校园云计算数据中心机房建设解决方案.doc
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校园云计算数据中心机房建设解决方案
校园云计算数据中心机房
解决方案
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校园云计算数据中心机房建设解决方案
目 录
第一章节 项目概述 1
1.1背景 1
1.2建设原则 3
1.3建设思路 7
1.4建设依据 7
第二章节 总体需求分析 11
2.1项目的意义和建设必要性 11
2.2现状分析 12
2.3项目需求分析 13
2.3.1系统融合 14
2.3.2物理基础设施 14
2.3.3机柜微环境 15
2.3.4节能和安全 15
2.3.5体拥有成本(TCO) 17
第三章节 主要内容和目标 18
3.1主要内容 18
3.2主要目标 19
3.3基础支撑系统建设 21
3.3.1机房装修系统 28
3.3.1.1建设思路 28
3.3.1.2建设内容 30
3.3.1.3配套办公区域装修 32
3.3.2供配电系统 33
3.3.2.1建设思路 33
3.3.2.2建设内容 33
3.3.3机房UPS系统 35
3.3.3.1建设思路 35
3.3.3.2建设内容 35
3.3.4机房空调系统 38
3.3.4.1建设思路 38
3.3.4.2建设内容 38
3.3.5机房防雷接地系统 40
3.3.5.1系统概述 40
3.3.5.2建设思路 41
3.3.5.3建设内容 42
3.3.6机房综合布线系统 44
3.3.6.1建设思路 44
3.3.6.2建设内容 45
3.3.7机房环境监控系统 49
3.3.7.1系统概述 49
3.3.7.2建设思路 50
3.3.7.3建设内容 51
3.3.8机房气体灭火系统 55
3.3.9机房搬迁工程 55
第四章节 项目估算 56
第五章节 项目实施与运行维护 58
5.1建设流程及进度安排 58
5.1.1团队组建 59
5.1.2实施方案详细设计 60
5.1.3实施方案详细会审 61
5.1.4建设招投标 61
5.1.5运维制度的设计 62
5.1.6运维制度的会审 63
5.1.7采购设备和基础设施改造 64
5.1.8平台机房端系统改造调测 64
5.1.9人员技术和制度培训 65
5.1.10项目验收 65
5.2项目建设管理及组织机构 66
5.2.1领导组织机构 66
5.2.2项目建设机构 67
5、后勤保障组 67
5.2.3项目沟通 68
5.2.4项目文档管理 69
5.2.5运维及管理的组织机构 70
5.2.6运维及管理的规范 71
5.2.7运维模式 74
5.2.8人员配置和培训 74
第六章节 实施进度计划 75
第七章节 经济效益及社会效益分析 77
7.1经济效益 77
7.2社会效益 78
第八章节 风险评估 80
第九章节 结论 81
第一章节 项目概述
1.1背景
数据中心是信息系统的中心,通过网络向企事业单位或公众提供信息服务。
具体来说,数据中心是在一幢建筑物内,
以特定的业务应用中的各类数据为核心,依托 IT 技术,按照统一的标准,建立数据处理、存储、传输、综合分析的一
体化数据信息管理体系。
信息系统为企业带来了业务流程的
标准化和运营效率的提升,数据中心则为信息系统提供稳定、可靠的基础设施和运行环境,并保证可以方便地维护和管理信息系统。
一个完整的数据中心在其建筑之中,由 基础支撑系统、计算设备和业务信息系统 这三个逻辑部分组成。
基础支撑系统主要包括建筑、电力设备、环境调节设备、照明设备和监
控设备,这些系统是保证上层计算机设备正常、安全运转的
必要条件。
计算设备主要包括服务器、 存储设备、网络设备、通信设备等,这些设施支撑着上层的业务信息系统。
业务信
息系统是为企业或公众提供特定信息服务的软件系统,信息
服务的质量依赖于底层基础支撑系统和计算机设备的服务能力。
只有整体统筹兼顾,才能保证数据中心的良好运行,为用户提供高质量、可信赖的服务。
数据中心经过十几年时间的建设与发展,目前已经深入到各个大中型企事业单位的内部,基本上每个单位都已经建
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立了自己的数据中心。
常见的数据中心逻辑拓朴图如下所
示。
数据中心包含了支撑业务系统运行的基础设施,为其中提供的业务系统提供集中运营环境,并具有一套完整的运行、维护体系,以保证业务系统高效、稳定、持续运行。
