数据中心 :全球协作的特定设备网络

更新时间:2023-11-09 13:24

数据中心(Data center)是存储计算机及其相关硬件设备的物理位置,是承载IT基础架构的实体房间、建筑或设施。它包含IT系统所需的计算基础设施,例如服务器、数据存储驱动器和网络设备。根据所有性质或服务对象不同,数据中心可以分为企业(本地)数据中心、托管数据中心、云数据中心、边缘数据中心等类别。

数据中心是互联网基础设施,它被广泛的运用到工业、民生、政务等人们生活的各个领域。据相关数据统计,2020 年全球数据中心行业市场规模达到了914 亿美元。在未来的发展中,数据中心的受众会更多。

组成架构

服务器:数据中心的服务器可采用机架式或刀片式服务器。刀片式服务器因只有内存、CPU、集成网络控制器与一些内置存储驱动器,其相比机架式服务器占用内存更少,性能更优。

存储系统:可通过硬盘驱动器和固态驱动器将数据以数据块的形式存储,或者通过网络附属存储(NAS)以文件的方式传递数据。

网络基础设施:数据中心的网络基础设施包括电缆、交换机、路由器和防火墙等,通过这些设施可以将数据中心的组件连接到为一个整体,供最终用户使用。有关数据显示,如IT设备和制冷系统都是相当耗电的,其占数据数据中心整体耗电的80%。

其他基础设施:电源子系统、不间断电源(UPS)、备用发电机通风降温设备、灭火系统、建筑安全系统 。

数据中心的类型

按作用分类

托管数据中心:可从其租用相关数据中心所需设备。

企业数据中心:是指完全由企业所拥有的数据中心,用于处理内部数据与托管相关应用程序。企业一般还会对数据中心进行层级划分,一般分为了四层。

云计算服务中心:第三方虚拟中心云服务平台,可以使用特定的服务,以及租用数据中心相关设备。

边缘数据中心:其目的是尽可能靠近用户的较小数据中心,当没有大型数据中心时,可通过多个较小的数据中心,来减少延迟和滞后。

微型数据中心:极致化的边缘数据中心,可以小到在特定区域处理的数据。

按规模与等级划分

中小型:(n<3000)n为标准机架数量。

大型或超大型:大型(3000≤n<10000)和超大型(n≥10000)。

按可用性划分

根据《GB50147-2017数据中心设计规范》数据中心可分为A级、B级和C级。业内也常按TIA-942标准将数据中心分为T1、T2、T3和 T4。

发展历史

最早的数据中心出现在1940 年初期,当时的计算机系统需要许多大型组件,且运行这些组件需耗费大量电力。随着计算机硬件技术的发展创新,数据中心降低了计算机的尺寸和功率要求,但IT 系统复杂程度更甚。 

现代的数据中心被电信行业协会(TIA)制定了四个基本标准。Uptime Institute也对数据中心的四个层级提出了基本标准要求,其认为数据中心的第一层需包含用于停电和用电高峰的不间断电源(UPS)、IT 系统的物理区域、全天候运行的专用冷却设备与备用发电机;第二层基础设施需包含引擎、发电机、冷水机、泵;第三层则需提供更大的数据冗余空间,保证在在系统开机的状态下能够进行设备维护与更换,并保证数据中心每年停机时长不超过1.6 小时;第 4 层需达到完全容错能力,并保证每年停机时间不超过23分钟。

以前数据中心机房普遍采用房间级空调,但随着机架式、刀片式服务器在机房广泛投入使用,单机柜的发热量都大幅度上升。传统的房级空调已经不能解决该问题了,行级空调、背板空调应运而生。这种新型空调末端更贴近发热源,能很好的解决了高密度,局部热点的问题。同时还能节约风机能耗。由于风冷散热始终具有局限性。于是,现代数据中心引进了更先进的液冷与自然冷却技术。

故障与处理

常见故障

数据中心网络通讯常见故障主要分为两类:硬件故障和系统故障。

数据中心是由许多的计算机硬件组成,硬件出现问题,会导致其部分功能无法正常运作。

由于计算机网络主要采用了模块化、层次化、扁平化的设计思路与虚拟化的分割管理技术,避免了“关键节点”的产生。只要故障不超出一定比例,只出现在个别或某几个单元中,就不会影响整体数据中心的运行。

故障处理

数据中心的构件复杂,涉及到的故障也多种多样,所以出现故障时需要先观察故障现象并进行原因分析。根据故障的表现,可以针对各个部分进行逐一排查,最终敲定故障点所在位置。

硬件故障都排除后,需考虑计算机系统故障问题。解决系统故障需建立故障诊断模型来确定故障单元。除此之外,也可以通过镜像、流量统计、抓包等其他手段确定故障所在的设备范围,集中处理某一个或者几个设备。

故障处理时,可以收集设备的日志、诊断、操作记录数据资料,并将其进行汇总。有条件的可以建立故障数据库,这样能更好的发现、处理、解决数据中心产生的故障。

应用领域

数据中心是与人力资源、自然资源一样属于重要的战略资源。在信息时代通过数据中心可以更好的理解与运用数据,其使得信息数据的收集与处理发生重大改变,企业从实体服务走向了数据服务,业界的需求与关注也发生了改变。企业重点转向了数据,计算机行业指标由计算能力变为了数据处理能力。软件业也从编程转为数据处理,云计算的主导权也从分析转向服务。

在信息时代下,数据中心的产生,更多的网络内容也将不再由专业网站或者特定人群所产生,而是由全体网民共同参与。随着数据中心行业的兴起,网民参与互联网、贡献内容也更加便捷,呈现出多元化。巨量网络数据都能够存储在数据中心,数据价值也会越来越高,可靠性能也在进一步加强。数据中心作为互联网基础设施,基于数据中心而产生的各类应用,已经渗入人们生活的各个方面,如工业领域、民生领域、政务领域数据中心都有涉及。

发展趋势

2020 年全球数据中心行业市场规模达到了914 亿美元,中国的数据中心行业规模约为1958 亿美元。根据中国电子信息产业发展研究院数据表明。2023年,华为发布了《数据中心2030》的报告,该报告指出创造出拥有安全智慧、零碳节能、柔性资源、对等互联、系统摩尔六大技术特征的新型数据中心是该行业的长期愿景,并预测在未来三年内全球超大型数据中心的数量将突破1000。

在未来的发展中,数据中心也会成为企业间的竞争资产,商业模式也会随之改变。随着数据中心应用的普遍化,人工智能、网络安全也会相继出现,其受众也会越来越多。随着计算机与数据的增加,人们也可以不断学习提升自我,这也是人们迈向信息时代化的标志。

相关事件

2024年2月26日,华为发布了业界首款面向数据中心场景的OTN产品OptiX OSN 9800 K36、首款智能OLT产品OptiXaccess MA5800T和首款FTTR+X产品华为iFTTR星光F50。三大新品将支撑运营商建设F5G-A全光目标网,加速万兆超宽带发展。

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