数据中心机柜系统技术白皮书

数据中心机柜系统技术白皮书引言随着社会、经济的快速发展，信息数据的作用越来越得到重视。

目前很多企，事业单位已经通过各种信息与通信系统的建设，而拥有了大量的电子信息设施与大规模的信息网络架构。

如何对它们进行更好地运用，发挥其最大的作用，满足业务的不断增长，成为了众多企业最为关心的问题。

因此建立一个稳定、安全、高效的数据中心，将是针对这类问题最为有效的解决方案。

数据中心正在发展成为企业的信息化建设核心，设备、服务和应用的集成使得企业网络真正成熟和高效地运行起来。

近年来，国际数据中心市场发展迅猛，数据存储、交换、互通的过程需求及支撑的设备，数据网络等方面的重大变化已改变了人们对通信枢纽、数据中心和计算机机房等电信基础设施建设的许多设计理念与思路。

企业及运营商的主机设备及其外围支持设备已逐步被高性能的服务器所替代。

基于主机的服务将转变为由分布式服务器完成，这些都为数据中心的设计，建设和运行带来了新的挑战。

这些新的挑战给数据中心的基础建设提出了新的要求，而预制化，集成化和产品化的机柜系统则是这种要求下的必然产品演变。

机柜系统是数据中心重要的组成部分之一。

从机房的功能角度看，它承担了数据中心中的设备的物理承载，决定了设备堆放密度在物理上的可能性，结合布线系统,配电系统,照明系统,安防监控系统为设备的供电,互联互通提供了结构通道和维护上的便利性。

随着数据中心的集约化和大型化，它又同时为机房的可管理性提供基础接口，通过机房气流的再分配，为机房节能减排提供方案。

从机房的外观角度看，机柜系统又是机房外观的主要组成部分之一。

机柜系统的整体性，美观性直接影响机房的整体外观。

从机房的建设角度看，机柜系统自身的完整性，全面性和产品化在较大程度上影响了机房的建设速度和施工质量。

1.1研究的范围本白皮书针对设计人员、安装人员和使用者的需要，详细论述了数据中心机柜系统的构成、产品选择、系统配置、质量构成等方面内容，提出了数据中心机柜系统的发展趋势、规划思路、设计方法和实施指南。

1.2 研究的中心问题本白皮书引用了国内外数据中心相关标准，着重针对数据中心机柜系统的构成、产品选择、系统配置、设计步骤等各方面进行了全方位的解读。

还就最新机柜系统的发展趋势，引入一些前瞻性的设计理念。

同时本白皮书还根据用户的需求反馈，提供了一系列实用的设计表单和设计案例，帮助使用者有机地将标准和实际应用结合起来，提高了数据中心机柜系统设计，实施的可操作性和正确性。

对于一些未有定论的设计理念，产品方案，本白皮书安排在热点问题分析，以供广大读者参考。

2.术语2.1 数据中心为一个建筑群、建筑物或建筑物中的一个部分，主要用于容纳设置计算机房及其支持空间。

2.2 机柜用于承载服务器 ,存储和网络等IT 设备,或用于引入线路进行线缆端接的封闭式装置。

一般由框架,前后门及侧板组成。

2.3 机架用于承载服务器 ,存储和网络等IT 设备,或装有配线与网络设备，引入线路进行线缆端接的开放式框架装置2.4 0U 安装不占用机柜安装角轨安装空间的安装方式，确保安装角轨的垂直安装高度可以被其它设备所利用2.5 主配线区计算机房内设置主交叉连接设施的空间。

2.6 中间配线区计算机房内设置中间交叉连接设施的空间。

2.7 水平配线区计算机房内设置水平交叉连接设施的空间。

2.8 设备配线区计算机房内由设备机架或机柜占用的空间。

2. 9 区域配线区计算机房内设置区域插座或集合点配线设施的空间2.10 进线间外部线缆引入和电信业务经营者安装通信设施的空间。

2.11 次进线间作为主进线间的扩充与备份。

要求电信业务经营者的外部线路从不同路由和入口进入次进线间。

当主进线间的空间不够用或计算机房需要设置独立的进线空间时增加次进线间。

2.12 预连接系统由工厂预先定制的固定长度的光缆或铜缆连接系统，包含多芯/根线缆，多个模块化插座 /插头或单个多芯数接头组成。

3. 系统概述3.1 数据中心3.1.1. 数据中心的定义数据中心可以是由一个建筑群、建筑物或建筑物的一个部分组成，在通常情况下它由计算机房和支持空间组成，是电子信息的存储、加工和流转中心。

数据中心内放置核心的数据处理设备，是企事业单位的信息中枢。

数据中心的建立是为了全面、集中、主动并有效地管理和优化IT 基础架构，实现信息系统高水平的可管理性、可用性、可靠性和可扩展性，保障业务的顺畅运行和服务的及时性。

建设一个完整的、符合现在及将来要求的高标准数据中心，应满足以下功能要求：1）需要一个满足进行数据计算、数据存储和安全联网设备安装的地方；2）为所有设备运转提供所需的保障电力；3）在满足设备技术参数要求下，为设备运转提供一个温度受控的环境；4）为所有数据中心内部和外部的设备提供安全可靠的网络连接；5）不会对周边环境产生各种各样的危害；6）具有足够坚固的安全防范设施和防灾设施。