近几年随着 IT 技术的发展,尤其是虚拟化和云计算技术的日渐成熟与广泛应用,传统的数据中心已远远不能满足
新的业务发展需求, 存在着资源利用率低下, 电能消耗过高,
物理空间不能满足业务扩展的需求,服务质量低下等问题,无法适应当今绿色 IT,节能减排,低碳,智能先进管理,降低运维成本和投资成本等新型数据中心要求。
所以越来越多的企业CIO主管更多地希望通过虚拟化和云计算技术,实现数据中心改造,以满足当前激烈竟争及金融危机环境下,快
速占领市场,使企业立于不败之地。
通过自动化的管理方式、
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虚拟化的资源整合方式,结合新的能源管理技术,来解决数据中心日益突出的管理复杂、能耗严重、成本增加及信息安全等方面的挑战,实现高效、节能、环保、易管理的数据中心。
1.2建设原则
随着计算机及网络技术迅猛发展、信息化时代的到来,各行各业信息化建设势在必行。
美国可用性研究中心将信息时代的企业运营可用性界定为四个层面的工作,从人员管理
的可用性,到工作流程的可用性,到IT信息技术的可用性,
而最基础的一层是网络环境的可用性, 即NCP(I 网络关键物
理基础设施-也就是常指的电子信息系统机房工程) 。
NCPI是数据中心中与 IT 系统紧密相关的、关键的一部分,是由基
础建设、电力供应、空气调节、制冷系统、弱电系统、消防系统、监控系统、系统管理服务等部分组成。
云数据中心工程设计必须满足当前的各项业务应用需求,同时又面向未来快速增长的发展需求,因此应是高质量的、灵活的、开放的。
设计时考虑避免下列外界因素:
电磁场、易燃物、易燃性气体、磁场、爆炸物品、电力杂波、潮气、灰尘等影响。
1、实用性和先进性
基础支撑系统和软硬件基础设施建设采用的产品和技术具有云平台的特征及技术的先进性,保障平台的资源使用
周期最大化。
但采用先进的技术也有一定的风险,即可能存在技术不成熟问题。
我们采用充分论证及测试的方式,在选择先进技术时,把技术风险降低。
并通过平台的小规模运营实践,逐步淘汰不成熟、不可行的技术,将整个平台建设成技术领先的基础设施系统。
2、安全可靠性
云计算数据中心作为承载未来学校核心业务应用的重要IT 基础设施,承担着稳定运行和业务创新的重任。
伴随着数据与业务的集中,云计算数据中心的建设及运维给信息部门带来了巨大的压力,因此中心的建设从基础支撑系统、
基础资源池(计算、存储、网络) 、虚拟化平台、云平台等多个层面充分考虑业务的高可用,基础单元出现故障后业务应用能够迅速进行切换与迁移,用户无感知,保证业务的连续性。
3、灵活性与可扩展性
云数据中心必须具有良好的灵活性与可扩展性,能够根据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。
应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。
4、可管理性
由于云数据中心机房具有一定复杂性,随着业务的不断发展,管理的任务必定会日益繁重。
所以在基础支撑系统的
设计中,必须建立一套全面、完善的机房管理和监控系统。
所选用的设备应具有智能化、可管理的功能,同时采用先进
的管理监控系统设备及软件, 实现集中管理监控, 实时监控、监测整个机房的运行状况,实时灯光、语音和短信报警,实
时事件记录,这样可以迅速确定故障,简化机房管理人员的维护工作,从而为云数据中心机房的安全、可靠运行提供最有力的保障。
云计算的最终目标是要实现系统的按需运营,多种服务
的开通,而这依赖于对计算、存储、网络资源的调度和分配,同时提供用户管理、组织管理、工作流管理、自助Portal界面等。
从用户资源的申请、审批到分配部署的智能化。
管
理系统不仅要实现对传统的物理资源和新的虚拟资源进行管理,还要从全局而非割裂地管理资源,因此统一管理与自动化将成为必然趋势。
5、节能性
云数据中心机房是电力消耗的“大户” ,由于计算机设备常年每天 24 小时运行的需要,机房场地内要独立设置空调调节系统,以及为满足机房环境温度、湿度、空气含尘浓
度的技术要求,用于机房环境条件技术保障的其他设备,再加上计算机设备本身的用电,构成机房总的用电负荷,因此
电子信息系统机房的节能刻不容缓。
在 IT 设备用电无法削减的情况下,就需要想办法从设备本身节约用电。
6、可维护性
云数据中心机房的维护和管理对于电子信息系统机房的正常运行起着至关重要的作用,机房的整体设计包括场地
