中国数据中心能效研究报告(2015).pdf

中国电子技术标准化研究院China Electronics Standardization Institute中国数据中心能效 研究报告（2015 年）中国电子技术标准化研究院 2015年6月致谢：感谢工业和信息化部、国家标准化管理委员会、中央国家机关事 务管理局、清华大学、国家发展改革委能源研究所、国网信通分公司、浪潮电子信息产业股份有限公司、全国信标委信息技术与可持续发展 分技术委员会等单位和组织的大力支持和无私帮助。II版权声明本研究报告版权属于中国电子技术标准化研究院（工业和信息化 部电子工业标准化研究院），凡转载或引用本文的观点、数据，请注 明来源。III-XX.1 刖B数据中心是我国实现经济转型升级的重要基础设施，提供的巨大 数据处理能力是国家战略资源，是实现智能制造、互联网+、物联网、云计算、大数据等技术和应用的基础保障，同时因其巨大的能源消耗 和对环境的影响使绿色数据中心成为中国制造2025中绿色制造中的 重点领域。数据中心在我国未来一段时期内将持续快速发展，同时需 进行有效管理实现其低碳绿色可持续发展。数据中心是提供数据计算、存储、交换等资源的服务和其他应用 服务的电子信息基础设施，具备以下特点和作用：1）是支撑经济转型的重要电子信息基础设施和服务平台数据中心是提供大规模数据交换、计算、存储等功能的核心基础 设施，是满足大规模数字化、网络化、虚拟化和智能化需求的核心节 点，是政务、金融、商务、制造、科研和民生服务等活动开展的重要 保障。因此数据中心是我国开展经济转型的关键配套和支撑基础设施 和服务平台。2）是支持科技发展和创新的重要载体数据中心是提供计算等能力的资源池。智能制造、物联网、云计 算、大数据等新兴技术和应用以及科学研究等方面的发展和创新都需 要以海量数据处理为基础，需要大量调用计算资源开展。数据中心的 IV核心任务之一就是承载该方面的需求。3）是信息安全的关键节点数据中心作为海量数据集中处理的物理设施和平台，由于其在信 息链路中的核心作用必然成为信息安全的关键节点。数据中心的安全 除信息安全技术领域外还包括计算机机房的物理环境安全。IT系统 无法规避由于运行环境不能满足要求而导致的功能丧失。4）是节能重点对象数据中心耗能巨大，对资源需求多样。根据美国能源局的统计数 据中心的年耗电量已经占美国年发电量的1.5%,据估算我国数据中 心的年耗电量占比与美国基本相当，已经达到三峡的年发电量。依据 对我国全国范围内7000多家数据的耗电量的调研，不考虑规模前提 下，数据中心单体年均耗电量超过一百万度。数据中心在大量耗电的 同时也消耗大量水等其他资源。在新常态下我国的数据中心领域的发展存在着挑战又有着机遇。从人类社会经济的总体发展历程来看经历了从农耕经济到工业制造 经济到技术经济再到信息经济的基本过程。在以德日为代表的技术经 济受到美国为代表的信息经济的巨大挑战后，如何加强信息化和工业 化的深度融合，使信息经济红利可以反哺回制造业等实体经济，这是 我国乃至世界范围内共同面临的课题。我国也明确提出了中国制造 2025、两化深度融合和经济转型升级的规划和战略和随之而来的巨大 V的数据处理能力需求。因此我国数据中心领域存在着一个长期的快速 发展的窗口。更好的建设、利用、管理数据中心，关系我国经济的转型发展、科技创新和节能减排绿色发展。不断完善数据中心的相关标准，其更 加符合数据中心发展与管理的内在规律及客观需要，引导数据中心产 业使其更加有益于我国经济社会的发展使我们共同努力的方向。本报告是在中国电子技术标准化研究院和相关单位2013-2014年 对我国21个省、自治区和直辖市的9253个数据中心和机房的调研基 础上，结合已开展的数据中心资源利用电能能效要求和测试方法 等国家标准的制修订工作和中央国家机关数据中心机房节能技术导 则的编制工作的经验和国外相关材料编制完成。VI目 录一、数据中心能耗基本情况.11.1 我国数据中心节能势在必行.11.2 我国政府对数据中心节能工作高度重视.31.3 数据中心机房节能是深入推进节能的重点领域.4二、推进数据中心节能面临诸多挑战.52.1缺乏主动节能的内生动力.52.2用能管理与运行管理脱节.62.3 IT设备增长缺乏科学规划.72.4节能改造资金支持难以落实.72.5能耗计量不完备、不规范.82.6缺少明确、量化的节能目标.92.7缺乏节能技术知识和信息.9三、数据中心节能前提和常见问题.103.1 物理环境.113.2 业务保障.133.3 