數據中心手冊

《數據中心手冊》是2022年機械工業出版社出版的圖書，作者是[美]耿懷渝（Hwaiyu、Geng）等。

基本介紹

• 中文名：數據中心手冊
• 作者：[美]耿懷渝（Hwaiyu、Geng）等
• 出版時間：2022年4月
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111697480
• 類別：圖書>計算機/網路>資料庫>資料庫理論
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝

內容簡介

本書英文原版由全球數據中心業內專家共同編寫，中文版由國內數據中心業內專家共同翻譯並修訂完成。內容涵蓋了數據中心全生命周期的相關技術及運營管理策略。從數據中心規劃、選址、設計、建設、測試、驗收、運營到災備，內容全面詳實。是作者及譯者多年經驗所得。是一本來自全球不同國家、不同企業、不同專業領域的專家共同完成的傑作。 本書可作為數據中心設計者、建設者、管理者以及投資者的學習及參考材料，亦可作為高校相關專業學生及其他人士了解數據中心行業的入門材料。

圖書目錄

譯者列表

推薦序一

推薦序二

譯者序

前言

章節組成

技術顧問委員會

致謝

第1篇數據中心概況和戰略規劃

第1章數據中心戰略規劃、設計、建設和運營3

1.1引言3

1.1.1數據中心與地球變暖3

1.1.2數據中心的定義3

1.1.3能源消耗的趨勢4

1.1.4高效用電4

1.1.5虛擬化、雲計算、軟體定義的數據中心4

1.2數據中心愿景和路線圖5

1.2.1戰略規劃和路線圖5

1.2.2容量規劃7

1.3選址規劃7

1.4可持續性設計8

1.4.1設計指南8

1.4.2可靠性和冗餘8

1.4.3計算流體動力學9

1.4.4DCIM和PUETM9

1.5實踐和新興技術9

1.6運營管理和災害管理10

1.6.1ISO標準10

1.6.2計算機化維護管理系統10

1.6.3線纜管理11

1.6.45S現場管理法11

1.6.5培訓和認證11

1.7業務連續性和災難恢復11

1.8結論12

參考文獻12

延伸閱讀13

ⅩⅦ第2章數據中心能源與可持續性15

2.1引言15

2.1.1怎樣才是綠色環保15

2.1.2環境影響16

2.2數據中心彈性設施的模組化18

2.2.1彈性設施模組化設計的最佳化18

2.2.2分析方法18

2.2.3彈性設施的冷卻19

2.3用水20

2.4適當的運行溫度和濕度21

2.5避免常見的規劃錯誤22

2.5.1情景1——氣候對能源利用的影響22

2.5.2情景2——在早期規劃PUE時沒有考慮電氣系統拓撲結構22

2.5.3情景3——數據中心溫度低於建議的溫度24

2.5.4情景4——冷卻系統的效率沒有考慮伺服器部分負載情況24

2.5.5情景5——缺乏對冷卻系統如何影響IT設備能耗的理解25

2.6冷卻系統中的概念25

2.6.1冷卻方式的選擇25

2.6.2冷卻系統的主要設備類型26

2.7建築圍護結構與能源利用27

2.7.1建築圍護結構的影響27

2.7.2建築圍護結構泄漏27

2.7.3使用建築性能模擬評估能源消耗28

2.8氣流管理與封閉策略 28

2.8.1被動式煙囪IT機櫃29

2.8.2封閉熱通道29

2.8.3封閉冷通道29

2.8.4行間冷卻29

2.8.5水冷伺服器29

2.8.6浸沒式液冷29

2.9電氣系統能效29

ⅩⅧ2.10IT設備的能源使用31

2.10.1美國環境保護署能源之星規範31

2.10.2SPECpower_ssj200831

2.10.3IT與設施共同協作以降低能耗34

2.11平衡IT和設施34

2.11.1技術更新35

2.11.2降低IT運行成本35

2.11.3數據中心設施動態和不可預測35

2.11.4伺服器技術和套用效率35

2.11.5數據收集和分析評估35

2.12數據中心能源使用效率的確定38

2.13私有企業和政府能源效率計畫39

2.14USGBC-LEED升級版適用於數據中心39

2.15協調全球數據中心能效指標39

2.16行業聯盟關於衡量和報告整體數據中心效率的建議39

2.16.1美國環境保護署數據中心能源之星40

2.16.2ASHRAE數據中心綠色提示40

2.16.3其他國際項目與標準40

2.17運營最佳化策略40

參考文獻41

延伸閱讀41

ⅩⅨ第3章託管或租賃數據中心43

3.1引言43

3.2託管43

3.2.1計算能力43

3.2.2存儲44

3.2.3管理服務44

3.3租賃(批發)44

3.4數據中心類型44

3.4.1傳統數據中心44

3.4.2整體模組化數據中心(數據大廳)44

3.4.3貨櫃數據中心46

3.4.4整體模組化數據中心(預製)47

3.4.5獨立數據中心48

