360度图文剖析西门子北京数据中心

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360度图文剖析西门子北京数据中心

西门子北京数据中心是西门子在亚洲最大的数据中心，占地面积一期超过 490平米，拥有100个机柜和630台服务器，能够提供所有IT和语音服务。这个设施一流的数据中心是西门子地区性战略IT枢纽，可为中国乃至整个亚洲的内外部客户提供IT外包服务。在此，数据中心、通信中心和供电中心同在一个屋檐下。 新一代数据中心的核心是节能与扩容，也就是立足于绿色数据中心上的IT可持续性发展，这需要先进的工业支持，即专门针对数据中心的基础设施建设。作为世界工业巨头，西门子在北京数据中心上的建设实现了工业与IT的融合，从而建成新一代革新型数据中心。 从选址开始 正确的选址，对于企业控制数据中心运营成本、保证数据及应用的安全有着重要的作用。数据中心对于安全性有着极高的要求，即使发生地震、水灾等自然灾害和设备故障、火灾等突然事件，数据中心也必须具备很高的安全性和可靠性，以保证企业业务的连续性。 西门子中国总部：西门子北京数据中心所在地 据西门子IT解决方案和服务集团数据中心运营部经理张志国介绍，由于西门子中国业务发展很快，数据中心开始筹建时就确立了分期建设、分步投入的策略。即无论是数据中心选址还是设备选型方面，都要能够满足业务的长期发展。 张志国告诉记者，西门子有一套全球通用的《西门子CIO标准》用于指导数据中心的选址和建设。在整个办公大楼的土建阶段，西门子就考虑到了数据中心区域的防水、承重、层高以及未来的扩展等问题。目前第一期工程在大楼的一层，面积为490平米，第二层也留出了相应的面积和空间，供将来扩展之用。 内部装修采用分舱设计 针对数据中心存在的隐患，西门子IT解决方案和服务集团数据中心解决方案部经理程应军建议在数据中心装修过程中引入分舱设计概念。与船舶的船舱分舱设计概念类似，数据中心分舱设计主要基于三方面的考虑，来提高数据中心整体系统安全性、可靠性。 1、从安全防范角度来看，分舱的设计出发点是隔离风险，根据数据中心不同设备的功能特点、重要性权衡，分舱的目的是将这些设备进行归类，划区安置，并配备相应的消防系统和监控系统。这样做的优势是一旦某个设备出现问题时，可以将其影响限定在一个区域内，将影响和损失降至最低。而对配电系统、电池系统等核心关键采用冗余设计。 2、从节能环保角度来看，分舱设计对于不同区域的功能和设备的特点，可以进行分区温度控制，从而达到节能的效果（根据配电室、电池室、装配间、数据磁带备份室及IT主机房的不同要求控制不同的温湿度）。 3、从机房安全管理角度来看，分舱设计是安全控制很重要的一个方面。例如，可以通过非接触式智能IC卡综合管理系统对不同分区的机房门禁进行管理，方便地限定进入机房的人员、时间、权限，确保不同职责的人只可以进入到相应的房间。例如，服务器运维人员可以进入到数据中心的所有部分，广域网接入设备维护人员只能进入到广域网接入设备所在的分区。从而达到防止人为因素造成破坏，保证机房安全的目的。 供配电采用主动能源管理 关于数据中心供配电系统，西门子北京数据中心也有不少可以借鉴的经验。西门子数据中心是机柜配电形式，采用母线到机柜，灵活分配，易于拆卸，扩容，不像传统的列头柜设置，在机柜将来扩容和变更非常困难，很难调整，而用新的电源分配母线，比较有利于将来提供不同的供应需求，具体优势如下： 西门子配电柜：控制数据中心电力系统的总输入、市电及UPS输出，具备电量监控功能 母线到机柜可以提高机柜配电分配的灵活性、扩展性：同一母排上可根据不同机柜负载大小不同而灵活分配，（即类似网络带宽共享方式一样，功率负荷共享）；如需扩容、调整相（三相不平衡时），只需相应调整对应的插接箱，而无需对线路做任何调整。 母线槽为密集型系统，内部采用典型的三明治结构，是一种灵活可靠的配电系统。密集母线外壳采用优质的铝镁合金，同时外壳可作为100%接地导线，设计有双N排系统，故能很好地满足机房工程中200%中性线的要求。产品原材料从国外进口，铜排镀铅锡或镀银，既降低接触电阻，也能提高母排载流量。 程应军给中国信息主管网记者介绍到，数据中心电源管理应该采用主动能源管理，这样可确保数据中心具备高效的电源并利用自然冷却、分区制冷等方式实现冷却。 西门子北京数据中心，每一个单元都能实现实时监控，小到每一个内存条，大到整个数据中心环境的湿度、温度，包括UPS的每一节电池都要做监控，这样就能对这些组件的实时工作状态了如指掌。举个例子，电池从某种意义上属于耗材，而且电池的处理是令人头疼的问题。