信息安全.143.4综合管理.163.5、常见高耗能问题汇总.193.6、小规模机房问题分析.213.7、常见耗能问题的解决方案.22VII四、能效提升技术手段及其适用范围简介.264.1直接自然冷却方式.264.2间接自然冷却方式.264.3机房围护结构的保温处理.274.4封堵.274.5合理调整机房内的设备布置，设立冷、热通道.284.6优化气流组织，按需调整通风地板的数量和通风量.294.7封闭冷通道，对冷量及风量精细化管理.304.8封闭热通道，对热量进行预处理或适度排放.314.9安装盲板封闭服务器机柜的空隙，防止气流短路.314.10热管式空调和液泵节能技术.324.11 提高室外冷凝器的换热效率.324.12 及时更换新风过滤器.324.13 调整机房空调的加湿范围，引入湿膜加湿理念.334.14引入近距离送风和制冷理念，提高冷却效率.334.15引入气流遏制系统的理念，确保正确的气流走向.344.16采用热回收技术.344.17 一体化的动力与环境监控系统.34五、数据中心电能使用效率的测试方法.35VIII中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告一、数据中心能耗基本情况1.1 我国数据中心节能势在必行我国数据中心发展迅速。数据中心是一个聚集了大量计算设备、存储设备、网络设备等IT设备的场所，是实现数据信息集中处理、存储、传输、交换、管理等业务的基础设施和服务平台。我国正处在 信息化建设快速发展时期，经济结构的调整和产业转型升级，越来越 多的业务需求，促进了数据中心市场规模的快速扩张。以占全国数据 中心市场规模三分之一的北京地区为例，2005-2010年，北京数据中 心市场规模年均增速高达53.8%。近年来，云计算迅速发展，为满足 其发展需求，预计未来5年我国数据中心机房面积还需再翻一番。我国数据中心能耗增速快。数据中心主要由IT设备、空调系统 和供配电系统三部分构成，其中IT设备和系统是核心，通过空调和 供配电等辅助系统的支撑保证正常工作。IT设备通常24小时不间断 运行，不仅自身消耗大量电力，同时需要用空调系统除去其产生的巨 大发热量，还需要配电系统为其不间断供电。数据中心中设备发热密 度高达300-2000W/m2,是普通公共建筑的数十倍；目前单台（1U）服务器功率可达400W，一个标准机架功率都可达到4kW以上，而其 占地面积仅为0.48m2o数据中心这类高发热密度机房要求全年8760 小时不间断运行，其运行能耗远远高于普通公共建筑。因此，数据中 心是能源消耗强度非常高的场所，单位面积年耗电量多达几千度，较 大型公共建筑单位面积耗电量多出一个量级，比一个普通居民家庭全 1中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告年用电量还多。近年来，数据中心的快速发展，也使其能源消费量迅 猛增长。有研究测算2009年全国数据中心总耗电量约为364亿kWh,占全社会用电量的1.2%。另有研究显示，2011年全国数据中心总耗 电量达700亿千瓦时，占全社会用电量的1.5%。我国数据中心能源利用效率水平整体偏低。数据中心电能使用效 率常用电能使用效率（EEUE，与PUE相似但考虑因素更符合我国国 情）指标来表征，它是数据中心总电耗与IT设备总电耗之比。电能 使用效率值越高，意味着数据中心能效水平越低。目前，美国数据中 心平均电能使用效率为1.9,谷歌、雅虎、微软等大型用户的最先进 数据中心的电能使用效率据称可低于1.3O我国数据中心平均电能使 用效率在2.02.5,还有大量电能使用效率高于3的数据中心。就大 型数据中心而言，以北京三大电信运营商的数据中心为例，电能使用 效率据称在1.82.0之间，一些数据中心服务商的机房电能使用效率 可达1.6以下；而我国政务类数据中心电能使用效率则普遍高于2.5O我国数据中心具有较大节能潜力。研究表明，应用现有节能技术，即可使数据中心IT设备系统、空调系统、配电系统平均实现节能 25%、36%和18%,使数据中心整体平均实现节能35%。空调系统 方面，在具备条件的地域利用自然冷源进行制冷的技术，可降低数据 中心空调系统能耗40%65%我国数据中心具有发展快、能耗高、能效低的特点，存在着巨大 节能潜力，亟需加快开展节能工作，提高能效水平，避免数据中心能 耗的爆炸式增长，促进信息化建设与经济社会发展相协调，增强可持2中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告续发展能力。1.2 我国政府对数据中心节能工作高度重视数据中心能耗快速增长引发社会各界的密切关注，数据中心节能 已得到我国政府的高度重视，并写入相关文件，成为全社会节能工作 的一部分。