3.5擴展數據中心48

3.6選擇、評估託管和批發供應商49

3.7建造與購買49

3.7.1建造49

3.7.2租賃49

3.7.3選址50

3.7.4冗餘50

3.7.5維護50

3.7.6從財務角度確定建造或購買50

3.7.7建造或購買的挑戰50

3.8未來趨勢51

3.9結論51

延伸閱讀51

數據中心行業新聞和趨勢的來源51

第4章模組化數據中心的設計、部署及其注意事項52

4.1模組化數據中心的定義52

4.2模組化數據中心的優點及套用52

4.3模組化可擴展性計畫54

4.4模組化數據中心的分解結構55

4.4.1模組化數據中心的結構（標準貨櫃式）55

4.4.2建築部分59

4.4.3電力部分60

4.4.4冷卻部分61

4.4.5控制部分64

4.4.6冗餘和可靠性方面64

4.4.7網路和布線部分65

4.4.8多模組陣列部署67

4.5現場準備、安裝和測試69

4.6如何選擇模組化數據中心供應商72

4.7外部因素72

4.8發展趨勢及結論73

延伸閱讀73

ⅩⅩ第5章數據中心選址74

5.1引言74

5.2地點和設施的尋找74

5.3全球化和光速74

5.3.1選址團隊75

5.3.2選址的本質76

5.4選址過程77

5.4.1制定業務需求和限制條件78

5.4.2第1輪-定義地理選址區域78

5.4.3第2輪-選址標準80

5.4.4分析和淘汰機會的短名單83

5.4.5選址結束84

5.5行業趨勢的影響84

5.5.1全球化和政治經濟改革84

5.5.2全球戰略位置84

5.5.3未來數據中心84

延伸閱讀85

第6章數據中心財務分析、投資收益率和總體擁有成本86

6.1前言86

6.1.1市場變化和混合型信息通信技術戰略86

6.1.2通常的決策87

6.1.3成本負擔與職責的偏離87

6.1.4什麼是總體擁有成本88

6.1.5什麼是投資收益率88

6.1.6貨幣的時間價值89

6.1.7資本成本90

6.1.8投資收益期90

6.1.9組成TCO和ROI的元素90

6.2成本與收益的財務測算92

6.2.1常見業務測算方法和項目批准測試92

6.2.2現值92

6.2.3淨現值94

6.2.4盈利指數95

6.2.5簡單投資收益率計算中的淨現值95

6.2.6內部收益率96

6.2.7NPV或IRR的選擇97

6.3難點和常見問題98

6.3.1ROI分析不僅為了達到既定目標值，更多的是用來最佳化98

6.3.2敏感度分析98

6.3.3稅務的會計方法98

6.3.4隨時間變化的成本—實際和名義貼現率98

6.3.5IRR的多種計算方法99

6.3.6斷章取義99

6.3.7標準升級程式100

6.3.8區位的敏感度101

6.3.9IT節能和PUE乘積104

6.3.10換算其他成本因素104

6.4一個實際案例106

6.4.1氣流組織改進項目106

6.4.2對上述選項的細化107

6.4.3資本性成本107

6.4.4運營成本107

6.4.5淨現值分析108

6.4.6內部收益率分析109

6.4.7收益分析109

6.4.8盈虧平衡點110

6.5在自建、再投資、租賃容量或託管中進行選擇115

6.5.1自有數據中心容量115

6.5.2租賃數據中心容量116

6.5.3數據中心託管容量116

6.5.4雲數據中心容量116

延伸閱讀116

ⅩⅪ第2篇數據中心的設計和建設

第7章架構設計：數據中心機架及設施布局設計119

7.1引言119

7.2機架和機櫃設計概述119

7.2.1雙柱式和四柱式機架119

7.2.2機櫃120

7.2.3網路120

7.2.4伺服器和存儲設備121

7.2.5大框架平台122

7.3空間和電源設計標準122

7.3.1平台相關容量規劃122

7.3.2更新改造122

7.3.3功率密度124

7.4路由124

7.4.1網路進線路由124

7.4.2機房內的路由125

7.5與其他系統的協調126

7.5.1CRAC/CRAH127

7.5.2配電127

7.5.3噴淋和消防系統128

7.5.4照明設備128

7.5.5有無架空地板的對比128

7.5.6通道封閉128

7.6機房設計129

7.6.1根據面積129

7.6.2根據類型129

7.7模組化設計132

7.7.1機房空間132

7.7.2電力和冷卻基礎設施133

7.7.3網路容量133

7.7.4可擴展性與可靠性133

7.8CFD模擬133

7.9數據中心空間規劃133

7.9.1流線組織133

7.9.2支持區133

7.10結論135

延伸閱讀135

ⅩⅫ第8章數據中心的機械設計136

8.1引言136

8.2關鍵設計標準136

