TIER数据机房评估系统.doc

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1. TIER数据机房评估系统简介
1.1. 关于
TIA-942（ANSI/TIA/EIA-942-2008_Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers—『数据中心电信基础设施标准』)由美国国家标准学会(ANSI)于2005批准颁布。此标准由TIA（美国电信产业协会与技术工程委员会）所编撰，包括设备计划编制、电缆系统、网络、建筑架构、电力系统、消防系统空调系统、接地系统设计，并考虑电力质量等等因素。为数据中心完整架构基础。
TIA-942标准附录G中规定，引用Uptime Institute 所定义的工业机房基础架构等级系统(Tier Rating system)并加以延伸至通讯系统中，作为数据中心机房基础设施等级的定义。
TIA-942目前已成为通信与信息行业建设数据中心的国际标准。目前已有数十个国家的新建机房和既有机房采用TIA-942作为标准化准则，承认基于此标准的数据中心评鉴等级。包括英国、美国、加拿大、意大利、UAE、Qatar、Saudi Arabia、South Africa、Mexico、Brazil 等国家已经完成认证体系。
1.2. 申请分级认证标章定义(Tier Certification)
Uptime Institute针对数据中心基础设施的可用性定义了四种不同等级，作为数据中心基础设施分级认证的标准。四种不同等级认证分别被命名为Tier I、Tier II、Tier III、Tier IV等级，分别对应数据中心的可用性指标及年平均故障时间：
u 第I级： 可用性99.671%、年平均故障时间28.8小时。(通过基本认证)
u 第II级：可用性 99.741%、年平均故障时间22小时。 (通过银级认证)
u 第III级：可用性 99.982%、年平均故障时间1.6小时。(通过金级认证)
u 第IV级：可用性 99.995%、年平均故障时间0.4小时。(通过白金级认证)

1.3. 等级认证程序的阶段
等级认证程序，分为两阶段：
l 第一阶段：设计规划认证。认证范围包括设计图，系统架构，操作性能，维护性能、扩充性能检讨，经审查认可后，Uptime Institute颁发设计等级认证书及牌志。

l 第二阶段：建物现场勘查认证。范围包括整体机电设施的功能认证及测试与检讨。经审验认可后，Uptime Institute颁发设计等级认证书及牌志。

在整体认证之前进行机房整体性能验证十分必要。为使认证顺利通过，必须能让机房试车与运转证明达到完整的机电整合性能水准。机房整体性能验证包括测试、平衡、调整(TAB)进而推进至量测验证(M&V)，可以促进机房可用性全面提升。

2. TIA国际技术规范与TIER评估标准
在ANSI/TIA/EIA-942-2008_Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers(数据中心电信基础设施标准)框架之下所涉及的其他标准如下：
u ANSI/TIA/EIA-568-B的布线标准
u ANSI/TIA/EIA-569-A的商业建筑的通信通道和空间标准
u ANSI/TIA/EIA-607商业建筑的通信接地和连接标准
u ANSI/TIA/EIA-570-B住宅通信基础设施管理标准
u ANSI/TIA/EIA-606 商业建筑通信基础设施管理标准
上述国际标准对数据中心的机电建设做出全面和详细规定，内容涵盖了GB 5014-2008 国标电子信息系统机房设计规范的所有内容。由于这些标准/规范颁布于不同时间，内容多有相互覆盖。为使这些标准/规范更易于落实，并具备可执行性，Uptime Institute将上述国际标准中涉及到信息机房可用性的内容进行研究归纳整合，形成一套连贯的技术标准。基于这样的具有可执行性的标准，定义出数据中心的可用性等级（以Tier I、Tier II、Tier III、Tier IV 等级命名）以及与之配套的等级认证程序。由于Tier认证标准以TIA系列国际标准作为认证的技术基础，TIA完全认同并引用Uptime Institute的信息机房可用性项目、程序与结果。
n Uptime Institute_Data Center Site Infrastructure Tier Standard : Topology 机房基础设施等级拓扑标准
n Uptime Institute_Tier Classifications Define Site Infrastructure 信息机房基础设施等级定义
n Uptime Institute_Operational Sustainability 信息机房基础设施永续性运行规范