国务院“十二五”节能减排综合性工作方案（国发2011）26号）提出“推动信息数据中心、通信机房和基站节能改造”。国务 院关于加快发展节能环保产业的意见（国发201330号）提出“开 展数据中心节能改造，降低数据中心、超算中心服务器、大型计算机 冷却耗能”。有关部门和地区已经开展了数据中心节能工作。工业和信息化部 正在联合国家能源局和国家机关事务管理局积极推进绿色数据中心 试点示范工作，同时正组织有关单位编制数据中心相关节能标准。国 家发展改革委支持国管局开展了中央国家机关数据中心节能改造工 程。北京市在开展电力需求侧试点工作时，将数据中心节电列为其中 一项重要内容。中国制造2025在绿色制造中指出“绿色数据中心”是重点领域之一。相关行业规划对数据中心节能提出了更为具体的要求，有些还明 确了量化节能目标。工业节能“十二五”规划要求重点推广绿色数 据中心、绿色基站、绿色电源，统筹数据中心布局、服务器、空调等 设备和管理软件应用，选址宜优先考虑能源丰富的地区，利用自然冷 源等降低能源消耗，选用高密度、高性能、低功耗主设备，积极稳妥 3中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告引入虚拟化、云计算等新技术；优化机房的冷热气流布局，采用精确 送风、热源快速冷却等措施”，并提出“到2015年，数据中心电能使 用效率值下降8%”。通信业“十二五”发展规划要求新建大型云计 算互联网数据中心的电能使用效率值达到1.5以下”，并将推进绿色 IDC（互联网数据中心）和绿色基站建设作为发展重点之一，要求：“引导新建的大型IDC合理布局。建立完善绿色IDC标准体系，引导 企业降低运营能耗。鼓励采用虚拟化、海量数据存储等云计算技术建 设绿色IDCo推动采用精确送风、热源快速冷却等措施，优化IDC 机房的冷热气流布局O”1.3 数据中心机房节能是深入推进节能的重点领域数据中心机房是各类单位耗能的重要方面。调研显示，在有数据 中心存在的办公建筑中，数据中心能耗约占整栋建筑能耗的 30%-40%o统计数据显示，近年来公共机构耗电量增长迅速，一个重 要的原因就是数据中心机房的加快建设及其能耗的持续攀升。我国大部分数据中心机房能效水平有待提高。据一项摸底调查显 示，在有分项能耗统计数据的中央国家机关数据中心机房中，电能使 用效用高于2.5的机房约占l/3o被调查数据中心机房有一半以上没 有开展能源消费分项计量；此外，大量数据中心机房，其管理水平整 体水平较低，运维管理制度不健全。所以，从全国层面来看，数据中 心机房的整体能效水平不容乐观。数据中心节能有待深入推进。我国目前成体系的推动数据中心节 4中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告能技改工作是在国管局推动下开展的。早在“十一五”末期，国管局就 启动了公共机构数据中心机房节能工作，在数据中心节能方面，走在 了各个部门行业的前列。“十二五”时期，国管局更是将“绿色数据中心”建设列入公共机构节能“十二五”规划，作为十大重点工程之一着 力实施。前期的公共机构数据中心机房节能工作取得了初步成效，但 是由于工作主要集中在中央国家机关层面，覆盖范围较小，影响力度 有限，要对全国数据中心节能起到示范带动作用，需要尽快在全国范 围内全面深入地推进公共机构数据中心机房节能。从前期了解的情况看，目前要全面推进数据中心机房节能还面临 一些障碍。一方面尚未完全掌握全国数据中心机房的数量、规模、能 耗等情况，使节能工作缺乏数据基础；另一方面前期实践发现的我国 数据中心节能管理薄弱、节能改造积极性不高等问题，缺乏系统有效 的政策措施来解决。二、推进数据中心节能面临诸多挑战尽管数据中心节能提效工作的重要性正在逐步被认识，但从中央 到地方，从公共机构到民营企业，管理者都反映节能工作障碍重重，遇到的问题复杂多样。要在全国范围内深入推进数据中心节能提效还 面临着诸多挑战。2.1 缺乏主动节能的内生动力对于开展数据中心节能提效工作对于公共机构和企业普遍缺乏 5中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告内生动力。公共机构由于是财政拨款单位，能源成本压力小，从根本 上来说，缺乏节能的内在动力。企业缺乏将数据中心节能提效与运维 管理人员的绩效关联，设立必要的奖惩制度，所以管理和运维人员也 缺乏内在动力。近年来随着全社会节能工作的不断推进，节能意识不 断深入人心，公共机构节能也在国管局的领导下取得了显著成效，使 很多单位已经认识到节能的重要性，并增强了节能意识。