8.2.1可靠性136

8.2.2安全性137

8.2.3人身安全137

8.2.4美學137

8.2.5靈活性138

8.2.6廢熱再利用138

8.2.7盈利能力138

8.2.8效率138

8.2.9設計標準和指南139

8.3機械設計過程139

8.3.1初步設計140

8.3.2方案設計140

8.3.3深化設計143

8.3.4施工檔案147

8.3.5施工管理152

8.4數據中心關鍵設備選型注意事項153

8.5主要設計方法156

8.5.1冷卻介質156

8.5.2散熱157

8.5.3空氣輸送路徑158

8.5.4氣流管理159

8.6當前實踐161

8.6.1冗餘161

8.6.2可靠性161

8.6.3布局和氣流管理:熱通道-冷通道161

8.6.4液冷161

8.6.5最佳化機房環境162

8.6.6節能162

8.6.7冷卻162

8.6.8濕度控制162

8.6.9效率162

8.7未來趨勢163

8.7.1數據中心用水163

8.7.2高溫數據中心163

8.7.3假設的質疑163

參考文獻163

延伸閱讀163

ⅩⅩⅢ第9章數據中心的電氣設計164

9.1運行時間 164

9.2要部署的電氣設備 164

9.3電氣設計 164

9.3.1並聯 UPS 冗餘配置 165

9.3.2備用組件式冗餘配置 165

9.3.3分散式冗餘配置 165

9.3.42N配置165

9.3.5N 1拓撲165

9.3.6Facebook 公司電氣設計168

9.4可用性 170

9.4.1串並聯繫統間的聯繫 171

9.4.2可用性場景示例 171

9.4.3帶載與運行172

9.4.4機架信息 174

9.4.5數據中心正常運行時間174

9.5確定完成175

延伸閱讀176

第10章數據中心的消防與生命安全設計177

10.1消防基礎177

10.2消防主管部門、規範和標準178

10.3當地部門、國家規範和標準178

10.3.1保險公司179

10.3.2企業標準179

10.3.3分層系統179

10.4生命安全180

10.4.1用途180

10.4.2人員負荷180

10.4.3疏散設計180

10.4.4通道180

10.5被動防火180

10.6主動防火/滅火181

10.6.1自動噴水滅火系統182

10.6.2濕式系統182

10.6.3乾式系統182

10.6.4預作用系統182

10.6.5細水霧183

10.6.6清潔滅火劑與氣體滅火系統184

10.6.7哈龍185

10.6.8氫氟碳化物185

10.6.9惰性氣體185

10.6.10全氟己酮（Novec 1230）185

10.6.11低氧防火系統186

10.6.12機櫃滅火系統186

10.6.13手提式滅火器186

10.6.14冷通道/熱通道187

10.6.15小結187

10.7火災探測、報警與信號傳遞188

10.7.1溫度探測188

10.7.2煙霧探測188

10.7.3運行順序189

10.7.4暖通空調系統的關閉190

10.8消防設計190

參考文獻190

ⅩⅩⅣ第11章數據中心的結構設計：自然災害下的抗力192

11.1引言192

11.1.1結構及非結構組件192

11.1.2環境設計風險192

11.2建築設計考慮因素193

11.2.1基於規範的設計193

11.2.2基於性能的設計考慮193

11.2.3既有建築194

11.3地震194

11.3.1概述194

11.3.2地震災害194

11.3.3對建築物的常見影響195

11.3.4新建建築設計考慮因素195

11.3.5既有建築物緩解措施197

11.4颶風、龍捲風及其他風暴197

11.4.1概述197

11.4.2對建築物的常見影響198

11.4.3緩解措施198

11.5雪荷載和雨荷載198

11.5.1概述198

11.5.2緩解措施198

11.6洪水及海嘯199

11.6.1概述199

11.6.2對建築物的常見影響199

11.6.3緩解措施199

11.7綜合抵抗策略199

11.7.1災前規劃199

11.7.2災後規劃201

參考文獻201

第12章數據中心布線202

12.1為什麼在數據中心採用標準的結構化布線202

12.2布線標準組織203

12.3數據中心電信線纜基礎設施標準203

12.4通信空間和要求206

12.4.1一般要求206

12.4.2電信進線間(TER)207

12.4.3主配線區（MDA）207

12.4.4中間配線區（IDA）207

12.4.5水平配線區（HDA）208

12.4.6區域配線區（ZDA）208

12.4.7設備配線區（EDA）208

12.4.8電信間（TR）208

