数据中心分级TIA

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1、数据中心分级TIAYUKI was compiled on the morning of December 16, 2020数据中心分级随着国内金融业全面对外开放和国内大型企业数据大集中的工作，我们已看到数据中心作 为一种物理载体在企业发展和运营中的作用越来越突出，也看到国内很多大型IT公司、金 融、电信、政府等行业的数据中心在不断地投入建设。笔者有幸参加了一些大型数据中心项目 的设计工作，根据一些项目的体会以及结合手中所掌握的国际国内有关此方面的资料，对数据 中心各等级的特性要求作一分析与汇总，供同行参考。.关于数据中心的定义数据中心(Data Center)通常是指在一个物理空间内实现对数

2、据信息的集中处理、存 储、传输、交换、管理，一般含有计算机设备、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备 等关键设备。数据中心的基础设施(Data Center Infrastructure)是指为确保数据中心的关键设 备和装置能安全、稳定和可靠运行而设计配置的基础工程，也称机房工程(Facility Site Engine ering)，数据中心机房工程的建设不仅要为数据中心中的系统设备运营管理和数据信息安全提 供保障环境，还要为工作人员创造健康适宜的工作环境。二. 数据中心设计的依据和标准目前国内外与数据中心有关的工程建设标准主要有电子计算机机房设计规范(GB50 174-92 )、电信专

3、用房屋设计规范(YD/T5003-2005 )、美国通信工业协会(TIA)发 布的ANSI/TIA-942 - 2005，Telecommunications Infrastructure Standard for Data Cente rs (数据中心的通信基础设施标准)，它们是数据中心建设定位、功能指标、设计技术、施 工工艺、验收标准等的具体技术要求与体现。其中美国通信工业协会(TIA)发布的ANSI/TI A-942 - 2005，Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers (数据中心的 通信基础设施标准)是国际

4、上第一部较为全面地以数据中心为对象的技术规范标准，它为现 代的机房工程建设提出了新的设计理念、系统构架与技术指标，并给出了许多的技术与系统的 工程建议与指导。TIA-942数据中心的通信基础设施标准是由美国通信工业协会（TIA ） TR-42.2委 员分会制定，并由美国国家标准学会（ANSI）和美国通信工业协会（TIA）于2005年4月 12日共同发布，这是该标准的第一版本。该标准所说的数据中心可以是政府或企业自有产权 的自有数据中，心也可以是运营商用于租赁服务的公用数据中心。该标准描述了各类数据中心 或计算机房中，对通信基础设施的起码的、最低的要求。三. 数据中心机房的等级及其分级的依据在国

5、内标准电子计算机机房设计规范（GB50174-92 ）中主要从机房选址、建筑结 构、机房环境、安全管理及对供电电源质量要求等方面对机房分级，可分为A （容错型）、 B （冗余型）、C （基本型）三个级别。在美国标准TIA-942数据中心的通信基础设施标准中主要是根据数据中心基础设施 的可用性（Availability ） 、稳定性（Stability ）和安全性（Security ） 分为四个等级: Tier I , Tier II, Tier III, Tier IV。其中这四个等级可用性的划分是源于美国标准The Uptim e Institute, Inc.的Industry Stand

6、ard Tier Classications Dene Site Infrastructure Performa nce（采用分类等级的方式定义场地基础设施性能的工业标准），在该标准中，美国T he Uptime Institute依据工程需求与实践，提出了场地基础设施的分类等级的体系框架，针对 数据中心的关键设备期望达到五个九即99.999%的系统应用可用性的需求，提出了要与之 相匹配的机房场地基础设施（电源配电、暖通空调、以及其他的相关系统）的可用性等级指 标。四. 在TIA-942标准中数据中心各等级的特性及要求根据TIA-942标准，数据中心机房可分为四级：由等级Tier I 没有冗余

7、部件组成的系统 （可提供99.671%的可用性）到等级Tier IV 有冗余部件（能够故障容错）和实现不间断维 修的系统（可提供99.995%的可用性）。根据该标准场地的可用性分类等级框架分成四个层 次等级，下面将介绍该标准中每个等级的特性及其数据中心基础设施等级的类型、要求和相关 特性：（）等级Tier I 一一基本数据中心等级I 的数据中心对来自有计划和无计划的运营中断反映敏感（影响较大）。数据中心 配有计算机电力分配和冷却，但是它可以或不一定有架高的活动地板，一台UPS或者一台发 电机。在这些系统上的关键的负荷能达到N的100%。如果它确实有UPS或者发电机，他 们是单个模块的系统并且有

8、很多单个的故障点。一个年度内场地内基础设施被完全关闭停运， 是基于进行预防性检修和修理的需要。紧急状态下可能需要频繁地关闭设施。场地内基础设施 组成器件故障、操作错误，以及自然产生地失败将引起数据中心运营的中断。等级I由电力和 冷却分配的一条单通路组成，没有多余的组成部分，提供99.671%的可用性。（二）等级Tier II 基础设施部件冗余等级II 的数据中心采用设备部件冗余要比基本数据中心有计划和无计划的运营中断反 映稍微要少（影响较小）。场地内有架高的活动地板，一台UPS和发电机，动力的能力设计 是N+1，全部有条单一的分配线路。关键的负荷能达到N的100%。关键线路的维修和场地 内其他

