關(guān)于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)的思考

邵旗力 朱建良 姚楊鳳

[摘? ? 要]當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)信息化的時(shí)代，在人們的交流與溝通中都離不開(kāi)數(shù)據(jù)信息。為了保證數(shù)據(jù)信息的傳輸效率，云計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生，成為了繼互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)后在信息時(shí)代的一種新的變革。越來(lái)越多的企業(yè)也都意識(shí)到了云計(jì)算的重要性，紛紛成立了自己企業(yè)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行信息傳輸工作。為了保證云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的順利運(yùn)行，就需要設(shè)計(jì)安全可靠的電氣系統(tǒng)，故文章對(duì)企業(yè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究探討。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算;電氣設(shè)計(jì);數(shù)據(jù)中心;自動(dòng)化設(shè)備;網(wǎng)絡(luò)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP308 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–0–02

On the Electrical Design of Cloud Computing Data Center

Shao Qi-li，Zhu Jian-liang，Yao Yang-feng

[Abstract]Today's society is an information age， in the exchange and communication are inseparable from information and data. In order to ensure the communication speed of information and data， cloud computing came into being， which has become a new innovation in the information age after the Internet and computer. More and more enterprises are aware of the importance of cloud computing， and have set up their own cloud computing data center for information exchange. In order to ensure the smooth operation of cloud computing data center， it is necessary to design a safe and reliable electrical system， so this paper studies the design of enterprise cloud computing data center electrical system.

[Keywords]cloud computing; electrical design; data center; automation equipment; network

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心主要是通過(guò)資源分享來(lái)實(shí)現(xiàn)交互性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。根據(jù)企業(yè)對(duì)于信息量的需求不同，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也不同，但是其重點(diǎn)都是需要大量的計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等進(jìn)行操作運(yùn)行，而這些設(shè)備一旦遭遇供電中斷或波動(dòng)、故障，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失等嚴(yán)重的后果。因此，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)一定和電路，和電力網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)密切相關(guān)。

1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中往往包含著許多的電子設(shè)備，而電子設(shè)備的使用又離不開(kāi)電力的支持，沒(méi)有了電，電子設(shè)備就只是“一堆毫無(wú)生氣的機(jī)器”，不能對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心起到任何作用。由此可見(jiàn)，在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中，供電系統(tǒng)是至關(guān)重要的。在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候，首先要按照國(guó)家有關(guān)要求確定用電負(fù)荷等級(jí)，再對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證整體供電系統(tǒng)的安全性、合理性。在通常情況下用電負(fù)荷量都規(guī)定為一級(jí)。在對(duì)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重機(jī)房的負(fù)荷量。另外，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不能斷電，因此需要設(shè)置多個(gè)電源，以保證在電網(wǎng)供電故障的時(shí)候，還有備用的發(fā)電機(jī)用來(lái)維持計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，同時(shí)還需要設(shè)置多個(gè)變壓器，減輕單個(gè)變壓器的負(fù)荷承載量，互相備用，確保變壓器以及計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，同時(shí)能夠保證工作效率。

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心還應(yīng)該按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。企業(yè)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心往往設(shè)備眾多，同時(shí)使用的時(shí)候功率也會(huì)很大，在這種情況下就需要格外注意用電安全，盡可能地減少所需電量，節(jié)約資源，降低成本，這也對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了要求。

（1）在設(shè)計(jì)現(xiàn)行狀態(tài)下的供電系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮企業(yè)未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展情況。

在企業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)可能會(huì)進(jìn)行升級(jí)，從而計(jì)算機(jī)的數(shù)量、計(jì)算機(jī)的配置要求等也會(huì)提高。因此在設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)的時(shí)候，不能只看重當(dāng)下現(xiàn)有系統(tǒng)的規(guī)模，同時(shí)也應(yīng)該考慮未來(lái)系統(tǒng)的發(fā)展情況，在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)留出一定空間給未來(lái)可能增加的計(jì)算機(jī)，盡可能地減少不必要的設(shè)計(jì)，避免隨著企業(yè)的發(fā)展一次次地修改供電系統(tǒng)，這樣不僅會(huì)浪費(fèi)人力資源，也不利于企業(yè)節(jié)約成本。