12.4.9支持區域的布線209

12.5結構化布線拓撲209

12.6線纜類型和線纜長度值211

12.6.1同軸電纜211

12.6.2平衡雙絞線布線211

12.6.3光纖布線212

12.6.4布線長度213

12.7機櫃和機架的布置（熱通道和冷通道）213

12.8布線和能源效率214

12.9線纜通道215

12.10機櫃和機架216

12.11配線架和線纜管理216

12.12可靠性等級和布線 216

12.13結論與趨勢216

延伸閱讀217

ⅩⅩⅤ第13章數據中心基礎設施的可靠性工程219

13.1引言219

13.2可靠性理論219

13.2.1系統可靠性分析定義220

13.2.2系統的可靠性指標220

13.2.3設備可靠性數據220

13.2.4基本的系統可靠性模型224

13.3系統故障分析226

13.3.1可靠性分析方法226

13.3.2主系統故障分析方法231

13.3.3故障工具的優缺點237

13.4數據中心可靠性套用237

13.4.1系統可靠性評估的好處237

13.4.2數據中心可靠性評估的要點239

13.4.3TIA分級和可靠性評估243

參考文獻244

延伸閱讀 244

第14章數據中心的空氣品質245

14.1引言245

14.2標準和指南245

14.3空氣污染（氣載污染）247

14.4常規解決方案247

14.4.1腐蝕分級測試片檢測法248

14.4.2常規腐蝕分級測試片檢測法的套用248

14.5中國數據中心空氣品質的研究249

14.6結論與未來趨勢252

參考文獻252

延伸閱讀 253

ⅩⅩⅥ第15章計算流體動力學在數據中心中的套用254

15.1簡介254

15.2CFD原理 254

15.2.1基本原理255

15.2.2數值方法255

15.2.3CFD模型256

15.2.4選擇求解格線257

15.2.5計算域求解258

15.2.6什麼時候可以使用求解結果259

15.2.7結果是什麼259

15.3數據中心中CFD的套用261

15.3.1典型用途261

15.3.2用於數據中心設計261

15.3.3用於評估、故障排除和升級263

15.3.4用於運行管理263

15.4數據中心建模266

15.4.1圍護結構266

15.4.2CRAC / CRAH和冷卻基礎設施267

15.4.3其他基礎設施268

15.4.4白色空間/ IT設備270

15.4.5模擬控制系統272

15.4.6低能耗設計273

15.4.7挑戰273

15.4.8瞬態模擬和故障場景274

15.4.9數據機房指標276

15.5CFD / 虛擬模型的潛在附加優勢278

15.6虛擬設施模型的未來278

參考文獻279

ⅩⅩⅦ第16章數據中心的環境控制280

16.1數據中心能耗趨勢280

16.2數據中心的熱管理280

16.2.1冷卻系統架構280

16.2.2結構參數281

16.2.3機房空調布置282

16.2.4數據中心能源管理282

16.3冷卻系統的設計與控制283

16.3.1數據中心設計283

16.3.2反滲透補水系統285

16.3.3冷卻系統的設計及其運行包絡線基礎286

16.3.4冷卻系統的運行順序286

16.4性能指標289

參考文獻290

ⅩⅩⅧ第17章數據中心項目管理與測試294

17.1引言294

17.2項目管理294

17.2.1項目啟動階段294

17.2.2計畫階段295

17.2.3執行階段296

17.2.4監控階段299

17.2.5收尾階段300

17.3測試300

17.3.1什麼是測試300

17.3.2為什麼要測試一座建築300

17.3.3為什麼要測試一個數據中心302

17.3.4選擇一個測試公司303

17.3.5準備測試的設備和系統304

17.3.6測試任務304

17.3.7審核OPR和BoD檔案305

17.3.8審核圖紙307

17.3.9機械、電氣和管道規範的審核307

17.3.10測試規範的發布307

17.3.11設計階段會議/價值工程308

17.4投標階段任務308

17.4.1參加預備投標會議308

17.4.2終測試計畫308

17.4.3編制測試任務清單檔案308

17.4.4測試啟動會議309

17.4.5測試會議309

17.4.6評審提交309

17.4.7PFC現場考察309

17.4.8設備啟動309

17.5驗收階段任務309

17.5.1風管壓力測試309

17.5.2管道壓力測試310

17.5.3空氣側和水側系統的測試和平衡310

17.5.4審核運行和維護手冊310

17.5.5FPT和IST測試311

17.5.6對業主員工的培訓311

17.5.7終測試報告312