但数据中心 机房节能是节能工作中较新的领域，数据中心机房的管理者尚未充分 意识到节能提效的重要性。特别是随着信息化建设的加快发展，近年 来数据中心对业务的支撑作用日益增强，其安全性受到越来越多的重 视。很多机房管理者在缺乏节能动力的情况下，本着“多一事不如少 一事”的原则，常常以机房安全为由，拒绝开展节能改造，或者提出 诸多特殊要求，使节能改造的实施受到很多不合理的限制。更有单位 甚至打着信息化建设的旗号，为机房能耗快速增长争取更多用电指 标。2.2 用能管理与运行管理脱节在企业和各级公共机构中负责本单位节能工作的管理人，对节能 工作有较为清晰的理解，具有较强节能意识和积极性。调研发现，这 些部门的管理者已经意识到数据中心机房是本单位的用电大户，但是 很少有单位将数据中心机房节能列为本单位节能工作的重点。因为，数据中心往往归单位的信息部门管理，难以提出硬性节能要求。往往 以信息化建设或安全运行为由，拒绝开展深入的节能改造，通常只是 6中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告参与一些简单的行为节能工作，如随手关灯等。一些承担过数据中心 机房节能改造的节能技术服务公司反映，由于部门间协调问题时常导 致方案不能完全按设计方案执行，施工进程也受到影响，最终影响了 节能改造的效果。2.3 IT设备增长缺乏科学规划随着信息化建设的推进，近年来我国信息业务需求快速增长，相 应地，作为信息业务硬件支撑的数据中心机房也迅速发展，主要表现 为数据中心内IT设备的数量增长较快，用电增长迅猛。IT设备是数 据中心中最主要的耗能设备，同时IT设备发热量又是机房空调负荷 的最主要来源，因此机房IT设备的数量和使用情况在很大程度上决 定着机房的耗电量，合理规划IT设备用量，将大大有利于机房节能。但是调研发现，目前很多单位的IT设备增长基本处于无序状态。虽然对IT设备的采购都需要做预算，但对IT设备需求与业务量的关 系缺少科学分析，为了确保满足业务需求，经常会多报预算。另外，在出现应急业务需求时，很多单位都是简单地额外购置新IT设备来 应对，未优先考虑充分利用现有设备。由此导致单位数据中心IT设 备的保有量高于信息业务的实际需求，也超出正常的安全冗余度要 求，数据中心机房内IT设备的利用不充分，带来了不必要的能源消 耗。2.4 节能改造资金支持难以落实数据中心机房节能改造需要一定的改造资金，从调研情况看，单7中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告个机房的改造费用通常都在百万元以上。不论是企业还是公共机构通 常没有设置节能改造专项经费，导致自身缺少实施改造的专项资金。缺乏节能资金支持的企业和公共机构，即使设法解决部分经费用于节 能改造，但经费额度有限且不具有可持续性，难以支持深入的节能提 效改造只能放弃。2.5 能耗计量不完备、不规范能耗计量是数据中心重要的节能基础性工作，对数据中心来说也 不例外。要实现较好的机房节能管理，需要完善的机房能耗分项计量。但目前来看，我国数据中心的能耗计量状况十分不乐观。据针对特定 领域的抽样抽样调查只有31.6%的机房有分项计量，30.1%的机房只 有整体计量，还有38.3%的机房无计量。此外，有分项计量的机房，计量设备的安装也不很规范。为满足节能管理需求，数据中心机房的 能耗计量，除了需要计量总电耗外，至少还需要单独计量IT设备系 统电耗、空调系统电耗。但实地调研发现，很多有分项计量的机房只 能准确给出机房总电耗和空调系统电耗，而不能给出IT设备系统电 耗。因为IT设备系统的分项计量表装在了 UPS系统前端，UPS系统 自身也消耗一部分电力（约占机房总能耗的1015%）,所以这种方 式计量得到的IT设备系统电耗其实是IT设备系统和UPS系统的总 电耗。如果以此为准计算机房的电能利用效率指标将偏离实际情况。分项计量的缺失和不规范，导致数据中心的能耗统计数据质量较 低，不仅难以准确掌握全国数据中心的总体能耗情况，也难以将能耗 8中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告数据在各地区、各机房之间进行横向对比分析，进而影响了数据中心 机房节能提效工作的全面、深入推进。2.6 缺少明确、量化的节能目标要有力地推进节能，需要提出明确、量化的节能约束性目标。目 前公共机构数据中心机房尚缺乏这样的节能目标，究其原因首先是技 术层面的问题。第一，从全国范围来看，业界尚缺乏衡量数据中心能 源利用效率的国家标准。第二，目前业界常用的，由美国绿色网格组 织提出的表征数据中心能效的电能利用效率指标本身也不完善。