3. 机房基础设施等级拓扑标准
3.1. 概要
《机房基础设施等级拓扑标准》是一套客观的基准定义。是用来衡量某一特定信息机房基础设施之现实和预期可用性(或性能)的方法。它同样适用于衡量一组或多个机房（如一栋包含多个机房的建筑物）的现实可用性和预期可用性。
信息机房的可用是指该机房按照设计能力不间断正常运行。而机房的可用性则以该机房每年不间断正常运行的时间来描述。无疑，机房每年可靠地不间断正常运行的时间越长，或者出现“每年中断不间断正常运行的时间”越少则表示该机房的可用性越高。随着互联网应用的爆炸性增长对于信息机房infrastructure capabilities are all claiming to deliver high availability.基础设施高可用性要求压力不断增加。那些租用或直接使用信息机房（包括数据中心）的客户期望availability of “Five Nines” or 99.999%.自己的机房可用性可以至少达到“五个九”或99.999％。随之comes an increased demand for computer hardware reliability.随之而来的是对计算机硬件的可靠性和计算机软件可靠性的需求增加。Information technology customers expect
Unfortunately, the substantial investment a business frequently不幸的是，面对频繁的业务需求，即使软件平台和计算机硬件的可靠性达到五个九makes to achieve Five Nines, in its computer hardware and software platforms, is likely to be insufficient，也不能保证机房可用性可以至少达到99.999％。就是说，依靠增加庞大投资，单纯提升软件平台和计算机硬件的可靠性对于机房整体高可用性保障很可能是不够的unless matched with a complementary site infrastructure (power, cooling, and other environmental，除非再配上机房基础设施的补充容错措施（电源、冷却，和其他环境support systems) that can support their availability goals.支持系统），才可以支持机房的高可用性目标。
《机房基础设施等级拓扑标准》针对机房基础设施的配置情况来衡量机房可用性。从机房的整体组成、各部分功能、容量与能力、可靠性、临界载荷、扩容预期和并发维护措施等多个角度出发，清晰定义并描述机房的可用性与机房基础设施拓扑配置（所拥有的容错组件及可分配路径）之间的对应关系。这种对应关系用来区分机房基础设施拓扑结构的四个等级定义。该标准专注于定义相对于四个等级(TierⅠ, TierⅡ,TierⅢ,TierⅣ)的机房基础设施拓扑结构及其性能确认测试，以确定机房的容错能力和同步维护性符合上述定义。在该标准中提供了机房基础设施系统设计和拓扑配置的典型用例，用来厘清等级分类的标准定义。

3.2. 范围
《机房基础设施等级拓扑标准》认为，机房的基础设施必须具备可靠的容错措施和多种备份选择路径，确保机房的可用性不会因为机房内所有活动——包括计划内的活动（如定期维护常规测试、业务开通、节能措施、机房改造、故障排除等）和计划外的活动（包括设备故障、意外事故、人为错误操作等）——受到预期之外的影响，以满足机房整体可用性要求。《机房基础设施等级拓扑标准》针对机房基础设施分类等级定义(TierⅠ, TierⅡ,TierⅢ,TierⅣ)，建立了四个独特机房基础设施拓扑定义，以及遵循该定义的性能确认测试标准。该分类等级说明了保证机房不同可用性状态下，机房基础设施所需的拓扑结构。
一个典型的数据中心是由至少20个主要子系统构成的总和体。这些主要子系统包括机械、供电、消防、制冷、建筑物、安全等。每一个子系统又具有各自的分系统和组件。而所有这些都必须支持并行（同时）维护且具有故障容错措施，进而满足整体机房的容错要求和维护要求，保证整体机房的可用性。该标准基于这样一个事实：信息机房(含数据中心)的可用性（不间断正常运行时间），取决于机房基础设施中所有子系统单独可用性以及它们之间的成功整合运作，而对于其中某些个别的子系统(例如，发电，制冷，不间断电源等)，需加以选择来维持运行。
每个子系统和经由这些子系统整合而成的信息机房基础设施，必须以机房整体不间断正常运行的相同目标来做一致性的配置，以满足相应特定等级的可用性要求。衡量一个机房的基础设施是否到达某个等级的规定要求由两个因素确定：按照标准拓扑配置后的确认测试结果和对于机房不间断运行的影响来衡量。这种测量方法不同于规范设计，或一份所需设备的清单。