17.5.8系統手冊312

17.5.9近質保審查/入住階段審查312

17.5.10反季節性測試312

17.5.11延遲測試312

ⅩⅩⅨ17.6LEED-所需的測試任務312

17.6.1EA先決條件1：FC313

17.6.2EA Credit 3 EC313

17.7小測試任務313

17.7.1設計階段313

17.7.2施工階段313

17.7.3驗收階段313

17.7.4入住階段313

17.8測試團隊成員313

17.9數據中心趨勢317

17.10結論317

延伸閱讀317

第3篇數據中心技術

第18章虛擬化、雲、軟體定義網路和軟體定義數據中心321

18.1引言321

18.2數據中心虛擬化321

18.2.1虛擬化的收益322

18.2.2網路技術的挑戰322

18.3雲作為數據中心的延伸323

18.3.1雲的類型和雲服務的模型323

18.3.2IaaS對數據中心的益處323

18.3.3IaaS運營和相關問題323

18.4數據中心網路324

18.4.1數據中心網路拓撲324

18.4.2網路拓撲的挑戰324

18.4.3I/O阻塞和I/O隔離325

18.4.4多租戶數據中心和虛擬數據中心325

18.5軟體定義網路（SDN）326

18.6軟體定義數據中心（SDDC）327

18.7雲計算數據中心的路線圖328

18.8容器技術329

參考文獻329

延伸閱讀330

第19章微處理器與伺服器節能設計331

19.1引言331

19.2微處理器333

19.2.1頻率、電容、電壓和介電常數333

19.2.2工藝製程333

19.2.3微處理器體系結構334

19.2.4微處理器主要功能塊334

19.2.5虛擬化、電源和散熱335

19.3伺服器336

19.3.1分類336

19.3.2數據存儲337

19.3.3風扇337

19.3.4I/O卡338

19.3.5PSU338

19.3.6PMBus和節點管理338

19.4主機板338

19.4.1晶片組和電壓調節器（VR）339

19.4.2基板管理控制器（BMC）339

19.4.3記憶體339

19.4.4風扇、散熱器和布局影響340

19.4.5板載I/O（LAN、USB和VGA）340

19.4.6伺服器利用率和伺服器更換策略340

19.4.7其他考慮因素341

19.5軟體341

19.6基準測試343

19.7結論345

延伸閱讀346

ⅩⅩⅩ第20章信息技術設備設計的節能要求347

20.1引言347

20.2計算機伺服器348

20.2.1電源效率349

20.2.2待機能耗349

20.2.3伺服器的工作負載容量351

20.2.4伺服器利用率、虛擬技術和性能/功率指標351

20.2.5伺服器電源使用和進風溫度報告352

20.3存儲系統352

20.3.1電源效率353

20.3.2性能/功率指標353

20.3.3容量最佳化方法353

20.3.4存儲系統電源使用和進風溫度的報告353

20.4不間斷電源系統354

20.5網路設備354

20.6產品能效要求的未來趨勢354

參考文獻355

延伸閱讀355

第21章數據中心地板下送風與頂部送風冷卻技術356

21.1引言356

21.2地板下送風與頂部送風的由來356

21.3送風方式和氣流遏制357

21.4氣流組織動態分析357

21.4.1空氣環流359

21.4.2空氣旁流359

21.5地板下送風氣流組織360

21.5.1氣流組織的自動化管理362

21.5.2控制策略363

21.6頂部送風氣流組織363

21.6.1通道寬度對安裝的影響364

21.6.2氣流組織管理的自動化364

21.7結論365

參考文獻365

延伸閱讀 365

ⅩⅩⅩⅠ第22章熱通道與冷通道封閉366

22.1執行概要366

22.2封閉：氣流結構模型366

22.2.1封閉熱通道366

22.2.2封閉冷通道368

22.3封閉熱通道與封閉冷通道迴風溫度趨勢369

22.4高RAT對運行或溫升的影響371

22.4.1低密度CAC和HAC溫升對比371

22.4.2中密度CAC和HAC溫升對比372

22.5單幾何被動式風管的HAC373

22.5.1壓差相關性373

22.5.2伺服器風機問題373

22.5.3混合IT設備負載示例373

22.5.4解決方案：帶擋板管路的HACS374

22.6較高迴風溫度的心理影響374

22.6.1室溫舒適度374

22.6.2HAC與CAC工作人員的工作條件375

22.6.3熱通道溫度的調整376

22.7冷卻系統風量和風機功率377

22.7.1房間級冷卻系統377

22.7.2行級冷卻系統379