如果能延长电池的使用寿命，就意味着在绿色节能方面做了环保的事情。西门子是怎么做的呢？程应军向中国信息主管网记者介绍到：“我们每个季度都对电池做一个放电处理，因为只有做放电处理，才会延长电池的使用寿命。能够实现这个功能，很大程度是依赖于精细化可监控的管理。” 六大方面实现制冷 西门子北京数据中心从六方面来实现制冷： 一、利用冷热通道设计，优化机房冷却效果。所谓冷热通道，即各排机柜的布置方向为服务器前部相向布置，各排机柜的后部也相向布置，这种排列方式就形成了“冷热通道”布局。这种布局如果合理组织，可大大降低能量损耗，并可延长服务器寿命。 服务器机柜：机架内冷风道封闭式机柜，为中高密度服务器提供高效制冷 二、在闭合式机柜冷却中，西门子还利用空白面板填补机柜安装设备之间的空隙，改善冷却效率。西门子采用了不同的控制和分隔技术来最大限度减少冷热风的交汇，比如在某些非标准机柜中利用空白面板和基板对设备顶端、底部和侧面进行封闭。这样更可以控制气流，并由此取得更好的冷却效果，从而实现更高的功率密度。西门子还利用某些机柜的封闭式前门形成人工通风管道，利用机柜内部闭合气流改善机柜的冷却效率。 三、采用节能解决方案，以及自然冷却方式，降低能耗。讲到散热，其实大自然本身就是一个不耗电、零成本的散热系统，冷热空气互相对流，直至温度达到平衡状态。换句话说，只要把户外空气引入数据中心，空气温度自然得到调节。西门子的新风冷却系统有两种工作模式：在冬季，把室外冷空气抽进机房，过滤后用于设备降温；在夏季，进行能量交换，缩短空调工作时间，同时降低空调工作负荷。 四、架空布线和1米高架空地板下无障碍风冷通道，统一整个数据中心的气压。在许多老式数据中心，地板下空间通常被设计为通风管道，然而，大量线缆同时也穿行其中，这影响了冷风在地板下的流动和进入服务器进风口，制冷系统为了达到相同的制冷效果，必须消耗更多能量。而西门子的绿色解决方案采用架空走线方式，消除了缆线障碍。 五、建立了独立的热分区。西门子数据中心独立的热分区采用独立的冷却系统，来满足不同功能区和主数据中心的不同冷却需求。 六、绿色环保材料以及地板和隔断保温层，有效减少了冷气浪费。同时，西门子数据中心内使用的绿色环保材料也可确保最大限度降低对环境的负面影响，体现了一个大型跨国企业的企业社会责任。 “我们真实体验到了绿色数据中心的益处。”张志国说。“我们的IT能耗确实降到了非常低的水平，过去两年中，我们的业务仍在增长，但是电力增长却能依旧保持持平和小幅增长，能耗费用大大减少了。” 另外，张志国也提到，西门子数据中心的PUE值得到了大大降低。“中国的平均数据中心PUE值在2.5左右。而目前，西门子中国数据中心的PUE值为1.72，大大低于国内平均水平，而且，预计在最近两年内会降低到1.4。如果我们整个数据中心的利用率提高到80%的话，我们一定可以实现这个目标！” 四大方面巧妙布线 “西门子数据中心布线系统，从四个方面，满足了数据中心运营稳定、安全、节能、易于管理、整洁、美观等高品质要求，能做到在数据中心运营几年后，仍保持和新建时具有相同整齐排列和质量标准。” 程应军总结道。 一、对于布线的线缆，按照我们的西门子CIO标准，我们推荐采用STP的六类线缆，而非UTP线缆，确保数据传输的安全性。   服务器机柜：上走线布线系统 二、西门子数据中心采用架空布线方案，使用网格式的开放式桥架，便于布线的管理，以及布线系统的扩展与变更。通过架空布线和1米高架空地板下无障碍风冷通道，统一整个数据中心的气压。而在许多老式数据中心，地板下空间通常被设计为通风管道，然而，大量线缆同时也穿行其中，这影响了冷风在地板下的流动和进入服务器进风口。制冷系统为了达到相同的制冷效果，必须消耗更多能量。该解决方案可以实现高效冷却和节能。 三、对于所有的数据中心布线，西门子有一套完备的激光标签管理系统，以及电子布线管理系统，用不同的颜色区分各类布线点，系统性统一管理布线系统的变更和添加，维持布线数据库的完整性与一致性。 四、布线系统的运维也是西门子的强项，我们采用ITIL通用的运维流程来管理布线，所有的维护工作均可在流程内有序完成，确保布线系统配置的可管理性和可追溯性。” 　　 建筑智能奠基绿色数据中心 以上这些先进的节能和冷却措施有很大一部分得益于西门子自有的楼宇科技。西门子的楼宇科技特别适合整栋大楼的数据中心建设，这要求对整栋大楼的消防、电梯、空调、供配电等实现整体管理，为此，西门子开发了一套BMS软件，包含了若干个模块的管理：如能源、安防和消防。