布局、设备的选用、系统的先进性等决定了机房的可维护性。
7、开放性
当前阶段云计算整个产业化还不够成熟,相关标准还不完善。
为保证多厂商的良好兼容性,避免厂商技术锁定,方案的设计充分保证与第三方厂商设备保持良好的对接。
此外,为保证方案的前瞻性,设备的选型应充分考虑对已有的
云计算相关标准(如 EVB/802.1Qbg 等)的扩展支持能力,
保证良好的先进性,以适应未来的技术发展。
传统的管理系统与上层系统对接,注重故障的上报和信息的查询。
而云计算的管理系统更关注如何实现自动化的部署,在接口方面更关注资源调度和分配,这就需要管理系统在业务调度方面实现开放。
为保证服务器、存储、网络等资源能够被云计算运营平台良好的调度与管理,要求系统提供
开放的API接口,云计算运营管理平台能够通过 API接口、
命令行脚本实现对设备的配置与策略下发联动。
同时云平台也提供开放的 API接口,未来可以基础这些接口进行二次定制开放,将云管理平台与政务应用相融合,实现面向云计算的政务应用管理平台。
1.3建设思路
初期小范围试点,逐步迁移
考虑到学校核心业务应用的重要性,以及各学院、部门数据交互的复杂性,本次云计算数据中心项目建设的初期重在搭建基础支撑系统和基础平台,业务应用只针对我校信息技术中心自用业务,后续逐步对全校教育云平台用户开展云计算业务。
基础支撑系统建设主要指机房环境建设,机房环境我们
选用灵活可变的模块化机房建设理念,机柜、空调及 UPS等设备均可以分布式部署建设,随时即插即用。
因此,在项目
建设初期,我们只需合理规划好空间面积,小范围试点建设小规模机柜,根据应用需求逐步增大机柜规模,逐步扩建,逐步迁移应用。
本次方案的建设中,考虑到学校的实际情况,我们建议初期以提供 IaaS 服务为基础,包括虚拟主机、虚拟存储等服务,保证对现有应用系统和用户影响最低的前提下,逐步
完成向应用向云中的迁移。
对于PaaS和SaaS的建设,待IaaS
平台日益完善,数据格式、中间件、数据库形成标准、统一之后再逐步进行建设。
1.4建设依据
1、国际标准
《信息技术云计算概述和词汇》 ISO/IEC
17788:
2014
《信息技术 云计算 参考架构》 ISO/IEC
17789
《数据中心边缘虚拟交换技术白皮书》 IEEE
802.1Qbg
2、国家标准
《云计算综合标准化体系建设指南》 工信厅信软〔2015〕132号
《电子信息系统机房设计规范》 GB50174-2008
《电子信息系统机房验收规范》 GB50462-2008
《建筑 物防雷设计规 范》 GB50057-2010
《供配电系统设计规范》 GB50052-2009
《低压配电设计规范》 GB50054-2011
《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB50303-2011
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
《综合布线系统工程设计规范》 GB50311-2007
《综合布线系统工程验收规范》 GB50312-2007
《视频安防监控系统设计规范》 GB50395-2007
《视频显示系统工程技术规范》 GB50464-2008
《防盗报警控制器通用技术条件》 GB12663-2001
《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-2008
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007
《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2010
《气体灭火系统设计规范》 GB50370-2005
《信息安全技术信息系统通用安全技术要求》
GB/T20271-2006
《信息安全技术网络交换机安全技术要求》
GB/T21050-2007
《安全防范监控数字视音频编解码技术要求》
GB/T25724-2010
《安全防范视频监控联网系统 信息传输、交换、控制技术要求》
GB/T28181-2011
3、公共安全行业标准
《大楼通信综合布线系统》 YD/T926.1-2001
《通信电源安装设计规范》 YD/T5040-2005
《通信用不间断电源 -UPS》 YD1095-2008
4、通信行业标准
《安全防范系统通用图形符号》
GA/T74-2000
75-1994
《安全防范工程程序与要求》 GA/T
《城市监控报警联网系统 第5部分:
信息传输、