3.3. 目的
本标准的目的是使专业设计人员，机房操作者，和非技术性之管理人员以客观和有效的途径来确定不同机房基础设施的设计拓扑架构之预期性能。
3.4. 参考文献
2005ASHRAE手册－基础版_美国冷冻空调协会
Uptime Institute错误容忍度电力遵循规范，2.0版本规范。
Uptime Institute持续可用性需要有连续冷却的容量。白皮书。

4. 机房基础设施等级标准(Site Infrastructure Tier Standards)
4.1. TierⅠ机房:基本的机房基础设施
4.1.1. 基本配置要求
l TierⅠ机房定义为基本配置机房。基本配置机房内的计算机设备具有无备援容量的电力配送和制冷组件，具有单一或无备份电力配送和制冷分配路径来供应计算机设备。即使有UPS或者发电机，也是单模块系统，具有多处单故障点。
4.1.2. 性能确认
l 具有足够的空间容量满足机房设备安装的需求；
l 或许有（也许没有）架空地板；
l 已计划的工作将需要关闭大多数或所有基地基础设施系统中受影响的计算机设备，系统，和用户。
4.1.3. 操作影响:
l 机房运行易受已计划活动和计划外的活动所影响。计划内和计划外的活动都会很容易引起机房整体运行中断。
l 机房基础设施（系统、组件或分配路径等元素）中断或故障将会影响机房计算机设备运行。
l 对于机房基础设施各组件的人为操作错误或自然故障将导致整个数据中心运行中断。
l 为了进行预防性的维护和维修，基础设施需完全地手动关闭。一般情况下，基础设施每年需要完全关闭一次，来安全地进行必要的预防性保养和维修工作。紧急情况下，可能需要更频繁的系统关闭。如未定期进行维修，将大大增加意外中断的风险，以及后续故障的严重可能性。
l TierⅠ数据中心机房的可用性为99.671%。

4.2. TierⅡ机房: 具冗余组件级机房基础设施
4.2.1. 基本要求
l TierⅡ机房具有一些冗余的部件或备援容量组件。具有部分备援容量的电力配送和制冷组件，具有单一或部分备援电力配送和制冷分配路径来供应计算机设备。UPS和发电机的设计容量是N+1，且为单回路设计，因此有单点中断可能。
4.2.2. 性能确认
l 冗余部件或备援容量组件可以有计划的从服务中删除，不会造成任何引起机房整体运行中断。
l 数据中心配备架空地板。
l 对关键分配路线和其他基础设施进行维护仍需要程序化地关闭设备。删除分配路线或其它备援组件仍需要关闭部分工作的计算机设备。
4.2.3. 操作影响
l 机房运行易受已计划活动和计划外的活动所影响。计划内和非计划性的活动引起数据中心中断的可能性小于Tier Ⅰ级数据中心。计划外的活动会很容易引起机房整体运行中断。任何计划外之冗余部件失效也许会影响计算机设备。计划外之任何冗余系统中断或故障将会影响计算机设备。
l 机房基础设施组件的人为操作错误也许会导致引起机房整体运行中断。
l 对于机房基础设施各组件的人为操作错误或自然故障将导致引起机房整体运行中断。
l 机房基础设施每年必须完全关闭一次，来安全地进行必要的预防性保养和维修工作。紧急情况下可能需要更频繁的系统关闭。如未定期进行维修，将大大增加意外中断的风险，以及后续故障的严重可能性。
l TierⅡ数据中心的可用性为99.741%。