能源管理即针对供配电与制冷；安防是对数据中心进出人员监控和智能识别；消防系统中配有ASA专利技术传感器，能准确判断是真实火灾还是假象火灾，以减少误报造成不必要的损失。 极早期烟雾探测设备：主动烟雾探测系统，通过空气采样分析可能燃烧物质 气体消防系统喷嘴：在火灾发生时喷放FM200灭火气体 “西门子数据中心集中监控系统具有派单功能，整合了IT服务管理，涵盖了常规动力环境监控系统的各种优点，将机房的报警系统和派单管理系统结合，做到人和设备的全面闭环管理。”程应军说。 除此之外，西门子数据中心智能化使监控与运维管理有机结合，实现智能开单。同时遵循ITIL管理流程，尤其加强配置管理和变更管理，集中到监控系统的数据库内。 “西门子数据中心建筑智能化解决方案，不仅吻合企业节能低碳的环保理念，而且做到7*24小时的无缝隙视频监控，将企业数据中心安全隐患消除在萌芽状态中，犹如第三只眼看着你。”程应军对记者说。 红外探测器：探测移动物体的入侵检测设备 西门子数据中心智能化包括视频监控系统、机房电力监测、温度湿度监测、门禁系统的监测、安全防破坏监视、火警消防监测、机房漏水监测等7*24小时实时监控。通过信息手段实现派单管理系统，保证了企业安全生产目标。如遇突发事件，系统将第一时间将信息反馈给监测中心，保证维修人员能第一时间到达。“这大大降低了工作人员对数据中心危机处理的反应时间，避免了企业安保部门因此而多承担责任的风险。”程应军补充说道。 西门子数据中心智能化，保证的不仅仅是安全，在节能环保方面也表现出色。系统采用温度、湿度监测，在机房的主要设备工作间均需安装温度和湿度传感探头，对温度、湿度进行实时检测，在监视屏上显示各测点温度、湿度值。当检测值超过各工作区规定的温、湿度上、下限值时，在监视屏的相应数据旁用醒目的标志符的闪动来提示该值的超限报警。当机房温度、湿度达到要求时，系统可在节能运行模式下启动，让企业数据中心高昂的电力成本降下来，达到节能环保目的同时为企业节省运维成本。 从绿色到可持续性建设 从建造到安防，从能源到水管理，从楼宇技术到通讯和业务流量，革新性数据中心战略由更广泛的多架构层面构思而成。革新性数据中心解决方案包含了三个核心组成部分——主动能源管理、虚拟企业计算和IT自动化。 主动能源管理包括高效供电和冷却、电力管理以及机架布局、机柜布置和环境控制的最佳实践。以便于在处理数据中心运营的各个方面时，管理者能够促成更高效的空间规划，并对能源消耗达到峰值进行监测。为了提供更好的数据中心设计，最大限度地减少热空气和冷空气的交汇循环，消除潜在的冷却问题，西门子北京数据中心采用了先进的计算流体动力学（CFD）模型。利用CFD模型可以避免出错，提供节约能源、资金和运营成本的最佳解决方案。 在西门子北京数据中心，虚拟化技术的应用不可说不重要。数据中心利用虚拟化技术整合了服务器和应用程序。数据中心中经常有许多未被充分利用的服务器。利用虚拟化技术，可在仅仅小幅增加能耗甚至完全不增加能耗的情况下，实现大幅节能和生产率提升。 除了实现节能之外，虚拟化技术还可加速业务服务。通过为通用服务器配置设置虚拟模板，部署一台“服务器”要比在物理服务器平台上安装操作系统和应用程序快很多，甚至比在已安装操作系统和加载基本配置的服务器平台上安装应用程序更快。除此之外，虚拟化技术可节省能源和成本，提高计算吞吐量，减少空间占用，促进负荷转移和灾难恢复。 “虚拟化技术的实施使西门子IT解决方案和服务集团将自身的IT成本降低了30%。”张志国总结说。“在未来，我们还会继续加强对虚拟化技术的应用。” 革新型数据中心的第三个支柱是IT自动化。西门子数据中心的IT自动化采用了统一的标准，包括IT基础架构库（ITIL）和IT服务管理（ITSM）。从设计到实施到文档管理的IT流程综合管理，IT自动化解决方案专注于流程实施和管理，包括从事故、问题、配置、变更、发布管理，到服务水平、财务、连续性、可用性和容量方面的问题。 结语 以上的工业基础设施与数据中心虚拟化、IT自动化相结合，也就建成了工业与IT融合的新一代数据中心，即为西门子所称的革新型数据中心。它自从2008年投入使用以来，两年中，经过不断的优化和改进，PUE值持续下降，能耗成本不断降低，同时，西门子的自身业务发展也得到了更好地维护和加强。而西门子北京数据中心，也从自身的“最佳实践”中总结和提炼了更多的绿色数据中心解决方案。 西门子是极少数能够同时自行设计、自行建造、自行维护数据中心的企业，西门子IT解决方案和服务集团乐于将自己的成果与更多的CIO们分享，“希望我们的经验能够帮助当今的企业在优化改造其数据中心的过程中更快、更有效地实现其战略目标。”程应军说。 （责任编辑：罗提）