9、基础设施的维修维护将需要一次处理性关闭中断。等级II由电力和冷却分配的一条单 通路组成，带有多余的组成部分，提供99.749%的可用性。（三）等级Tier III 基础设施同时可维修等级III 的数据中心具有能够进行任何有计划的场地基础设施活动，而又不应使计算机 硬件系统运行中断的能力。有计划的活动包括预防性和程序性的维修，修理和替换零部件，添 加或调整部件的容量，部件和系统的测试。对使用冷冻水系统的大型场地来说，这表示两套独 立的管路。要有足够的能力和分配，一定可提供在进行维修或者在其它管路上测试时，在一条 管路上同时带负荷。无计划的活动，例如设备基础设施的零部件，在运行中或者自然的情况下

10、发生故障，引起数据中心的运行中断。在一个系统上的关键的负荷不超过N的90%。当客户 的业务需要得到正当合理的额外保护时，等级III 的场地将被有计划地设计成可升级成等级 IV 的场地。等级III由多条有效的电力和冷却分配道路组成，但是只一条道路活跃，有多余 的组成部分，并且同时是可维修的，提供的99.982%的可用性。（四）等级Tier IV 基础设施故障容错等级IV 的数据中心具有能够进行任何有计划的的活动且不会对关键的负荷造成中断的 能力，且有提供场地基础设施容量及其能力。基础设施故障容错的功能性为场地基础设施的能 力提供至少维持一种最坏的情况，无计划的故障或者事件将不影响关键的负荷。这需

11、要同时活 跃的分配道路，通常在S+S的双电源系统配置里。电力系统供应表示为每个有N+1冗余的两 个单独的UPS系统。在一个系统上的涉及的关键的负荷不超过N的90%。、等级IV 需要 全部计算机硬件有故障容错的双电源输入。严格的故障容错测验使数据中心具有维持无计划故 障或者运行错误时，不发生计算机机房过程中断的能力。等级IV由多条有效的电力和冷却分 配道路组成，有多余的组成部分，并且是故障容错，提供的99.995 %的可用性。综上所述，我们可以用以下几个对照表来总结数据中心的设计依据及其各等级的特性 和要求：1.数据中心建设相关标准类别级别具体内容国家规范电子计算机机 房设计规范（GB50174

12、-92 ）、电信专 用房屋设计规 范（YD/T5003-2005）A （容错型）、B （冗余型）、C （基本型）从机房选址、建筑结构、机房环境、安全管 理及对供电电源质量要求等方面对机房分 级，分为A、B、C三个级别美国标准ANSI&TIA-942数据中心通讯网络基础设施标准美国标准ANSI&TIA-942数据中心通讯网络基础设施标准Tier I单电源和冷却分布，没有冗余的构件，仍受 计划性和非计划性活动所带来的中断影响， 只可提供99.671 %的可用性（基本数据中 心）Tier II单电源和冷却分布，有冗余的构件，可轻微 减少计划性和非计划性活动所带来的中断影 响，只可提供99.749 %

13、可用性（冗余设计 数据中心）Tier III多路可用的电源和冷却分布通道，但平时只 有一路在使用，由冗余的构件，可并行维 护，所有计划性的基础设施相关活动不会影 响计算机硬件的正常运行，只可提供 99.982 %的可用性（可并行维护数据中 心）Tier IV多路可用的电源和冷却分布通道，有冗余的 构件，并支持容错能力，只可提供99.995 %的可用性（容错数据中心）2.国际行业标准ANSI&TIA-942关于数据中心分级的一些主要技术指标项目第一级基本第二级具冗余单 元第三级可并行维 护第四级容错数据中心可用性99.671 %99.749 %99.982 %99.995 %每年由于基础设施 引

14、起的IT服务中 断时间28.8小时22.0小时1.6小时（96分 钟）0.4小时（24分钟）建筑物类型租用租用，且 其它租户 没有危险独立运行，且必 须都是数 据中心或 电信运营 商（或自有）独立运行，且必须都是数据中心或 电信运营商 （或自有）供电通路数量仅有一路仅有一路一路主用，一路备用两路互为热 备供电冗余措施NN+1N+1S+S 或 2(N + 1)UPS电源冗余NN+1N+1S+S 或 2(N + 1)发电机容量仅供计算 机及通信 系统设施 的用电及其动力仅供计算 机及通信 系统设施 的用电及其动力仅供计算 机及通信 系统设施 的用电及 其动力，冗余一台供大楼内所 有负载，冗 余一台