（2）設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要保證供電系統(tǒng)的安全性。

上文已經(jīng)闡述過(guò)，在多個(gè)機(jī)器共同運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的負(fù)荷過(guò)大，所以在供電系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，就應(yīng)該重視其安全性和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)中，可以在配電設(shè)備前增加交流連續(xù)的UPS電源，以滿足數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的高要求，保證其可以在主電源出現(xiàn)故障、使用備用電源的時(shí)候，持續(xù)供電，以保證計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。但是需要注意的是，UPS電源在運(yùn)行時(shí)往往工作聲音較大，可能影響員工工作，因此在對(duì)企業(yè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般將UPS電源設(shè)置在地下樓層，靠近負(fù)荷中心而不影響正常辦公的地方。

（3）注意建設(shè)數(shù)據(jù)中心應(yīng)急供電裝備。

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心是整個(gè)企業(yè)進(jìn)行信息交流的中心，因此在使用過(guò)程中，重點(diǎn)就是要保證信息的存儲(chǔ)安全、傳輸順暢，這就對(duì)數(shù)據(jù)中心的電路和網(wǎng)絡(luò)有著極高的要求。在運(yùn)行期間，為了防止因斷電而產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)丟失、信息交流中斷等問(wèn)題，就一定需要設(shè)置應(yīng)急供電系統(tǒng)。一般情況下，是以柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，這就需要在日常工作中準(zhǔn)備好充足的柴油，以備不時(shí)之需，并應(yīng)將其放置在遠(yuǎn)離電路以及火源的陰涼、安全的地方，并派專(zhuān)人定期進(jìn)行檢查，防止柴油泄露等情況的產(chǎn)生;應(yīng)急電源的供電量要能夠滿足全部負(fù)荷用電，能至少維持?jǐn)?shù)據(jù)中心8h的正常工作，這樣才能夠使系統(tǒng)運(yùn)行堅(jiān)持到正常供電，盡可能對(duì)工作不產(chǎn)生損失，保證數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。

2 自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)

在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心里，所使用的設(shè)備都是精密電子設(shè)備，而且這些電子設(shè)備通常是自動(dòng)化的，減少了人力成本。在當(dāng)今這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)與基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相結(jié)合，這樣在工作中就能夠更好地將生產(chǎn)中的有用數(shù)據(jù)挖掘出來(lái)，這也正是網(wǎng)絡(luò)帶給人們的便捷之處。因此，在數(shù)據(jù)中心中對(duì)于設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)十分必要。通常來(lái)說(shuō)，云計(jì)算的自動(dòng)化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)維護(hù)平臺(tái)是由總部云端服務(wù)器和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)兩部分組成，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要是分布在數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)角落，它們通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與總部終端相連接，由此將運(yùn)行數(shù)據(jù)與云端平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的維護(hù)中，一方面要重視云端服務(wù)器的維護(hù)。為避免服務(wù)器面臨的大量的數(shù)據(jù)高發(fā)問(wèn)題，就要定期維護(hù)服務(wù)器的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，

保證數(shù)據(jù)的訪問(wèn)與處理速度，清理在運(yùn)行中所產(chǎn)生的各類(lèi)“垃圾”、“病毒”，以緩解內(nèi)存壓力，一旦設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行代碼無(wú)法滿足工作的運(yùn)行要求，還需要及時(shí)更改設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行;另一方面要重視監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。所謂監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)質(zhì)是用于保證自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行，因此在日常工作中，同樣應(yīng)定期進(jìn)行檢查，并及時(shí)觀測(cè)其監(jiān)控情況與總部終端的連接情況，以及設(shè)備自身的功能是否良好等，只有在日常維護(hù)中保證了云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行速度，才能保證正常的工作不會(huì)受到影響。

3 自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要針對(duì)對(duì)象是物理設(shè)備，而非網(wǎng)絡(luò)性能，但在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制中，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性仍然是十分重要的部分。對(duì)于云計(jì)算下自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)往往具有以下的問(wèn)題。

（1）云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸鏈比較單一，在自動(dòng)化設(shè)備共同運(yùn)行的時(shí)候，可能會(huì)無(wú)法滿足傳遞數(shù)據(jù)的交互需求，或者是在傳輸?shù)倪^(guò)程中，信息傳遞的速度緩慢，影響了企業(yè)正常的工作效率。

（2）在網(wǎng)絡(luò)世界中，一旦安全管控缺失，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中的信息系統(tǒng)就會(huì)受到一定的攻擊，這些都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。