交换、控制技术要求》 GA/T669.5-20085、其它行业标准
《民用建筑电气设计规范》 JGJ
16-2008
6、浙江省地方标准
《安全技术防范系统建设技术规范》
DB33/768-2013
7、其他文件
建筑、结构、专业图纸等第二章节 总体需求分析
2.1项目的意义和建设必要性
1、云计算是信息技术和IT发展的必然趋势
云计算是网格计算、分布式计算、虚拟化等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。
它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完
美系统,并借助SaaS、PaaS、IaaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。
作为一种新兴技
术和商业模式,云计算将加速信息产业和信息基础设施的服务化进程,催生大量新型网络信息服务,带动信息产业和信息化建设格局的整体变革。
加快发展云计算,不仅是提升我校工作效率、培育新业务的重要途径,也是率先实现跨越式发展的重要举措。
2、推动云计算应用是占领教育信息化战略制高点的需
要
云计算是当今信息技术、 信息化的战略制高点, 推动IT
系统科学发展、跨越发展,云平台建设亟待把握云计算带来
的新机遇,大力推动云计算在 IT 系统中的建设应用。
3、推动云计算在专网的落地应用可对信息化工作起到集约化建设效应。
2.2现状分析
1、机房空间有限,机柜数量配置已达极限,无法扩容机柜数量。
2、所有机柜均满负荷配置,增加设备十分困难。
3、机房设计建设方式陈旧,机柜内信息点数量、类别及质量远远不能满足目前信息化的需要。
4、机房下走线方式阻碍冷气、新风系统循环,也不易维护操作。
虽然我校于 2009 年做过一次核心网络机房整体装修,整改了一部分线路为上走线方式,但仍无法梳理清楚线路,导致目前网络核心机房线路错综复杂,节点极多,一旦发生网络故障,修复难度很大。
5、机房网络线路接入数量、方式和种类繁多,需要重新设计整改完善。
6、目前大多数机柜均已满配,从而导致机柜单位面积的楼层承重超出机房设计标准,存在严重安全隐患。
7、机房空调系统能耗巨大,可仍无法满足越来越多设
备散热需求。
空调设备陈旧,每年维护空调金额达 10 万余元。
因此,急需设计建设独立一体式机房系统,减少能耗,
从长远来看,经济效益明显。
8、机房消防系统为 2009年安装的七氟丙烷消防系统,已过安全质保期限,且发生过数字故障,虽已排除,但本市
缺少维护保养单位,存在安全事故隐患。
9、机房在开始设计建设时缺少新风系统,仅依靠空调系统进行空气循环,不能满足机房空气质量要求,不符合机房设计标准。
10、 机房静电地板严重损坏,多处下陷。
11、 机房缺少环境监控系统,一旦发生故障或事故,没有及时报警告知,影响事件处理时效。
12、 UPS机房承重设计未按照专业机房标准建设,在用电池数量多、重量大,存在安全事故隐患。
因此,目前数据中心基础支撑系统不适宜作为智慧校园基础环境,且存在较大安全隐患,急需重新设计规划生物医药科研楼五楼云计算数据中心。
该中心可选择目前技术先进的独立一体式机房建设方案,大大降低能耗的同时,加强了对设备、环境的监控,增强了机房整体安全性能。
从长远来看,大大增加了机房运行的社会、经济效益,降低了运行风险,满足了我校智慧校园建设的需要,是我校实现教育信息化的坚实基础和有力保障。
2.3项目需求分析
从长期来讲,本项目的需求是满足今后15到20年建设基于云计算数据中心的基础支撑系统对包括供配电、UPS、
空调、模块机柜等在内等基础架构的需要。
电子信息系统机房建设方案的设计根据行业特点,秉承建设方对机房设计方案的要求,不但创造一个满足计算机系统的安全可靠、正常运行,延长设备使用寿命,提供一个符合国家各项有关标准的优秀的技术场地,还要给机房工作人员提供一个舒适、典雅的工作环境。
考虑到计算机操作人员长期机前工作易于疲劳的情况,在装饰装修设计和材料选择上采用了典雅端庄并结合当代绿色环保的崭新理念,力图挖掘出现代、大气、典雅、人文、自然相结合的理性空间。
新一代电子信息系统机房的建设,采用机房密闭护围、
大空间、人机区域分离、无人值守、集中监控等都是现行机房空间和平面布局所崇尚的设计理念和策略。
2.3.1系统融合
电子信息系统机房工程是一个集多种技术系统的综合性工程,各专项子系统的作用与功能相对独立而应用与管理却相互关联。
由总体规划和空间与平面布局的设计开始,到
配电、空调等关键系统的设计, 再到其他配套系统的的设计,
