数据中心之初见

编程入门行业动态更新时间:2024-10-19 00:28:32

前言：数字化时代，转向数智化，不管是哪个行业哪种数字化，其背后一定少不了服务器计算机的支撑。金融科技进步和发展，其基础设施支撑就是数据中心或机房，那么接下来就会针对数据中心出系列的文章。

现在大家都在使用W信、ZF宝、D音，这些都是很熟悉的手机app，但是呢手机上只是用户操作、交互的界面，如果说没网了，是不是都不能用了？

为什么W信就能及时地发送消息？你在用他在用，那么多人都在用，数据量（其实就是你发的文字、表情、语音、视频等等）是不是也很大？

断网了你用不了，是因为这个app还要连接后台的服务器，进行程序处理之类的；用户那么多数据那么大，还要求不卡顿、快速响应，这些都离不开服务器。说不定你人在上海，你的那些数据都在贵州的山洞里（为什么在遥远的山洞里，且听下次分解），所承载这些数据的是服务器、是机房、是数据中心。当然本地或者所在的城市肯定也有数据中心、服务器，这就要看所服务的对象。

那就来了一个问题，服务器是什么？

服务器其实就是电脑主机，比如我们看到的台式电脑的主机，说白了就是那个箱子，只不过普通人使用时有个显示器方便操作。形状性能不同，不带显示器的箱子也能干活，还可以远程连接、操作，大家看到的黑窗口就是另外一种界面。（其实想一想，前人真的是太厉害了，这种一步一步走过来的，满含智慧。）

1、白话白话数据中心

各种app、各种软件、再或者是互联网技术，都需要有硬件的承载，app的承载是手机，公共软件服务或云计算/大数据/人工智能/区块链等的承载是IT硬件，而IT硬件都居住在一个叫数据中心的地方。

房子是来住的，但不一定是人来住。数据中心就是专门用来安置各类IT设备的房子。数据中心的户型图、风水电、温度湿度和防火防盗等设计，都是为了机器住着舒服，以机器为本。

数据中心是IT行业的基础设施，是IT行业的房地产，互联网科技的发展对这些基础设施的需求也越来越多。

数据中心的住户是服务器、存储器、交换机和安全设备等，物业是数据中心的运维人员。

数据中心对外提供计算或存储服务。服务器、PC、智能手机等对外提供的也是计算存储服务，只是数据中心的个头比较大，外壳是建筑物而不是塑料。

其实，数据中心就是超大号的机房，里面有很多很多的服务器，专门对数据进行集中管理（存储、计算、交换）。

数据中心，英文缩写叫IDC，也就是Internet Data Center（互联网数据中心）。

2、数据中心的组成

一般来讲，数据中心主要有几大部分构成：建筑物（机房）、主设备、配套设备。整体组成如下：

（1）机房

机房是数据中心的载体。广义上，机房包含了其内部所有的构成要素；狭义上，机房则指的是具体的钢筋水泥建筑物。数据中心一般都有一栋或者数栋大楼组成，这些大楼里面又划隔为若干个区域，用来放置各类设备，这些房子就叫做机房。

（2）服务器设备

服务器设备是数据中心的心脏，负责数据中心海量数据的处理。服务器其实也就是个高性能计算机，里面和台式机一样，是CPU、内存、主板、硬盘、显卡（GPU）、电源等。

对于数据中心来说，服务器设备就有成千上万台。并且数据中心的服务器设备品种多样，如果性能上来看，有小型机、大型机、X86服务器等；如果从外形上看，则可以分为机架服务器、塔式服务器、刀片服务器、超融合服务器等。

服务器，一般都摆放在机架（也叫机柜）上。一个常见标准机架，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。机架宽度的话，有600mm或800mm。

（3）网络设备

网络设备为数据中心构建对内、对外高速的传输通路。在这个信息爆炸的时代，没有网络的话，电脑和手机的使用价值就大打折扣。同样，数据中心也需要一直连着网络，没有与外界网络连接的数据中心只是一个信息孤岛，发挥不了任何作用。

数据中心内部有大量的路由器、交换机、传输设备在支撑其数据的运输流转，大型的数据中心几乎涉及到所有网络相关的设备。并且，为了对外网络的安全可靠，很多重要的数据中心都同时引入不同运营商的传输设备，以银行为例，一般会同时采用移动、联通、电信甚至广电来构建其对外的传输通道，这样即使某个运营商的线路断了，也不影响整个数据中心对外提供服务。