為了在運(yùn)行中避免上面所述問(wèn)題，系統(tǒng)在對(duì)云計(jì)算下自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的時(shí)候，需要選取最適合、最能夠與設(shè)備相匹配的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)要具有一定的安全性。在設(shè)計(jì)時(shí)，要設(shè)計(jì)入侵防御系統(tǒng)，防御外來(lái)的病毒和“敵人”的入侵。保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行具有一定的安全性，在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)造成工作數(shù)據(jù)的丟失，阻擋外來(lái)的攻擊，保證企業(yè)信息安全;為了解決傳輸鏈單一問(wèn)題，系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置雙路傳輸鏈，從而滿足系統(tǒng)、設(shè)備的數(shù)據(jù)交互需求，保證數(shù)據(jù)信息傳輸速度，對(duì)于遠(yuǎn)程辦公還可以掛接VPN，實(shí)現(xiàn)總部與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全穩(wěn)定互連，保證工作效率。

4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行中，最重要的就是各種數(shù)據(jù)之間進(jìn)行相互交流。數(shù)據(jù)，是運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此，在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)至關(guān)重要。企業(yè)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心應(yīng)當(dāng)設(shè)立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，將各類(lèi)數(shù)據(jù)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，這樣可以方便后續(xù)工作的進(jìn)行。①對(duì)于公司業(yè)務(wù)相對(duì)集中但比較小型的企業(yè)，可以采用DAS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案。DAS又被稱(chēng)作直接附加存儲(chǔ)，是指將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)SCSI接口直接連接到一臺(tái)服務(wù)器上使用，該方法成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，但是備份的操作比較復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可以訪問(wèn)，相較于其他方法，該方法設(shè)備分散，管理比較困難，可能會(huì)造成資源浪費(fèi);②對(duì)于服務(wù)器較少但是數(shù)據(jù)管理要求高的企業(yè)，可以采用NAS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案。NAS又稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)，是帶有瘦服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備，其減少了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，對(duì)硬件的要求很低，但是當(dāng)有大量數(shù)據(jù)流時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)行性能，并且存儲(chǔ)只能以文件的方式訪問(wèn)，在有些情況下可能會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)數(shù)據(jù)中心的工作效率;對(duì)于服務(wù)器相對(duì)集中且對(duì)數(shù)據(jù)中心整體要求高的企業(yè)，可以采用SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。SAN又稱(chēng)為存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)，是一種獨(dú)立于IP網(wǎng)絡(luò)之外的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，一般采用高端RAID陣列，但是其價(jià)格過(guò)高，小型企業(yè)一般無(wú)法承擔(dān)，在使用中，還要單獨(dú)建立光纖網(wǎng)絡(luò)，很難進(jìn)行異地?cái)U(kuò)展;④對(duì)于服務(wù)器較為分散且對(duì)數(shù)據(jù)中心的要求不是很高的大中型企業(yè)，可以采用iSCSI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。該種方案是最新發(fā)展的一種技術(shù)，需要管理者以高超的技術(shù)進(jìn)行操作。在使用iSCSI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案的時(shí)候，如果為了追求更加高效的傳播速度，而采用了專(zhuān)門(mén)的iSCSI網(wǎng)卡，雖然可以減少系統(tǒng)性能開(kāi)銷(xiāo)，但與此同時(shí)會(huì)增加成本，數(shù)據(jù)的傳播速度也會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的好壞而變化。除此之外，為了保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全準(zhǔn)確，還需要與上述的幾個(gè)云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)方向共同協(xié)作，定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)，注重網(wǎng)絡(luò)的控制，保證電力的正常供應(yīng)，才能夠使生產(chǎn)數(shù)據(jù)不丟失，保證企業(yè)正常運(yùn)行。

5 總結(jié)

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電氣設(shè)計(jì)是保證整個(gè)數(shù)據(jù)中心順利工作的重點(diǎn)，只有將云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)完好，才能保證從供電、從網(wǎng)絡(luò)都保證數(shù)據(jù)中心的順利運(yùn)行。本文從云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)、自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、自動(dòng)化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)四個(gè)方面對(duì)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，希望能夠?qū)ζ髽I(yè)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)有所幫助，為今后數(shù)據(jù)中心的發(fā)展提供思考方向。

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