服务绩效评价结果向社会资本支付对价。

2、BOT

Build-Operation-Transfer （建设-经营-转让），是私营企业参与基础设施建设，向社会提供公共服务的一种方式。

3、EPC

Engineering-Procurement-Construction，就是“设计-采购-施工”。是一种总承包模式，业主将建设工程发包给总承包单位，由总承包单位承揽整个建设工程的设计、采两、施工，并对所承包的建设工程的质量、安全、工期、造价等全面负责。最终，总承包单位向建设单位提交一个符合合同约定、满足使用功能、具备使用条件，并经竣工验收合格的建设工程。

4、代建模式

业主招标找一个专业的代建单位，负责项目的投资管理和建设施工。建成后，交给业主，业主支付一定的比例的管理费用。

参考文献：

《数据中心建设一般流程及行业标准要求》，搜狐网；
《如何采用EPC模式实现快速交付》，IDC圈；
《我国IDC发展迎来新高潮,EPC模式让建设更高效》，蓝汛；
《数据中心产业图谱研究报告》，信通院；
《数据中心能源白皮书》，华为；
《数据中心专题报告》，东莞证券；
《中国数据中心产业发展白皮书》，中国通服数字基建产业研究院；
《数据中心智能化运维发展研究报告》，信通院；