第 三，数据中心规模、业务类型、所在地区等因素都对其能源利用效率 有一定的影响，理想的数据中心能效指标应该一套指标体系，对不同 规模、不同业务类型、不同气候区的数据中心有所区分，或考虑根据 各种影响因素对指标进行修正，目前这样的能效指标体系已建立并将 以国家标准的形式颁布。2.7 缺乏节能技术知识和信息目前大部分数据中心的运维管理主要关注机房设备的正常运行,因此机房管理人员大多不具备机房节能技术知识，对相关信息了解较 少。调研发现，有些机房实际是有节能改造需求的，但由于管理人员 不了解节能技术，往往采取了更不节能的解决方案。比如：有些机房 出现了局部过热现象，管理人员则普遍认为是空调制冷能力不足导致 的，大多数机房考虑通过加装新空调或更换制冷能力更大的空调来解 决问题；还有一些机房由于机房空间有限，无法安装新空调或更大的 9中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告空调，甚至考虑扩建数据中心。其实，如果掌握一定的机房节能技术 知识就会知道，局部过热很多时候并不是因为机房空调制冷能力不 足，而是因为空调送风气流组织不够合理，如：机柜没有按照冷热通 道模式摆放，送风通道不通畅，送风距离过长等；或是因为机房围护 结构保温性能不好，如：缺少外墙屋顶地板保温、有较大外窗且没有 遮阳措施等。只要对气流组织进行优化，做好机房围护结构隔热防晒，就完全可以解决问题。如果只是简单加装或更换空调设备，可能会解 决局部过热问题，但一定会导致更大范围的局部过冷，造成更大的能 源浪费和资金浪费。此外，调研也发现，一些实施了节能改造的机房，对节能技术的 选择并不理想。能够利用自然冷源的机房空调设备一定比单纯的高效 精密空调节能，但有些机房却更愿意将有限的改造资金用于购买新的 精密空调。新空调往往比老旧空调能效高，自然能带来一定的节能效 果，但效果却不如可利用自然冷源的空调明显。专家在评判机房节能 改造方案时，一般认为投资回收期超过4年的效益就不太好了，但实 际调研发现有些机房节能改造的投资回收期可达10年之久，这说明 机房管理者对节能技术的认知不充分，对节能技术的选择不合理。三、数据中心节能前提和常见问题数据中心节能提效是建立在数据中心的安全前提下的。因此国家 标准中明确提出，对数据中心进行的任意资源利用效果测试都必须在 其机房场地满足GB/T2887的前提下进行，否则应视为无效。在计算 10中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告机场地安全方面我国也有现行国家标准计算机场地安全要求。数据中心是容纳一个计算机场地和它的支撑系统的一组建筑物、一幢建筑物或一幢建筑物的部分。是实现对数据信息的集中处理、存 储、传输、交换、管理的设施和服务平台。由于其在信息链路中的核 心作用必然成为信息安全的关键节点。就近年来多次大型数据中心服 务中断事故的社会影响来看，数据中心面临着各种自然灾害和人为威 胁，安全问题越来越突出。构建更安全可靠的数据中心已成为政府及 企业的重要诉求。数据中心的节能前提涉及物理环境、业务保障、信 息安全、综合管理四个维度：3.1 物理环境数据中心投资巨大，不仅是企业的宝贵财产还是企业业务运行的 核心支撑。其中，it设备属于核心设备，对支撑其运行的场地环境 提出了很高要求，为保障IT设备稳定可靠运行，必须满足IT设备对 温度、湿度、空气洁净度等的环境要求，对供配电设备电能质量、磁 干扰场强、静电电位、地板振动加速度、接地电阻等安全技术要求。此外，数据中心的安全稳定运行需要运维人员进行日常的业务管理与 服务，系统监控及维护支持，因此，数据中心不仅为IT设备及其辅 助支撑设备运行管理提供保障环境，还要为运维人员创造健康适宜且 安全的工作环境，满足运维人员对照度、噪声等要求。物理环境除了为数据中心信息系统提供一个安全且满足其正常 运行的物理环境，还指对接触信息系统的人员有一套完善的技术控制 手段，且充分考虑到自然灾害对系统可能造成的威胁并加以规避。在 11中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告数据中心安全中，物理安全是数据中心安全的基础。物理环境又分为场地环境和安防监控。3.1.1 场地环境 IT设备运行环境要保证信息系统的安全、可靠，必须保证系统实体有一个安全的 环境条件。这个安全环境就是指机房及其设施，它是保证系统正常工 作的基本环境，包括机房环境条件、机房安全等级、机房场地的环境 选择、机房的建造、机房的装修和计算机的安全防护等。