大型企業數據中心(IDC)的技術體系

胡璇 林克全 黎煉 梅永堅

摘要 隨著互聯網的快速發展，信息技術已滲透到企業生產、經營和管理等環節，有效提高了企業運營效率和效益，數據中心的職責也隨著信息技術發展而變化，已從計算中心轉變成信息中心，正向服務中心轉變。因此，數據中心建設不僅要考慮基礎設施建設，還需要建立一套有效的技術體系，支撐數據中心的運營和管理，提高數據中心的運維、管理、安全和服務水平。

【關鍵詞】IT服務 IDC機房 數據中心 服務中心

1 引言

隨著互聯網+的創新浪潮，信息技術對企業生產和管理的促進作用越發明顯，但對數據中心（IDC）硬件、軟件和管理也提出新的挑戰。傳統數據中心面臨種種發展瓶頸，主要體現在機房空間不足、硬件設備不足、設備性能落后、運營管理雜亂、運行監控不及時、擴容不靈活、容災能力差、運維成本高等一系列難題。隨著云計算、大數據、物聯網、移動應用和人工智能方面的企業應用不斷普及，傳統數據中心的建運模式難以支撐大型企業新一輪的信息化建設和運營管理。

傳統的數據中心建設更多被定義為一項建筑工程，負責蓋房子、綜合布線、安裝服務器和存儲。而現代大型數據中心建設是一個系統工程，不僅要有高標準的建筑工程，更需要有一系列的機電設施建工程，包括供電系統、制冷系統、安防系統、網絡架構、IT監控系統、IT服務管理系統、備品備件管理系統、供應商管理系統、訪問權限管理系統、業務需求管理系統和自動化運維系統，滿足高可用、高并發、高性能、高靈活性、高安全性、高服務標準、可持續優化的要求。

本文以數據中心建設為背景，提出以模塊化、智能化、敏捷化為特征，以運營管理高度集約化、精細化、自動化為指導，以基礎設備更加規模化、標準化、智能化為要求，以數據中心建設低成本、多元化、重服務為目標的研究方向，從容量體系、能耗體系、運維體系、安全體系四個維度展開研究和實踐。

2 數據中心發展階段

數據中心是在各類硬件、軟件基礎設施的基礎上，結合不同的需求，具有信息化需求歸集、系統建設、系統運維、業務支撐、業務協同、數據處理、數據存儲、數據共享、數據備份、網絡通信、網絡安全監控、信息服務支持等職能。數據中心的職能演變是跟隨信息技術的發展歷程，從數據中心職能演變的角度進行劃分，數據中心經歷了四個發展階段，即存儲中心、計算中心、信息中心和服務中心階段。

2.1 存儲中心階段

20世紀60年代，我國信息化建設步伐剛剛起步，企業開始嘗試采用信息技術輔助企業管理，為了更好推進企業信息化建設，存儲中心應運而生。初期的存儲中心職能單一，僅僅負責機房建設和管理、計算機采購和維護。該階段計算機主要是單片機、DOS操作系統，由于IT設備、人才的稀決與昂貴，只有小部分企業有實力建立起存儲中心。存儲中心的主要功能是將企業重要的檔案數據通過計算機實現數字化轉變和數據歸集、存儲、共享、備份等功能。所提供的服務一般是數據錄入、查詢服務。

2.2 計算中心階段

20世紀80年代，隨著信息技術的快速發展，局域網、個人計算機和辦公軟件開始有所應用，企業員工可通過計算機去編輯文檔，進行數據錄入、計算和存儲，并且通過內部網絡進行傳輸和共享。同時也出現了打印機、掃描器、傳真機等IT設備，大大促進企業辦公效率。計算階段的

2.3 信息中心階段

20世紀90年代，隨著信息網絡、操作系統、辦公軟件發展，IT技術開展應用于企業管理中，大范圍開展數據處理及業務應用，信息中心的職能有了較大的擴展。MIS（管理信息系統）、Call Center（呼叫中心）、CRM（客戶關系管理）、ERP（企業資源計劃管理）、EAM（企業設備資產管理）等套裝軟件開始普及，數據中心開始承擔系統實施和運維工作，為業務提供可靠的信息化支撐。數據運算、存儲和管理能力大大提升。在該階段，信息中心的重要性逐漸顯現，對電信、金融、電商等行業而言，信息中心己成為重要的業務支撐部門。

2.4 服務中心階段

21世紀以來，IT技術的快速發展，互聯網對企業生產、管理、運營模式的大幅度改變，公司運營對網絡、應用系統和數據的依賴度越來越高。對數據中心的可用性、可靠性、服務水平要求更高，IT服務管理逐漸成為一種標準化的工作。并借助IT技術實現企業定制化的應用系統研發、系統集中監控、自動化運維管理、數據質量監控和數據治理，不斷提升公司的信息化支撐力度，以服務的方式向企業內其他部門、其他企業或公眾提供IT服務。在服務中心階段，服務中心并不是一個成本部門，而是公司業務增長的推動部門，通過業務的數字化轉型，實現業務創新和快整增長，為公司帶來更多價值。

3 傳統數據中心面臨的問題

3.1 穩定支撐業務的挑戰

電網運營關系國計民生，電網企業的IT運維突發性的設備故障、網絡故障、外部攻擊、自然災難等事件，都有可能對電網業務造成重大影響，甚至引起公眾不安、上級問責和企業倒閉，如何確保應用系統的連續可用、運行穩定和容災能力，是信息中心基礎職能。

