数据中心裸舞，英文缩写叫 IDC，也便是 Internet Data Center（互联网数据中心）。

之是以不太径直称之为“DC”，主若是为了幸免和直流电（Direct Current）浑浊。况且，当今的数据中心普遍王人接入互联网，以互联网业务为主，是以，叫“IDC”也更准确。

从作用上来看，数据中心便是一个超大号的机房，里面有许多许多的劳动器，特意对数据进行辘集管制（存储、预备、交换）。

凭证业界机构统计，2020 年全球经数据中心处理的数据流量高达 15.3ZB（1ZB≈10 亿 TB），占全球总流量的 99.35%。也便是说，险些通盘的互联网数据，王人离不开数据中心的处理，由此可见其要紧性。

按当今比拟流行的说法，数据中心是像水厂、电厂相通的要紧基础才能，是数字经济的能源引擎，亦然国度和社会发展的复旧底座。

数据中心的发展阶段

咱们先来望望数据中心的发展历史。

上世纪 60 年代的时候，东谈主类还处于大型机期间。其时，为了存放预备机系统、存储系统和电力招引，东谈主们修建了机房，并将其称为“劳动器农场”（Server farm）。

这个“劳动器农场”，被觉得是数据中心的最早原型。

到了 90 年代，跟着互联网的出身和蕃昌发展，许多公司初始实践信息化。他们开发我方的网站，还搭建了大量的邮件、FTP、OA 办公自动化等劳动器。

有些公司将劳动器放在企业里面的机房。也有些公司，因为劳动器未几，但又不肯意放在办公室（杂音大、容易断电、安全性低），于是，就“托管”在运营商机房，租用运营商的时局、电力、收集带宽，让对方代为管制和珍视。

▲ 数据中心的早期阶段（第一阶段）

于是，数据中心的主张初始迟缓酿成。1996 年。一家名叫 Exodus 的好意思国公司（特意从事机房才能开发和带宽劳动），最早提议了“IDC”这个叫法。

这便是 IDC 数据中心发展的早期阶段。

1997 年，苹果公司推出了一款名叫“Virtual PC（虚构 PC）”的虚构机软件。其后，VMWare 也推出了当今大名鼎鼎的 VMWare Workstation，象征着虚构机期间的到来，为数据中心的演进打下了基础。

跟着时候推移，第一代数据中心的托管劳动初始精好意思化，从齐备的劳动器主机托管，延长出了网站托管，出现了虚构主机劳动。

也便是说，在某一台劳动器上，通过虚构主机软件，虚构出 N 个网站主机，出租给 N 个客户使用。

除了网站以外，还出现了数据存储空间租用等种种化的劳动。这便是 IDC 数据中心的第二个阶段。

▲ 数据中心的第二阶段

再往后，到了 21 世纪初，亚马逊、谷歌等公司提议了云预备，从而将数据中心带入了第三个阶段（云预备阶段），合手续于今。

云预备阶段，是第二阶段的升级演进。它通过虚构化技艺、容器技艺，透澈终表露数据中心劳动器算力资源的池化。通盘的 CPU、内存、硬盘等资源，王人由更为坚贞的虚构化软件管制，然后分拨给用户使用。

从物理硬件出租，进化为虚构硬件出租，致使软件平台出租、劳动出租。IaaS、PaaS、SaaS，就这么出当今咱们眼前。

▲ 数据中心的第三阶段（云预备阶段）

数据中心的构成结构

接下来，咱们再望望数据中心到底由哪些部分构成。

前边小枣君说了，数据中心便是一个大机房。是以，从硬件种类上来说，数据中心和咱们昔时时时看到的企业里面机房差未几，只不外规格、层次和管制级别更 high level 极少。

▲ 数据中心里面

举座来看，数据中心的硬件分为两类，永别是主招引和配套招引。

主招引，是果真终了预备和通讯功能的招引，也便是以劳动器、存储为代表的 IT 算力招引，以及以交换机、路由器、防火墙为代表的通讯招引。

配套招引，则是为了保证主招引正常运转而存在的底层基础复旧招引（也包括一些才能）。

底层基础复旧招引才能，又分为多种，主若是供配电系统和散热制冷系统，另外还有消防系统、监控系统、楼宇管制系统等。

主招引：

咱们先望望主招引。

数据中心最基础的主招引，诚然是劳动器。劳动器其实也便是个高性能预备机，人人应该王人见过，里面和台式机相通，是 CPU、内存、主板、硬盘、显卡（GPU）、电源等。

▲ 某型号劳动器正面视角

昔时，劳动器基本上王人是 Intel 架构（更早的时候，还有 PowerPC、SPARC 等）。如今，跟着国度政策变化，国产 CPU 崛起，占据越来越多的份额。这些国产 CPU 接受 ARM 架构，性价比更高，资本更低。