对系统所在 环境的安全保护在计算机场地通用规范、计算机场地安全要求 等标准中有详细的描述。环境与人员环境与人员安全通常是指防火、防水、防震、防振动冲击、防电 源掉电、防物理、化学和生物灾害等，是针对环境的物理灾害采取的 安全措施和对策。3.1.2 监控系统通过设计数据中心安全防范系统，有效对进出数据中心的人员进 行监控以保障数据中心内的各类设备的物理安全，避免遭到人为蓄意 破坏。数据中心安全防护系统通常由视频监控系统、出入口控制系统、入侵报警系统组成。视频监控系统视频监控系统是所有安防系统中最为直观的，能够让安保人员直 接观察到安防区域现场状况的系统，视频监控系统对建筑物内外主要 12中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告出入口、通道、电梯厅、数据中心边界及其他重要位置进行视频监控，实施显示和记录现场情况，以便安保人员采取措施。出入口控制系统出入口控制系统也被称为门禁系统，是数据中心物理安全防范的 子系统，采用电子信息设备与软件信息技术，在出入口对人或物的进、出、进行放行、拒绝、记录和报警等操作的控制系统。入侵报警系统入侵报警系统是为了防止人为非法入侵，利用探测技术，探测设 防区域的非法入侵行为并发出报警信号的系统。3.2 业务保障业务的连续性始终是政府与企业关注的焦点，数据中心由于各种 原因导致故障的影响不仅体现在经济损失上，而是多方面的，甚至造 成重大的社会影响。数据中心保持业务连续性的威胁不仅限于火灾、地震等小概率的自然灾害 也会受到人为错误、流程缺陷带来的威胁。业务保障是指为保障数据中心业务的安全运行，提供一套安全措 施（如风险分析、审计跟踪、备份与恢复、应急措施）来保护数据中心 业务不间断运行或在故障后迅速恢复，最大限度保障数据中心业务的 可用性。3.2.1 系统冗余系统的结构及配置直接决定了数据中心的可用性及可靠性，我国 国家标准计算机场地通用规范将数据中心分为3级，并对建筑结 13中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告构、供电系统、制冷系统等基础设施按不同级别及不同可靠性的配置 要求进行了描述。3.2.2 灾难备份为灾难恢复而对数据、数据处理系统、网络设备、基础设施、专 业技术支持能力和运行管理能力进行备份的过程（GB/T 20988-2007 信息技术安全信息系统灾难恢复规范）。通过业务分析，明确 关键业务进程并排定次序，按先后顺序进行备份。3.2.3 灾后恢复灾难恢复是一个在发生计算机系统灾难后，在远离灾难现场的地 方重新组织系统运行和恢复运营的过程。灾难恢复的目标是保护数据 的完整性，使业务数据损失最少甚至没有业务数据损失。二是快速恢 复数据中心运营，使业务中断的时间降为最短。3.3 信息安全近年来，信息面临的威胁逐年增加，作为承载客户信息系统运行 的数据中心而言，信息安全成为数据中心安全的重要一环。信息安全 是指防止信息资源的非授权泄漏、更改、破坏，或使信息被非法系统 辨别、控制和否认。即确保信息的完整性、机密性、可用性和可控性。3.3.1网络安全数据中心网络自身设计、构建和使用以及基于网络各种安全相关 的技术和手段，如防火墙，入侵检测技术，安全审计等。防火墙14中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告防火墙是保护数据中心网络安全最重要的手段之一，它是位于一 个或多个安全的内部网络和非安全的外部网络之间进行网络访问控 制的网络设备。通过在防火墙上设置安全策略，可以实时监测、限制、清洗或拒绝跨越防火墙的数据流。但防火墙也有一定的局限性，它不 能防范未经防火墙或绕过防火墙的攻击，而且它很难防范来自于网络 内部的攻击。防火墙可以作为数据中心网络最基本的防护屏障。入侵检测技术入侵检测技术是从计算机网络或计算机系统中的若干关键点搜 集 信息并对其进行分析，从中发现网络中是否有违反安全策略的行 为和遭到袭击的迹象的一种机制。它被认为是防火墙之后的第二道安 全闸门。它能在入侵攻击对系统发生危害前检测到入侵攻击，并利用 报警与防护系统驱逐入侵攻击：在入侵攻击过程中，能减少入侵攻击 所造成的损失：在被入侵攻击后，收集入侵攻击的相关信息，作为防 范系统的知识，添加入策略集中，避免系统再次受到同类型的入侵。入侵检测系统在数据中心网络的安全防护中占有重要地位，它主要的 功能有：入侵检测、流量监控分析、访问控制、会话拦截、病毒防护、等。它的局限性是有时会漏报、误报。入侵检测系统和防火墙配合 使用，将对数据中心网络形成动态防护”。