以多种类型的数据中心来满足具体的业务要求。

两种最常见的类型是公司/企业数据中心和托管/互联网数据中心。

企业数据中心由具有独立法人资格的公司、机构或政府机构拥有和运营。

这些数据中心为其自己的机构提供支持内网、互联网的数据处理和面向Web的服务。

维护由内部IT部门进行。

托管/互联网数据中心由电信业务经营者、互联网服务提供商和商业运营商拥有和运营。

他们提供通过互联网连接访问的外包信息技术（IT）服务。

他们提供互联网接入、 Web 或应用托管、主机代管及受控服务器和存储网络。

3.1.2. 数据中心的组成对于一个完整的数据中心而言，它包含各种类型的功能区域。

例如：主机区、服务器区、存储区、网络区及控制室、操作员室、测试机房、设备间、电信间、进线间、资料室、备品备件室、办公室、会议室、休息室等等。

数据中心从功能上可以分为计算机房和其它支持空间。

计算机房主要用于电子信息处理、存储、交换和传输的设备安装、运行和维护的建筑空间，包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域，分别安装有服务器设备（也可以是主机或小型机）、存储区域网络（SAN）和网络连接存储（NAS）设备、磁带备份系统、网络交换机，以及机柜/机架、线缆、配线设备和走线通道等。

支持空间是计算机房外部专用于支持数据中心运行的设施安装和工作的空间，包括进线间、电信间、行政管理区、辅助区和支持区。

3.1.3 数据中心的等级和分类（1）按照中国标准GB50174-2008 《电子信息系统机房设计规范》，数据中心可根据使用性质、管理要求及由于场地设备故障导致电子信息系统运行中断在经济和社会上造成的损失或影响程度，分为A、B、C 三级。

A级为容错型，在系统需要运行期间，其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。

B级为冗余型，在系统需要运行期间，其场地设备在冗余能力范围内，不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。

C级为基本型，在场地设备正常运行情况下，应保证电子信息系统运行不中断。

（2）国外TIA942 按照数据中心支持的正常运行时间，将数据中心分为4个等级。

不同的等级，数据中心内的设施要求也不同，级别越高要求越严格。

1级为最基本配置，没有冗余；4级则提供了最高等级的故障容错率。

在4个不同等级的定义中，包含了对建筑结构、电气、接地、防火保护及电信基础设施安全性等的不同要求。

下表列出了 TIA942 标准数据中心等级的可用性指标。

TIA942 标准不同等级数据中心的可用性指标如下表（3）通过对数据中心的可用性及冗余数量的比较，我们在国内外标准中所描述的不同等级的数据中心之间建立了一个可参考的对应关系，见下表内容。

国内外数据中心分级对应关系如下表3.2 机柜系统3.2.1. 机柜系统的组成机柜及开放式机架一般常用附件柜间走线系统末端配电系统气流再分配系统物理安全系统柜内补充照明机柜资产管理系统机架机柜标示系统3.2.2. 机柜的分类（1）服务器机柜1) 定义：特指一类主要用于堆放深度深，热密度大，自重大的设备的机柜，并且被堆放设备的线缆出线一般在设备的后侧。

堆放的最常见的典型设备如机架式服务器，机架式存储设备等。

2) 特点：此类机柜的承重高，散热好，一般配 2路供电的 0U安装的 PDU，PDU单路模块的数量一般大于10，机柜后部有良好的垂直线缆管理。

3) 典型尺寸，宽度一般在560～800mm之间，以 600mm左右及 700mm左右最为常见，可以根据客户要求订制宽度达1000mm；深度一般在1000～1300mm之间，以 1000mm 以上最为常见，如每个机柜在堆放的服务器在10 台以上，为保证后部走线空间，建议使用深度在1100mm及以上的机柜；安装高度一般在24～47U之间，以42U最为常见。

4) 柜门形式；前门常见的是单开网孔前门；后门常见的是双开网孔后门；开孔率：大于等于55%。

开孔区域：开孔区宽度≥450mm，开孔区高度≥机柜 U数×44.5mm。

5) 承重要求：静载≥ 800KG（对于普通机柜，不建议机柜在装有设备时移动）。

（2）网络机柜1) 定义：特指一类主要用于堆放自重大，数据线缆出线在前侧的设备的机柜。

堆放的最常见的典型设备如中型或大型网络交换机，路由器等。

2) 特点：此类机柜的承重高，一般配2根单路供电的水平安装的机架式PDU，PDU单路模块数量一般为6～9，并有2个及以上16A模块，大于 16A 需要采用工业连接器，机柜前部有良好的垂直线缆管理。

3) 典型尺寸：宽度一般在600～800mm之间，以700mm及以上最为常见；深度一般在800～1300mm之间，以与同机房的服务器机柜等长最为常见；安装高度一般在24～47U之间，以 42U最为常见。

4) 柜门形式：前门常见的是单开网孔前门；后门常见的是双开网孔后门；开孔率：大于等于55%；开孔区域：开孔区宽度≥450mm，开孔区高度≥机柜 U数×44.5mm。

5) 承重要求：静载≥ 800KG（对于普通机柜，不建议机柜在装有设备时移动）。

（3）布线机柜1) 定义：特指一类主要用于堆放自重小，热密度低，数据线缆出线在前侧的设备,并有大量跳线的机柜。

堆放的最常见的典型设备如小型网络交换机，配线架，水平理线器等。

2) 特点：此类机柜的承重不高，一般配1～2根单路供电的水平安装的机架式 PDU，PDU单路模块数量一般为6～9，机柜前部有良好的垂直线缆管理。

3) 典型尺寸：宽度一般在600～1000mm之间，以 800mm最为常见,深度一般在 600～900mm之间，以800mm最为常见；安装高度一般在24U-47U，以42U最为常见。

4) 柜门形式：前门常见单开玻璃前门或网孔门；后门常见的是单开或双开钢板后门；开孔率无要求，一般在机柜后门预留开孔区。

5) 承重要求：静载≥ 500KG（对于普通机柜，不建议机柜在装有设备时移动）。