1.4　数据中心建设原则与目标

计算机技术、通信与网络技术的发展一日千里，Moore（摩尔）、Metcalfe（梅特卡夫）及Matthews（马太）分别提出了以自己的名字命名的定律，它们是20世纪伴随通信/网络、计算机与芯片技术迅速发展而总结出来的定律。

摩尔定律（见图1-7）的基本含义为半导体芯片上的晶体管数（密度）最多每24个月就翻一番。20世纪60年代中期至70年代初期翻一番的周期为12个月，20世纪70年代中期以后，随着芯片结构越来越复杂，设定此周期最长为两年（24个月），后经努力可将此周期缩短为21个月或更低，目前大都取其为一年半，即18个月。

戈登·摩尔（Gordon Moore）为英特尔公司的创始人之一，如今，摩尔定律已成为英特尔公司奋斗的一种信仰，2004年英特尔公司已推出可在直径为300mm（约12英寸）的晶片上刻出容纳5亿个晶体管的芯片。图1-8给出了芯片工艺的发展。

梅特卡夫定律认为，一个网络的价值随其用户数的平方而增加，每个新用户的增加将给网上其他用户带来附加价值。这体现了人类社会需求因素对网络价值的倍增效应。

马太定律则展现了滚雪球效应，即在一定条件下，某种技术、产品或业务的优势（或劣势）一旦出现并达到一定程度后，可导致其不断自行强化（或劣化），强者更强（或弱者更弱）。第三次工业革命（信息革命）就是处于强者更强并不断自我强化的状态。

作为信息革命的集大成者，作为网络与通信、计算技术的中枢与大脑，数据中心的基础设施、网络、计算资源、管理等系统的规划、设计与建设，必须充分重视其特性、发展趋势和性能要求，并符合下述原则。

1. 高性能

数据中心的计算资源、网络资源、基础设施资源具有较高的信息处理与吞吐能力，网络应充分满足数据交换与传输速度，不应存在阻塞，具备对突发流量、突发计算量的承受能力。

2. 扩展性

为方便实现数据中心规模的扩展，系统的设计应具有灵活的扩展能力，包括网络端口的扩展、带宽容量的扩展、处理用户访问的能力的扩展、计算能力的扩展、存储能力的扩展、基础设施的扩展等。扩展应能在线进行，不需要中断服务。

数据中心的各系统采用模块化设计，系统可方便地增加新的功能，并能有选择地对某个功能块进行升级或扩展。其中，数据机房网络层和基础设施层对扩展性的要求分别如下。

1）网络层

网络系统的关键部件配置上应按照双备份要求设计。在网络连接上应消除单点故障，提供关键设备的故障切换。关键网络设备之间的物理链路采用双路冗余连接，按照负载均衡方式或双机热备（Active-Active）方式工作。关键主机可采用双路网络来增加可靠性。全冗余的方式使系统的可靠性达到99.999%。

2）基础设施层

数据中心机房应具有良好的灵活性与可扩展性，能够根据今后业务不断深入发展的需要，扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力，提供技术升级、设备更新的灵活性。不仅能支持现有的系统，还应在空间（机柜）布局、系统用电容量、系统制冷容量等方面留有充分的扩展余地，便于系统进一步开发及适应未来系统更新换代的需求。

在系统设计和实施中充分考虑用户后期的扩容，预留合理的扩容接口，尽量确保在后期的系统扩容时不会影响当前业务的正常运营。此外，在系统的后期扩容时不应降低以前系统的可用性也是需要重点关注的。

3. 适用性

数据中心的设计应该是高吞吐量、无阻塞的，能快速响应用户的请求。对不同用户应满足不同的带宽和服务质量的需求。

系统的设计和实施能够满足国际、国内标准及业主所要求的可用性指标，确保设备和各子系统具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响其他设备和系统正常工作。

4. 安全性

数据中心基础设施、网络设施、计算与存储资源等各系统应具有网络和系统的全方位安全性保护部署，如防止外部入侵和黑客攻击、在局域网环境中保证客户的隔离、对核心管理系统实现安全保护、内外网段隔离等。

各系统、子系统的规划、设计、建设实施、运营等符合高等级的抗扰度国际标准，工作安全可靠。要对结构设计、设备选型、日常维护等各个方面进行高可靠性的设计和建设，避免出现单点故障。在关键设备采用硬件备份、冗余等可靠性技术的基础上，采用相关的软件技术提供较强的管理机制、控制手段和事故监控与安全保密等技术措施来提高安全性。

5. 稳定性

系统设计成熟，产品应用广泛。不单纯追求系统的先进性，而力求做到方案和产品的无缝连接，数据中心的稳定运行应当始终处于优先考虑的等级。

6. 通用性

系统的设计和实施符合国际、国内和行业设计标准。

7. 可维护性

对系统采取模块化的设计，产品的冗余设计作为重点要求指标。对硬件、软件供应商的实施和售后能力进行详细的要求，准备相关应急预案。

8. 可管理性设计

数据中心基础设施、网络设施、计算与存储、运行与管理等系统所采用的设备（如IT设备、动力设备、环境设备）均采用智能化设计，以便集成监控。

实现先进的集中管理监控，实时监控、监测整个数据中心的运行状况，实时灯光、语音报警，实时事件记录，这样可以迅速确定故障，提高系统的运行性能、可靠性，简化管理人员的维护工作，从而为其数据中心安全、可靠的运行提供最有力的保障。

9. 经济性

以较高的性能价格比规划、设计与建设数据中心，使资金的产出投入比达到最大值。

以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转，提供高效能与高效益。尽可能保留并延长已有系统的投资，充分利用以往在资金与技术方面的投入。在确保业务合理的可用性基础之上，合理降低投资成本（Capital Expense，CAPEX）和运营成本（Operation Expense，OPEX）。

10. 节能、环保、减排的原则

数据中心规划、设计及建设、运营等要采用切实有效的措施或技术来充分体现节能、环保、减排的要求，建设绿色的数据中心。

主要原则要求如下。

第一，必须有正确的设计方案，设计不能太过于超前、容量不宜过大，应采用模块化设计，充分利用可扩展性，逐年分步扩充，以免盲目投入、容量过大。

第二，必须选择低能耗、低运维成本的产品。计算与存储设备要采用能耗/计算能力比低的设备与方案；基础设施层设备（如UPS和空调）尽可能采用高效能、低能耗产品，并且充分考虑产品的维保成本。