22.8冗餘和冷卻裝置位置的影響382

22.8.1房間冷卻冗餘382

22.8.2包含外部冷卻裝置的HAC或CAC示例382

22.8.3包含內部冷卻裝置的HAC或CAC示例384

22.9對HAC或CAC區域外數據中心外圍設備條件的影響384

22.9.1CAC和外圍設備384

22.9.2HAC和外圍設備385

22.10在較冷外部環境溫度下對經濟器運行時間的影響385

22.11結論和未來趨勢386

22.11.1HAC滿足四個要素386

22.11.2CAC僅滿足兩個要素386

22.11.3HAC具有設計優勢387

22.11.4機架風道管路是一種特殊情況387

參考文獻387

延伸閱讀387

第23章數據中心自然冷卻技術388

23.1引言388

23.2利用室外空氣的特性來冷卻數據中心389

23.3經濟器的熱力過程及設備布局389

23.3.1直接式空氣側經濟器（DASE）389

23.3.2間接式空氣側經濟器（IASE）391

23.4節能潛力與所需機械製冷補冷比例的比較398

23.5冷卻數據中心的常規方法400

參考文獻400

延伸閱讀400

第24章機架級冷卻和冷板冷卻401

24.1引言401

24.1.1基礎401

24.1.2能耗401

24.1.3數據中心能源強度402

24.1.4數據中心冷卻402

24.2機架級冷卻方案的類型403

24.2.1概述403

24.2.2封閉式403

24.2.3行級In-RowTM404

24.2.4背門式405

24.2.5其他冷卻方式405

24.3機架級冷卻設備的選型和安裝406

24.3.1利用既有基礎設施406

24.3.2ICT設備信息和布局406

24.3.3市政設施要求407

24.4機架級冷卻總結和未來趨勢407

24.5採用冷板的機架級冷卻407

24.5.1冷卻基礎407

24.5.2輻射408

24.5.3傳導408

24.5.4自然對流408

24.5.5強制對流408

24.5.6相變411

24.6結論和未來趨勢413

參考文獻413

延伸閱讀413

ⅩⅩⅩⅡ第25章不間斷電源系統414

25.1引言414

25.1.1UPS是什麼414

25.1.2為什麼需要UPS414

25.2UPS的工作原理和套用415

25.2.1UPS 的工作原理415

25.2.2UPS 系列的一般分類417

25.2.3UPS 拓撲結構418

25.3UPS選型的參考原則423

25.3.1UPS的切換時間423

25.3.2效率424

25.3.3環境因素和安全425

25.3.4成本425

25.4可靠性和系統冗餘425

25.4.1提高UPS供電可用性的策略426

25.4.2並聯UPS系統如何工作428

25.4.3並聯繫統中的擴容套用430

25.4.4大型並聯繫統的定製化430

25.4.5其他增強冗餘系統保護的方案431

25.4.6整體系統安裝431

25.5可替代的交流和直流能源431

25.5.1可替代的交流能源431

25.5.2可替代的直流能源431

25.5.3雙匯流排或2N 架構的數據中心雙電源IT設備432

25.5.4基於獨立UPS系統的多重冗餘設計434

25.6UPS預防性維護需求436

25.6.1決定服務供應商和計畫的常見問題436

25.6.2選項1： UPS製造商的服務體系436

25.6.3選項2： 獨立服務提供商的服務體系436

25.6.4選項3： 自我維護的服務體系437

25.6.5選項4：T&M437

25.7UPS系統的管理和控制437

25.8結論和發展趨勢438

參考文獻439

延伸閱讀439

ⅩⅩⅩⅢ第26章直流網路在數據中心的套用440

26.1引言440

26.2愛迪生的復仇440

26.2.1交流曾經戰勝直流的原因440

26.2.2長距離直流配電440

26.2.3建築內的直流供電440

26.3數據中心電源設計441

26.3.1傳統上使用交流供電的數據中心441

26.3.2作為替代方案的直流供電442

26.4為何在數據中心內使用直流系統443

26.4.1效率443

26.4.2可靠性444

26.4.3冗餘444

26.4.4諧波444

26.4.5故障和泄漏電流445

26.4.6可擴展性445

26.4.7標準445

26.4.8安全445

26.4.9環境影響445

26.4.10成本論證445

26.4.11空間節省446

26.4.12與可再生能源的整合446

26.5在用直流數據中心案例447

26.5.1瑞典能源署447

26.5.2SAP數據中心447

26.5.3NTT集團447

26.6未來趨勢和結論447

致謝448

參考文獻448

延伸閱讀448