▲ 华为芯片 Hi1620（数据中心用 ARM 架构处理器）

劳动器，一般王人摆放在机架（也叫机柜）上。

▲ 劳动器机架

一个常见尺度机架，高度尺寸闲居是 42U。U 是一种表现劳动器外部尺寸的单元，是 unit 的缩略语，1U 等于 4.445cm。机架宽度的话，有 600mm 或 800mm。

机架的深度有许多种，包括 600mm、800mm、900mm、1000mm、1200mm 等。闲居来说，IT 招引（劳动器）机架的深度更深（1100mm 或 1200mm），而通讯招引的深度会浅一些（600mm）。

▲ IT 招引和通讯招引的机架深度对比

机架里面的 IT 招引，除了劳动器以外，还有磁盘阵列这么的专科存储招引。

当今到处王人讲大数据，咱们东谈主类产生的数据量每年王人在激增，也就增多了对存储招引的数目和性能条目。

人人应该王人知谈，当今主流的预备机存储硬盘分为 HDD 和 SSD 两种。HDD 便是咱们传统的机械硬盘，而 SSD 是迟缓初始普及的固态硬盘。

SSD 属于半导体存储器，存储速度快，体积小，越过受接待。可是，它的价钱上流。对于数据中心来说，出于性价比研讨，HDD 仍然是主流遴选。而 SSD，目下主要用于高端客户、高性能需求业务。

除了 IT 算力招引以外，便是交换机、路由器、防火墙等数据通讯招引了。

说到交换机，就要提到一个名词 ——TOR，Top of Rack。

TOR 交换机，是数据中心范围的常见名词。顾名想义，便是机架顶部交换机的道理。这类交换机，是数据中心最底层的收集交换招引，弘扬谄媚本机架里面的劳动器，以及与表层交换机不竭。

▲ TOR 交换机的位置

事实上，机架交换机并莫得说一定要放在机架顶部。它既不错在机架顶部，也不错在机架的中部或底部。之是以闲居放在顶部，仅仅因为这么最故意于里面布线。

机架再往上，便是一瞥机架、N 排机架。将这些机架和劳动器谄媚起来，就需要数据中心组网技艺。

当今最流行的数据中心组网架构，便是叶脊收集（Spine-Leaf）。我有著述（联结）特意先容，李宗瑞这里就不空话了。

▲ 叶脊收集架构

值得一提的是，当今数据中心为了高带宽传输数据，普遍使用光纤替代网线。是以，光纤、光模块和光通讯招引（OTN 等），成为数据中心要紧的构成部分。

尤其是光模块，高速度光模块（举例 400G）价钱很上流，占了数据中心很大一块资本，制约了发展。

▲ 光模块

当今还有一个比拟流行的光通讯名词，叫作念 DCI，也便是 Data Center Inter-connect（数据中心互联）。当今流行散布式部署，数据中心之间的数据流量很大，对带宽条目很高。

是以，运营商和云劳动商就搞 DCI，开发数据中心之间特意的光通讯主干网，是很大一块市集。

咱们国度搞的阿谁“东数西算”，就波及到数据中心的互联互通，对 DCI 干系市集有不可冷落的刺激作用。

▲ 光通讯主干网招引

配套招引：

接下来，咱们望望数据中心的配套复旧招引和才能。

先看供配电。

供电是数据中心正常运作的基础。莫得电，数据中心便是废铁。

数据中心的配电招引，主要作用便是电能的通断、死亡和保护。最主要的配电招引，便是配电柜。

数据中心配电柜分为中压配电柜和低压配电柜。中压配电柜主若是 10kV 电压等第，朝上接入市电，向下接低压配电柜。低压配电柜主若是 400V 电压等第，对电能进行进一步的转念、分拨、死亡、保护和监测。