需要考虑系统之间的融合,这样才能提高机房工程的整体性能和综合效能。
2.3.2物理基础设施
网络的关键物理基础设施 (NCPI)包括5个关键子系统:
电力供应、空气调节、机柜构造、系统管理和综合服务。
NCPI
的关键子系统是达到机房工程的可用性的重要关键因素,目前已经从概念逐渐发展到产品。
2.3.3机柜微环境
随着电子产品集成度提高、单位容积中功耗与散热的增加,机柜内能安置的设备数量越来越多,密度也越来越高,
从而引起机柜内设备布置、 电源分配、热量冷却、线缆管理、状态监控等一系列问题。
高密度的设备机柜其实就是一个微
型的机房。
如果忽视这个高密度机柜的特性,就会影响机房的可靠性和可用性。
因此必须注意采取有效的措施进行处理。
2.3.4节能和安全
本设计中采用了机房节能的“冰箱”理念,即对机房进行墙体保温处理,减少外界冷热空气通过外墙体对机房内温度的影响,以及机房内冷空气通过外墙传导至机房外,从而减少机房内精密空调的冷负荷。
另外,机房工程必须采用主动防御和综合防范的手段以及管理与技术并重的措施,来有效地确保机房环境中的数据信息、数据处理系统、网络系统、基础设施的整体安全。
机房的密封、绝热、配风、气流组织:
a.结构、布局;
b.设备;c.其他(系统联动、环保等 ),对以上方面合理设计以此降低 PUE比值。
1、结构:
进行模块化扩容,减少一次投入成本及空置能源浪费 :
规划发展区域,与现用的机房区域实现物理隔理;
设计全封闭型的数据中心,提高机房密闭性能:
在现有玻璃幕墙基础上再进行中空防火玻璃封堵,取消外窗,并用金属竖状百叶窗帘进行装饰,防止太阳辐射消耗能量。
划分出高密度区域:
在机房制冷控制区域对维护结构进行保温处理,防止机房相邻区域因温度、湿度差异较大而产生冷凝水,同时降低制冷的负荷。
即:
对机房的顶板和地板及墙面作保温处理,并在保温棉上方铺设一层铝板光滑风道,减少空调送风阻力。
优化机房地板下结构降低风阻:
提高活动地板铺高,本
次设计地板架高 500mm;2、布局:
以机柜(前门玻璃,后门网孔)作为微环境,即:
将冷风直接送入机柜内 ,并对通风口可以进行机柜发热量进行调节。
机柜采用背靠背、面对面方式,形成冷、热通道。
空调采用行间空调送风。
强电均采用下走线方式,弱电均采用上走线方式。
对线缆穿出地板的开口处进行密封处理。
有效使用机柜封闭盲板,减少冷热空气的混合。
3、设备空调:
采用高能效压缩机,确保机组高能效比。
具有联动与群控功能,可实现统一控制管理 ,实现机房环境的节能控制。
UPS:
选用输入功率系数高的 UPS设备,提高输入效率及电源的利用率。
4、照明:
在保证照明质量的前提下,优先选用光效高、显色性好的光源及配光合理、安全高效的灯具。
合理选择照明控制方式,加强照明设备的运行管理:
与安防系统联动,当门禁打开时,灯光开启。
5、环保设计:
机房装修全部采用环保材料,不存在甲醛等污染气体排
放。
6、降噪设计:
通风设备工作时产生噪音及振动。
对减振主要通过在安
装时加一些减震弹簧片和橡皮垫。
风管采用隔音保温材料,其通过墙体时采用帆布软管。
2.3.5体拥有成本( TCO)
电子信息系统机房工程的建设和运营都需要费用。
机房
工程的总体拥有成本包括从建设到运营期的总体成本,包含:
设施建设成本、设备系统成本、维修维护成本、人力资源成本。
现代机房的能耗成本占总体成本的比例逐年上升,
因此关注与考虑机房建设期和运营期降低 TCO,提高基础设施总体经济效用比尤其重要。
第三章节 主要内容和目标
3.1主要内容
云计算数据中心建设主要包括以下建设内容:
1、云计算基础支撑系统
2、资源池化系统(服务器、存储、网络资源池)
3、云计算管理平台
4、云计算安全系统
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校园云计算数据中心机房建设解决方案
教育云计算平台系统架构图
本期云计算数据中心建设搭建基础支撑系统,包括机房环境装修、供配电系统、 UPS系统、空调系统、防雷接地系统、综合布线系统、环境监控系统、气体灭火系统和机房搬迁工程。
3.2主要目标
云计算数据中心基础支撑系统建设应事先绿色低碳、运维管理自动化、快速便捷部署和安全可信的建设目标。
绿色低碳。
绿色数据中心在机械、照明、用电和计算机系统等方面的设计为的是最大程度提升能源利用效率和最小程度造成对环境的污染和影响。
建
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