ⅩⅩⅩⅣ第27章綠色數據中心機架式PDU的套用449

27.1引言449

27.2基本原理和準則450

27.2.1概述和產品分類450

27.2.2機架的電力分配451

27.2.3進線插頭、電源插座和電源線纜452

27.2.4額定值和安全性454

27.2.5過載保護455

27.3系統構成456

27.3.1機架式PDU456

27.3.2環境管理460

27.3.3系統的連線461

27.3.4機架式PDU管理系統461

27.4規劃和選擇機架式PDU的注意事項464

27.4.1機架電源的可用性和分配464

27.4.2機架內設備電力需求467

27.4.3機架式PDU的選型467

27.4.4電源效率469

27.5機架式PDU未來的發展趨勢470

27.5.1配備各種感測器的高密度、高功率機架式PDU470

27.5.2提高機架的智慧型性以支持效率計畫的“智慧型機架”471

27.5.3與更高級別的數據中心管理系統集成471

延伸閱讀472

第28章可再生與清潔能源在數據中心的套用473

28.1引言473

28.2可再生能源基礎知識474

28.3可再生能源的類型474

28.3.1太陽能474

28.3.2風能476

28.3.3生物質能477

28.3.4水能（水力發電）479

28.3.5波浪能480

28.3.6潮汐能480

28.3.7地熱能481

28.4替代能源：燃料電池482

28.4.1燃料電池設計482

28.4.2燃料電池技術的優勢482

28.4.3燃料電池類型482

28.4.4燃料電池技術比較485

28.4.5燃料電池技術挑戰485

28.4.6燃料電池製造商和用戶486

28.5案例研究486

28.5.1蘋果公司486

28.5.2易趣網487

28.5.3谷歌487

28.5.4IBM488

28.5.5微軟488

28.5.6雅虎488

28.6總結和未來趨勢488

參考文獻489

延伸閱讀489

第29章智慧型電網回響數據中心490

29.1智慧型電網回響數據中心簡介和背景490

29.1.1什麼是電網回響數據中心490

29.1.2智慧型電網和需求回響角色490

29.1.3 研究對象491

29.2美國的智慧型電網和需求回響套用492

29.2.1使命492

29.2.2利益相關者 492

29.2.3效益492

29.2.4當前智慧型電網和需求回響狀態493

29.2.5數據中心配電和技術493

29.3現場基礎設施控制系統技術493

29.3.1冷卻、供電系統和照明技術494

29.3.2冷卻系統技術494

29.3.3電力輸送系統技術494

29.3.4照明控制技術494

29.4IT基礎設施虛擬化技術494

29.5需求回響機遇、挑戰和自動化注意事項494

29.6具有需求回響功能的數據中心495

29.6.1現場基礎設施的需求回響策略495

29.6.2IT基礎設施的需求回響策略495

29.6.3IT和現場基礎設施協同495

29.7使用開放式標準的自動需求回響497

29.8分散式電網數據中心和網路498

29.9需求回響策略總結498

29.10電網回響數據中心面臨的挑戰498

29.10.1對業務和運營風險的感知498

29.10.2績效衡量策略499

29.10.3缺乏信息499

29.11美國關於智慧型電網新興技術的政策499

29.12智慧型電網發展的州立政策500

29.13結論和下一步500

29.13.1商業化潛力501

29.13.2下一步501

致謝502

參考文獻502

延伸閱讀503

第4篇數據中心運營和管理

第30章數據中心基準指標507

30.1引言507

30.2PUE的來源與套用507

30.3數據中心評價指標508

30.4綠色格線的XUE指標508

30.4.1能源再利用率509

30.4.2水利用效率509

30.4.3碳使用效率509

30.5機架冷卻指數和迴風溫度指數509

30.5.1機架冷卻指數509

30.5.2迴風溫度指數509

30.6其他行業指標510

30.6.1SPEC510

30.6.2The Green500TM510

30.7歐盟委員會行為準則510

30.8國際電信聯盟510

30.9結論510

延伸閱讀510

ⅩⅩⅩⅤ第31章數據中心基礎設施管理511

31.1什麼是數據中心基礎設施管理511

31.1.1DCIM技術和用戶的成熟度511

31.1.2DCIM對現代數據中心具有重要的戰略意義512

31.1.3DCIM的共同目標513

31.1.4DCIM是誰的工作？IT還是設施513

31.2DCIM採購和部署的出發點514

31.2.1容量管理514

31.2.2業務流程再造和運營效率514

31.2.3數據中心整合項目514