▲ 数据中心供配电暗示图（案例）

拳交telegram

▲ 数据中心低压配电柜（图片来自收集）

除了配电柜之后，为了保证进攻情况下的正常供电，数据中心还会配备大量的 UPS（不间隔电源）致使柴油发电机组。

“UPS + 市电”是传统的供电决策。当今，更流行的是“HVDC + 市电”的决策。

HVDC 是 High Voltage Direct Current，高压直流输电。它和 UPS 之间的区别波及到较为复杂的强电学问，后续有契机再特意先容。

总之，“HVDC + 市电”的可靠性和安全性更高，供电效果强于“UPS + 市电”，是不间隔电源的主流发展趋势。

咱们简便说说-48V 和 220V。

有过 ICT 行业施行从业警戒的同学们王人知谈，劳动器这么的 IT 招引闲居是使用 220V 交流电，而中枢网、无线等通讯招引则更多使用的是-48V 直流电。

市电供电，一般王人是交流。数据中心，一般既会提供-48V 直流，也会提供 220V 交流（通过 AC-DC 转念和 DC-AC 逆变转念）。

事实上，直流当今正成为更多数据中心的遴选（举例谷歌），因为直流的损耗更小，对电能的运用率更高，合适应今数据中心高算力下的高能耗发展趋势。

再来望望散热制冷。

制冷系统是数据中心除了主招引以外的第二大耗能主体。目下，数据中心制冷主要包括两种方式，一种是风冷，另一种是液冷。

风冷一般接受风冷空调系统。和咱们家用空调相通，数据中心风冷空调也分为室内机和室外机。相对来说，技艺熟谙，结构简便，容易珍视。

液冷，是接受液体当作冷媒，进行降温散热。

液体的导热才调是空气的 25 倍，相通体积下，液体带走的热量是空气的近 3000 倍。从杂音角度来看，同等散沸水平下，液冷的杂音比风冷斥责 20-35 分贝。从能耗的角度来看，液冷比风冷量入为出电量 30%-50%。

目下，液冷技艺被行业普遍看好，但仍处于探索阶段。从总体来看，液冷的市集远景越过深广，据称市集范围越过千亿。

▲ 中兴展示的劳动器浸没式液冷技艺

对于制冷和散热，值得一提的是，机柜池级、排级和机柜级等近端制冷方式，正在崛起，成为新建数据中心的主流遴选。

传统的制冷王人是房间级，对通盘机房进行空调制冷，这种方式制冷旅途太长，效果太低，无法得志高功耗招引的散热需求，能耗也很大。

机柜池级、排级和机柜级，是以一个机柜池、一瞥机柜梗概单个机柜为中心，进行散热联想。

机柜排级散热，以一瞥机柜为对象，进行风谈联想。这种方式，气流旅途赫然镌汰，散热效果很高。

除了配电和散热制冷以外，数据中心还有一些和管制运维干系的招引才能，举例动环监控系统、楼宇自动死亡系统、消防系统等。

动环监控，便是能源和环境监控，及时监测和管制数据中心运劳动态的。

这些年，在传统动环监控系统的基础上，初始演相差了 DCIM。

DCIM 全名叫作念 Data Center Infrastructure Management，是着名筹办公司 Garter 提议来的。它的管制范围更为全面，接受用具监控、管制和死亡数据中心的通盘 IT 主招引以及配套基础才能。

数据中心的消防系统比拟有道理。因为机房里王人是电子招引，是以发生失火的话，确定不成径直喷水、泡沫或粉尘。

那若何办呢？气体熄灭。

出现失火后，失火和烟雾传感器的警铃响起，然后，机房区域不错开释氩气、氮气这么的惰性气体，洗劫火焰中的氧气，终了熄灭（约莫几十秒就能责罚）。

▲ 气体熄灭（图片来自收集）

模块化数据中心：

数据中心是一个重大的系统，开发流程越过复杂繁琐，工期也很长。这些年，为了更快速、更机动地部署数据中心，厂商推出了模块化数据中心的主张。

说白了，便是将数据中心的结构系统、供配电系统、暖通系统、消防系统、照明系统、笼统布线等进行集成，变成一个一个的“积木”。然后，将“积木”运载到现场后，进行简便吊装、搭建，就不错完成开发和部署。

接受这种方式，大型数据中心的开发周期从 18-24 个月压缩成了 6 个月附近，经济效益赫然。

▲ 模块化数据中心（模子）

结语

好了，以上便是对于数据中心的先容。

正如我前文所说，数据中心是数字期间要紧的信息化基础实施，是算力的要紧载体，径直决定了国度的数字竞争力。

在“东数西算”策略的带动下，国内数据中心将迎来又一波发展飞扬。凭证数据统计，2022 年我国数据中心业务市集范围将达到 3200.5 亿元，年均复合增长率高达 27.0%。2025 年，国内数据中心 IT 投资范围有望达到 7070.9 亿元。

除了数目激增以外，数据中心正在向绿色化、智能化的所在发展，积极引入 AI 东谈主工智能，提高能效，斥责运营复杂度。

畴昔，数据中心是否会出现新的形态变化，让咱们静瞻念其变吧！

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