3.2 降低建運成本的挑戰

企業信息化程度越來越高，建立起大量的應用系統支撐企業生產、管理、運營等工作，應用系統部署需要大量的服務器（運行環境、測試環境、容災環境等），但并不是所有服務器資料都能得到充分利用。例如運行環境，業務量并不是直線分布的，不同時間段，業務量差異較大，但是部署架構需要以最大估算值進行配置，空閉時就會有大量服務器閑置。大量的服務器采購為信息中心建設帶來較大的成本，而且隨著X86設備替代小型機，換來的是設備數量急劇增加，運維成本也在膨脹。如何降低IT總體運營成本，如何提高IT的投資回報，是擺在決策者面前的重要課題和當務之急。

3.3 靈活應對變化的挑戰

隨著電網企業的深化改革和數字化轉型，企業信息化需求將會越來越多，一段時間內變化更加頻繁。信息中心需要從業務、應用、數據和技術架構層面進行統籌規劃，設計較為業務職能明確、應用松耦合、技術兼容、數據統一的企業架構，以靈活應對不斷變化的業務需求，為企業變更提供更及時的信息化支撐，減少變革對公司運營的影響。

3.4 提升運維效率的挑戰

目前的數據中心與以往相比，IT設備種類和規模更為龐大，技術架構、應用系統、數據格式更加多樣，專業分工更加細化。傳統的數據中心運營管理方式效率和專業化程度不高，己無法適應企業對數據中心規范性、可靠性、可用性、經濟性和服務性的要求。因此，當務之急是如何借鑒國際上成熟的理論、標準和實踐經驗，進一步改進和提高運維效率，以達到專業化信息中心運營管理水平。

3.5 評估工作績效的挑戰

目前的數據中心建設已成為提升企業核心競爭力的關鍵因素，但是由于缺乏有效的績效評估，使到數據中心建設不斷投入大量資金和不間斷的系統維護升級，增加企業運營成本。隨著企業對績效管理的提升，企業決策者們通過對數據中心全生命周期戰略績效的評估，全面深化認知企業IT績效對于數據中心建設起著重要作用，企業決策者們要通過促進企業的業務實現數據中心建設的績效評估。因此，數據中心建設績效評估不僅是財務數據評估，還應當從建設過程、技術創新、服務質量、客戶滿意度以及短期效益和長期效益多個層面進行全面評估，以及從數據中心可持續發展的角度分析信息化建設對企業運營的戰略影響。

3.6 節能能耗與空間管理的挑戰

隨著移動互聯網、物聯網、云計算、大數據、人工智能等數據業務需求不斷增長以及IT技術迅速發展，企業服務器數量和存儲以及網絡設備不斷增加，數據中心機房的設備密集度不斷提高，使到企業數據中心在能耗和散熱等能源管理、空間管理面臨巨大壓力。由于能耗監控管理不完善，數據中心整體耗電巨大，數據中心的成本隨著能源和散熱成本而提高。因此，數據中心的能耗與空間管理問題變得無法忽視，甚至成為制約行業發展的因素。

4 大型數據中心的技術體系

本文主要研究先進數據中心的容量技術體系、能耗技術體系、運維技術體系和安全技術體系，以其所應該具備的內容、特點、指標、關鍵技術、數據分析、成熟度評估模型為研究方向，并開展相關研究課題。

4.1 容量技術體系

容量技術體系以電力容量、制冷容量、空間容量、計算容量、存儲容量、設備容量和業務容量為研究內容，研究出先進數據中心容量設計、容量規劃、容量預測和容量擴充的管理方法和技術支撐，實現數據中心容量合理建設、使用和運維的體系研究。

在研究方向上，包括但不限于以下內容：

（1）利用當今成熟的空間管理、超融合等技術提高機房容積率和數據中心計算能力;

（2）利用資產配置管理、多維數據采集和統計方案，結合AR、VR、三維成像等可視化技術，實現全面展示機房的總體容量利用率和剩余情況;

（3）運用大數據挖掘和預測分析等技術，實現資源精準投入，從而大幅度提升資源利用率。

4.2 能耗技術體系

給出先進數據中心在能耗技術上所應該具備的內容和特點、具體指標、研究方向及關鍵技術列表，給出合理的關鍵技術成熟度評估、關鍵技術的應用建議、關鍵技術的研究建議及待開展研究課題列表。

在研究方向上，包括但不限于以下內容：

（1）供配電技術方向包括集中與分布式供電、高頻UPS、高壓直流和智能配電等;

（2）先進制冷技術方向包括風水冷技術和熱通道管控技術;

（3）低耗設備技術方向包括定制化服務器和基于移動芯片的聚合服務器;

（4）協同降耗技術方向包括智能溫度協同管理和基于業務量智能擴容管理;

4.3 運維技術體系

運維技術體系以高效運維規范，智能機器人、軟件定義及超融合、敏捷開發及服務、云計算和大數據開發運維技術為研究內容。

主要研究先進數據中心在傳統領域、大數據領域和云計算領域，如何形成先進的運維體系、規范、制度和流程，并利用人工智能技術、傳感技術和云服務技術等當今先進成熟的物聯網技術，在數據中心監控、巡維、自動化和敏捷開發等領域的具體實踐。

4.4 安全技術體系

研究在先進數據中心安全管理組織、基礎環境安全和信息技術安全的制定和實施，確保數據中心的信息安全、技術安全和物理安全等內容。主要討論先進數據中心安全管理框架，日常安保管理制度，互聯網、云計算、大數據等安全策略，開展數據安全、災備、多活部署的業務連續性技術方面的研究課題。

5 結論

綜上所述，大型數據中心的技術體系是指導企業數據中心建設、管理、運維和運營工作的技術體系，結合云計算、大數據、物聯網、移動應用、人工智能、區塊鏈、AR/VR等技術，明確智能IDC的內容、特點和技術研究方向，實現數據中心的移動化、自動化、智能化，提高IT服務精益管理水平和用戶體驗，為企業生產、經營和管理提供可靠的、高效的、靈活的信息技術支撐。

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