安全审计网络安全审计系统是一种基于信息流的数据采集、分析、识别和 资源审计封锁软件。通过实时审计网络数据流，根据用户设定的安全 控制策略，对受控对象的活动进行审计。它侧重于“事中”阶段。该系 15中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告统综合了基于主机的技术手段，可以多层次、多手段的实现对网络的 控制管理。通过多级、分布式的网络审计、管理、控制机制，全面体 现管理层对内部网关键资源的全局控制、把握和调度能力。为全面管 理人员提供了一种审计、检查当前系统运行状态的有效手段。3.3.2 系统安全包括服务器操作系统，数据库，中间件等在内的系统安全，以及 为提高这些系统安全性而使用安全评估管理工具所进行的系统安全 评估。3.3.3 数据安全主要指对数据的保存以及备份和恢复。3.3.4 日志完整的用户身份认证以及安全日志审计跟踪，对安全日志和事件 的统一分析和记录。3.4综合管理数据中心运维管理是对数据中心的各项管理对象进行系统的计 划、组织、协调与控制，并提供符合要求的信息系统服务。管理安全 是指通过信息安全相关的法律法令和规章制度以及安全管理手段，确 保数据中心健康稳定运行。3.4.1 管理制度为确保运维管理工作正常、有序、高效、协调地进行，需要根据 管理内容和要求制定管理制度和规范，制度体系内容要涵盖机房管 16中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告理、网络管理、资产管理、主机和应用管理、存储和备份管理、技术 服务管理、安全管理、文档管理以及人员管理等类别。网络管理制度包括网络的准入管理制度、网络的配置管理制度、网络的运行/监控管理制度等。系统和应用管理制度包括对主机、数据库、中间件、应用系统的配置管理制度、运行/监控管理制度、数据管理制度等。安全管理制度包括网络、主机、数据库、中间件、应用软件、数据的安全管理 制度及安全事故应急处理制度。存储备份管理制度包括备份数据的管理制度和备份设备的管理制度。故障管理制度包括对故障处理过程的管理制度、故障处理流程的变更管理制 度、故障信息利用的管理制度及重大故障的应急管理制度等。人员管理制度包括对运行维护人员的能级管理制度、奖惩制度、考核制度、人 民银行系统外部人力资源使用的管理制度等。3.4.2管理流程为加强对信息系统的运行维护管理，确保运行维护体系高效、协 调运行，应依据运维管理环节、管理内容、管理要求制定统一的运行 17中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告维护工作流程，实现运行维护工作的标准化、规范化和自动化。通过 建立运维管理流程，可以使日常的运维工作流程化，职责角色更加清 晰，从而使解决问题的速度和质量得到有效提高，实现知识积累和知 识管理，并可以帮助运维部门进行持续的服务改进，提高服务对象的 满意度。运行维护流程包含的环节有事件管理、问题管理、变更管理 及配置管理。事件管理是指发生的对IT体系某一环节运行造成影响的事件，包括系统 崩溃、软件故障、任何影响用户业务操作和系统正常运作的故障、以 及影响业务流程的情况，事件也包括一个用户的请求。问题管理问题是指导致事件产生的原因，许多事件往往是由同一个问题引 起的。问题的来源主要有以下几种：已经处理的事件，经过回顾分 析后，可能形成一个问题；重大事件，虽然经过紧急处理恢复服务，但未找到根本原因，也形成一个问题；对于趋势性事件的分析，并 形成问题。变更管理变更请求通常由于问题的解决方案中需要对生产环境进行某些 改变而产生，变更请求来源于问题管理环节或由用户提交。变更管理 通过一个单一的职能流程来控制和管理整个信息系统运行环境中的 一切变更，范围可包括软件，硬件，网络设备和文档等的变更。配置管理18中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告配置管理是服务管理的一个核心流程，能确保应用系统及其运行 环境中所有IT设备/系统及其配置信息得到有效完整的记录和维护，包括各IT设备/系统之间的物理和逻辑关系，从而为实现有效服务管 理奠定基础。配置管理流程着重于管理生产环境中所有必须控制的组成元素，并为其他相关流程（如事件管理等）提供信息，使这些流程更有效地运 行，从而确保应用系统环境的完整性和稳定性。3.4.3人员及团队针对目前信息系统IT资源现状以及对技术支持的需求，组成各 类别维护人员的专家队伍，集中的开展运行维护工作。制定一套切实 可行的管理办法，包括人员配置、职责划分、人才库建立、人员培训、人员考核、人员待遇等。