31.2.4新容量、新數據中心514

31.2.5降低數據中心成本，提高資源效率514

31.2.6技術更新和架構變更515

31.2.7聚焦環境和可持續性515

31.2.8監管和合規、審計和檔案515

31.2.9雲515

31.3DCIM解決方案的模組515

31.3.1資產生命周期要求和變更管理515

31.3.2容量規劃、分析和預測515

31.3.3實時數據收集516

31.3.4與第三方現有管理框架、Web API的集成516

31.3.5發現服務和定位服務517

31.3.6數據導入和導出517

31.3.7模型目錄和庫518

31.3.8機架規劃和設計518

31.3.9樓層規劃519

31.3.10DCIM的關鍵部分——報告520

31.3.11儀錶盤520

31.4系統本身、期待和規劃520

31.4.1平台結構521

31.4.2平台的數據存儲模型521

31.4.3平台的用戶界面521

31.4.4使用儀表實時監測物理組件521

31.4.5數據中心基本的構建塊——機架523

31.4.6遠程訪問和電源狀態管理523

31.5實施DCIM時的關鍵成功因素524

31.5.1選擇DCIM的供應商524

31.5.2成本考量525

31.5.3其他DCIM注意事項525

31.6DCIM的未來趨勢525

31.6.1供應商解決方案的整合和合理化525

31.6.2自動化和控制526

31.6.3資產定位和物理髮現526

31.6.4生態系統和集成“標準”，與其他系統的連線526

31.6.5DMaaS——基於雲服務的DCIM AI大數據分析526

31.7結論526

參考文獻527

延伸閱讀527

ⅩⅩⅩⅥ第32章數據中心信息化運維管理系統529

32.1引言529

32.2CMMS基礎概念529

32.2.1架構529

32.2.2配置529

32.2.3操作529

32.3CMMS模組530

32.3.1資產管理530

32.3.2服務管理及服務程式534

32.3.3工作管理535

32.3.4日曆536

32.3.5報告536

32.3.6檔案管理538

32.3.7管理職能538

32.3.8用戶首頁539

32.4選擇CMMS的注意事項539

32.4.1實施過程539

32.4.2員工因素539

32.4.3IT需求541

32.4.4可用性/易用性541

32.4.5成本541

32.5結論543

32.6趨勢543

延伸閱讀544

ⅩⅩⅩⅦ第5篇數據中心災難恢復和業務連續性

第33章數據中心災難恢復和高可用性547

33.1引言547

33.2數據中心的演變和數據中心風險548

33.2.1評估數據中心和IT系統停機的影響和成本550

33.2.2可能出錯的地方總會出錯：為什麼數據中心會失效551

33.3物理數據中心設計和冗餘：Tiers和N 555

33.4虛擬化帶來開箱即用的災難恢復生存能力558

33.5災難恢復和雲561

參考文獻562

延伸閱讀562

第34章自然災害的教訓和數據中心的準備563

34.1引言563

34.2業務連續性和災難恢復設計563

34.3自然災害563

34.42011年日本東北部大地震565

34.52012年美國東海岸超強風暴桑迪567

34.5.1從美國東海岸超級風暴桑迪得到的教訓567

34.5.2業務連續性/災難恢復計畫569

34.5.3通信569

34.5.4應急電源/備用發電機569

34.5.5後勤569

34.5.6預防性維護569

34.5.7人力資源569

34.5.8信息技術569

34.6結論569

參考文獻570

延伸閱讀570

1.1前言3

1.1.1數據中心與地球的暖化3

1.1.2數據中心的定義4

1.1.3能源消耗的趨勢4

1.1.4高效用電4

1.1.5虛擬化、雲計算、軟體定義的數據中心5

1.2數據中心愿景和路線圖5

1.2.1戰略規劃和路線圖6

1.2.2容量規劃7

1.4可持續性設計8

1.4.1設計指南8

1.4.2可靠性和冗餘8

1.4.3計算流體動力學9

1.4.4DCIM(數據中心基礎設施管理Data Center Infrastructure Management)及PUE9

1.5做法實踐和新興技術9

1.6運營管理和災害管理10

1.6.1ISO標準10

1.6.2電腦化維修管理系統10

1.6.3電纜管理11

1.6.45S現場管理法【25】11

1.6.5培訓和認證11

1.7業務連續性和災難恢復11

1.8結論12

參考文獻12

延伸閱讀13

作者簡介

黃冬梅，博士，中國電子節能技術協會數據中心節能技術委員會專家，長期從事數字中心的開發、數值模擬工作，擅長數據中心CFD技術開發，並提供解決方案。