（4）存储设备

存储设备是海量数据储存的地方，是用于储存信息的设备。很多大型的数据中心都配备有存储服务器，专门用于存储数据和提供数据服务。

数据中心的存储设备可不像我们家里的电脑就一两块硬盘那么简单，数据中心的存储能力通常都是PB级以上，1PB = 1,024 TB = 1,048,576 GB。而一个大型的数据中心，数据储存能力都是上百PB。如果按照一个磁盘1TB的容量来计算，一个500PB的数据中心就相当于有500*1024=512000块1TB磁盘组成。

（5）供配电

供配电是数据中心的能源基础。没有电，数据中心就是废铁。

数据中心的配电设备，主要作用就是电能的通断、控制和保护。最主要的配电设备，就是配电柜。

数据中心配电柜分为中压配电柜和低压配电柜。中压配电柜主要是10kV电压等级，向上接入市电，向下接低压配电柜。低压配电柜主要是400V电压等级，对电能进行进一步的转换、分配、控制、保护和监测。

除了配电柜之后，为了保证紧急情况下的正常供电，数据中心还会配备大量的UPS（不间断电源）甚至柴油发电机组。

“UPS+市电”是传统的供电方案。现在，更流行的是“HVDC+市电”的方案。HVDC是High Voltage Direct Current，高压直流输电。它和UPS之间的区别涉及到较为复杂的强电知识，后续有机会再专门介绍。

总之，“HVDC+市电”的可靠性和安全性更高，供电效率强于“UPS+市电”，是不间断电源的主流发展趋势。

（6）制冷系统

制冷系统是数据中心的散热器。夏天如果户外温度升到40度以上，很多人就会感到非常难受，数据中心也一样。一旦数据中心内部机房超过40度，很多设备会出现高温告警，甚至高温保护。

数据中心也需要制冷系统，给数据中心及时降温，毕竟几千上万台设备同时运行产生的热量是非常大的，温度一高，设备就会罢工。大部分数据中心机房内部的温度保持在25℃左右，这就需要一个连续稳定的制冷系统不断将机房内部设备运转产生的热量及时排除。

目前，数据中心制冷主要包括两种方式：一种是风冷，另一种是液冷。

风冷一般采用风冷空调系统。和家用空调一样，数据中心风冷空调也分为室内机和室外机。相对来说，技术成熟，结构简单，容易维护。

液冷，是采用液体作为冷媒，进行降温散热。液体的导热能力是空气的25倍，相同体积下，液体带走的热量是空气的近3000倍。从噪音角度来看，同等散热水平下，液冷的噪音比风冷降低20-35分贝。从能耗的角度来看，液冷比风冷节约电量30%-50%。

目前，液冷技术被行业普遍看好，但仍处于探索阶段。

（7）管理系统

管理系统一般是指动环监控系统、楼宇自控系统。

动环监控，就是动力和环境监控，实时监测和管理数据中心运行状态的。DCIM全名叫做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。

楼宇自控系统 (BAS，Building Automation System) ，是智能建筑弱电系统的重要组成部分，包含了对空调系统、给排水系统、照明系统、变配电系统等的管理与协调，将对整座写字楼内部的空调机组、送排风机、制冷机组、冷却塔、锅炉、换热器、水箱水泵、照明回路、变配电设备、电梯等机电设备进行信号采集和控制，实现设备管理系统自动化，起到改善系统运行品质、提高管理水平、降低运行管理劳动强度、节省运行能耗的作用。

（8）安防系统

安全防范系统主要包括：视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统、安全防范集成管理系统等。安防系统对数据中心的重点区域进行实时视频监控，对出入口实施门禁管控，对可能发生入侵的场所实施报警管理。各系统之间实行联动管理控制及统一处理机制。安防系统对于安保运维人员及时发现警情和故障、快速处理并解决问题起着重要作用。

（9）消防系统

数据中心的消防系统比较有意思。因为机房里都是电子设备，所以发生火灾的话，肯定不能直接喷水、泡沫或粉尘。

那怎么办呢？气体灭火。

出现火灾后，火灾和烟雾传感器的警铃响起，然后，机房区域可以释放氩气、氮气这样的惰性气体，剥夺火焰中的氧气，实现灭火（大约几十秒就能搞定）。