15、根据所安装UPS 的容量正确选择发 电机是是是是发电机燃料供应时 间（满负载运行）8小时（如果UPS有 8min的备份时间可 以不设 置）24小时72小时96小时UPS电池最少满负 载备份时间（有发 电机应急电源系5min10min15min15min统）重要负载的自动切 换设置带维 护旁路的 ATS，一 旦发生断 电，ATS 自动切换 到发电机 供电回路设置带维 护旁路的 ATS，一 旦发生断 电，ATS 自动切换 到发电机 供电回路设置带维 护旁路的 ATS，一 旦发生断 电，ATS 自动切换 到发电机 供电回路设置带维护 旁路的ATS，一旦发生 断电，ATS 自动切换到 发电机供电 回路

16、负载同步控制器LBS无无有有动力设备和环境集 中监控系统无无有有分类/分区供电不是不是不是是关键的负荷可用度100 % NN 的 100 %100 % NN 的 100 %90 % NN 的 90 %90 % NN 的 90 %初始的用电总量 （瓦/每平方英尺）（典型值）20-3040-5040-6050-80最终的用电总量 （瓦/每平方英 尺）（典型值）20-3040-50100-150150+150以上连续冷却没有没有或许是的场地空间架空中活 动地板的比率20%30%80%-90%100%架空活动地板的高 度（典型值）12 ”30CM18 ”45CM30 -36 ”75 -90CM30 -

17、36 ”75 -90CM地板荷载磅/每平 方英尺（典型值）85100150150并行维护能力没有没有有有容错能力没有没有没有有单点故障很多+人 为错误很多+人 为错误有一些+ 人为错误一个没有+ 人为错误人员配备没有1班超过1班7*24小时值班没有值班1名值班1名值班+ 轮班永远24小时值班场地的可用性99.671%99.749%99.862%99.995%（注：1平方米二10.8平方英尺，1千克二2.20磅）3.国际行业标准ANSI&TIA-942标准对数据中心选址的技术指标要求内容Tier ITier IITier IIITier IV临近水灾区域没有要求不能在水灾 区域不在百年一遇 的水

18、灾或至少 离开50年一 遇的水灾区域 91米至少离开百年一 遇的水灾区域91米临近海岸或内陆河流没有要求没有要求不小于91米不小于800米临近主要的交 通要道没有要求没有要求不小于91米不小于800米临近机场没有要求没有要求不小于1.6公 里，最好大于48公里不小于8公里，最好大于48 公里临近主要城市 区域没有要求没有要求不大于48公 里不大于16公里源自：ANSI&TIA-942Telecommunication Infrastructure Standard for Data Centers4.国际行业标准ANSI&TIA-942标准对建筑设计的技术指标要求内容Tier ITier II

19、Tier IIITier IV在建筑物内有多个 租户没有限 制没有危险的 其他租户必须是数据 中心或电信 运营商必须是数据中 心或电信运营 商来访人员停车场与 机房外墙的距离没有要 求没有要求至少离开9.1 米至少离开18.3 米，并通过物 理障碍防止车 辆靠近来访人员和内部人没有要没有要求通过栏栅或通过栏栅或墙员的停车场分离求墙物理分离物理分离机房周边没有对外 的窗户没有要 求没有要求是是公共厕所和休息室 与计算机房的分离没有要 求没有要求如果是直接相邻，需要配备水灾保护挡板不能直接相 邻，并配备有 水灾保护挡板防暴设计的墙、窗 户和门没有要 求没有要求最小为Level 3最小为Level3

20、5.国际行业标准ANSI&TIA-942标准对通信网络的技术指标要求内容Tier ITier IITier IIITier IV经不同路由接入的电信运营商的入口 和维护口至少间隔20米无是是是多个电信运营商无无有有第二个接入机房无无有有第二个配线区域无无无可选冗余的骨干路由无无有有冗余的垂直布线无无无可选路由器和交换机有冗余的电源供应和 处理器无有有有配线板和跳线（跨接线）都应有该标 签无有有有配线板和配线文档应符合ANSI/TIA/ EIA-606-A和标准附件B对标签的要 求无无是是六.结束语我们都知道通过数据大集中，银行、电信、IT企业等各大行业能够实现业务的集中 管理，能够在全国的范围

21、内提供同等水平的业务服务，提高了客户的满意度；与此同时业务数 据的集中存储与管理，为高水平的安全的数据保障创造了条件，业务连续性到了一个新的高 度。但是随着数据大集中，所带来的问题是对数据中心的计算机系统及其设施安全性、稳定 性、可靠性提出了更高的要求。综上所述，可知数据中心的构建设计并不是一个简单的问题，它所涉及的技术非常的复 杂，是集建筑、结构、电气、暖通空调、给排水、消防、网络、智能化等多个专业技术于一 体。在实际设计中，应结合工程的实际情况及所建数据中心的等级要求，遵循实用性、先进 性、安全可靠性、灵活性与可扩展性等原则，使所建的数据中心能够满足计算机等各种微电子 设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全防范、防漏、电源质 量、振动、防雷和接地等的要求；并且应该是一个安全可靠、舒适实用、节能高效和具有可扩 展的数据中心。