通过科学的管理办法和有效的激励机制，充 分调动各级运行维护人员的工作积极性和责任心，为做好信息系统运 行维护工作打好基础。3.5、常见高耗能问题汇总通过对大量数据中心的实地调研和汇总分析，各数据中心维护结 构、空调系统、运行管理等方面还有一些易导致机房高能耗或存在使 用安全隐患的问题，现将其中部分主要问题汇总如下，以便各数据中 心管理部门参考借鉴：（-）维护结构及设备布局主要问题：1）外窗太多，冷量损失大；19中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告2）室外机摆放位置不当或由于空间问题，安装过密，导致不 利于散热；3）空调室外机放置应避免噪音扰民问题；4）机房位于大楼顶层，保温不好，温升明显；5）空调室外机维护不及时，造成效率降低。（二）空调系统及气流组织主要问题1）机柜布置没有按冷热通道摆放；2）采用的送风方式不科学，为下送侧回或侧送侧回；3）新风机使用的是换气机，无法保证机房正压；4）下送风机房，由于地板下线槽过高过宽，地板下线缆过多、布局混乱或架空地板支腿较短，无法形成送风静压箱等原 因，导致送风阻力过大，阻挡送风；5）机房内个别机柜高温，如屏蔽机柜散热不好，为解决散热 问题，管理人员把机房温度调到19左右，产生较大的能 源浪费；6）机房内无新风，且窗户可以随意打开，所以机房含尘浓度 无法保证，尘土堆积；7）机房内暖气无法拆除，且无法关闭，冬季出现空调制冷，暖气加热的极端耗能现象；8）玻璃门机柜通风不好，机柜内走线很乱，机柜内散热不好；9）很多机柜下走线口没有封堵，漏风严重，造成远端机柜的 风量很小；20中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告10）空调区与主机区的回风由于各种阻隔，造成回风不畅；（三）运行管理主要问题：1）数据中心管理人员缺少节能管理专业知识，认为实行节能 改造将对机房日常运行造成风险；2）配电无计量，无法了解机房能耗情况；3）机房管理方法不正确，对改进意见不容易接受；4）机房局部有在热通道设置风口的现象。3.6、小规模机房问题分析从已有的统计数据来看，目前我国的数据中心机房多数规模较 小。小规模数据中心能效水平通常比大规模数据中心低。其主要原因 是由于以下几点：1）由于使用单位的需求不同，对数据处理需求较小的单 位，在数据中心规划初期就决定使用小型数据中心，导 致设计上存在缺陷。2）由于小型数据中心投资较少，在施工过程中的一些细节 被忽略，甚至使用了非专业的施工团队，导致施工质量 较差。3）数据中心较小，其能耗并不凸显，因此某些单位对数据 中心能耗关注不够，缺乏专业的管理措施。21中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告4）大型数据中心一般较小型计算机机房更有利于进行整 体节能设计、应用节能技术和实施节能管理。示例：通过对108个计算机机房的空调的数量和备用情况进行统 计，情况各不相同：有46个机房设有新风机，29个机房没有使用新 风机，使用新风机的机房占到了 61%o新风的主要作用有三：一是给 机房工作人员提供新鲜空气；二是维持室内正压，进而达到维持室内 空气洁净的目的；三是稀释室内有害气体。所以新风对于数据中心而 言十分重要的。对于在机房中采用新风换气机的，看似好象节能，其 实维持正压的功能没了，所以在机房里只能用新风机，而不能用新风 换气机。有些机房在春、秋等过渡季可以利用室外的新风作为天然的 冷源，其节能效果明显。但因为在目前技术水平和国内空气质量恶劣 的情况下，机房环境会受到损害，降低了机房的安全性，所以再没进 行可行论证前并不建议。37、常见耗能问题的解决方案3.7.1 围护结构及设备布局数据中心机房的围护结构间接影响空调的制冷效果和室内温度 状况。围护结构不佳会导致冷量流失，造成较高的空调能耗。解决方案：22中国电子技术标准化研究院中国数据中心能效研究报告1）对采用玻璃幕墙的机房，应在原有玻璃幕墙的基础上,加设隔墙，或在内、外采取遮阳措施，也可考虑改用其 他保温隔热性能更好的围护结构方式。2）主机房不应设置外窗，如不可避免时，应加装双层固定 窗，机房外窗应设有窗帘以避免阳光的直射，并且主机 房应尽量设于北侧，将有外窗的一侧设置为内部通道。总之，数据中心机房围护结构改造的施工风险较小、可操作性较 强。节能效果明显，应优先进行考虑。3.7.2 空调系统及气流组织空调系统是数据中心机房中最重要的基础设备之一。随着信息设 备向高功率、高密度的方向发展，空调系统的能耗也显著增加，因此 空调系统的节能降耗十分迫切。解决方案：1）室内设