4.3. TierⅢ机房: 可并行维护级机房基础设施
4.3.1. 基本要求
l TierⅢ机房具有冗余部件和备援容量组件。具有多个独立的备援电力配送和制冷分配路径来供应计算机设备。任何时候只需要一个分配路径来供应计算机设备。
l 所有的IT设备是双电源的。数据中心的容错电力遵循规范（版本2.0）所定义，且正确安装并符合与该机房基础设施的拓扑架构兼容。任何传输设备如使用点开关则必须纳入不符合本规范之计算机设备内。
4.3.2. 性能确认
l 每个在分配路径中的部件或组件备份容量部件或组件，都可以有计划的从服务中移除，不会造成任何计算机设备中断。
l 当备援组件因任何原因导致服务中被删除时，有足够的永久安装备份容量以机房的需求。对于大型系统，这意味着是两个独立的通路。必须有充足的处理能力和配电通路，允许在一条通路承担负载工作的同时，另外一条通路进行维护和测试。
4.3.3. 操作影响
l 可以在不引起计算机硬件运行中断的情况下，进行所有计划内的现场活动。计划性的活动包括：保护性的和程序式的维护、维修和组件替换，增加或者减少与处理能力相关的部件，对部件和系统进行测试，节能改造活动以及更多的活动。
l 机房整体运行易受计划外活动所影响。任何计划外之活动（例如操作错误或者设施部件自然故障）导致容量系统中断或失效，将会影响计算机设备或机房整体运行。任何计划外之容量组件或分配要素中断或失效，也许会影响计算机设备。机房基础设施组件的人为操作错误也许会导致机房设备运行中断。
l 计划内之机房基础设施维修，可以使用备援容量部件和备份分配路径来安全地替代维修设备执行任务。
l 在维修期间，损坏的风险可能会升高。(此类保养状况不会使正常运作达成之等级评等无效)。
l 在客户的业务需求允许增加成本进行更高级保护时，TierⅢ数据中心机房通常可以升级到TierⅣ级数据中心机房。TierⅢ数据中心机房的可用性为99.982%。
4.4. TierⅣ机房:容错级机房基础设施
4.4.1. 基本要求
l TierⅣ机房:容错级机房具有多个且独立的、完全隔离的备份容量组件系统，具有多种的、独立的、多样化的有效分配路径，同时为计算机设备供应电力配送和制冷分配。备份容量组件及多元化分配路径，须配置成N的容量，在基础设施发生任何故障时可以提供计算机设备电力和冷却。
l 所有的IT设备是双电源的，机房容错电力遵循规范(版本2.0)所定义并且正确安装，须与该机房基础设施的拓朴架构相同。传输设备如使用点开关，必须纳入不符合本规范之计算机设备内。
l 基础设施的备份系统和备份分配路径必须完全的彼此隔离(隔间)，以防止任何单一事件同时影响主用/备份系统或分配路径。
l 连续冷却是必需的。
4.4.2. 性能确认
l 任何基础设施主用/备用系统及其组件，任何基础设施主用/备用分配路径及其组件的单一故障不会影响到计算机设备运行。系统会自动自我恢愎，以防止故障进一步影响到该机房的整体运行。
l 每个在分配路径中的备份系统及其组件，都可以有计划的从服务中移除，不会对计算机设备和机房整体运行造成任何影响。
l 当备份系统及其组件，或分配路径因任何原因于服务中被移除时，机房基础设施有足够的容量，可以满足机房正常整体运行的需求。
4.4.3. 操作影响
l 数据中心机房运行不会受计划内之事件所影响。TierⅣ机房的基础设施的性能和能力可以保证任何计划内活动不会引起关键负载的中断。
l 数据中心机房运行不会受任何单一计划外活动所影响。数据中心基础设施的容错能力可以为基础设施提供能忍受至少一次的最糟糕的情况——计划外故障或非关键性负载事件——的冲击能力。这需要同时活动的两条配送途径，通常是双系统（S+S）的配置。从电力角度，需要两个独立的（N+1）UPS系统。
l 计划内之机房基础设施维修，可以使用备份系统及其部件和备份分配路径来安全地替代维修设备执行任务。在维修期间，如果备份系统及其部件和备份分配路径关闭，会因基础设施其它分配路径发生故障导致计算机设备损坏以及机房整体运行中断的风险也相对升高(此类保养配置不会使正常运作达成之等级评等无效)。
l 根据消防和供电安全规范要求，由于火灾报警或灭火行动启动了紧急停电程序（EPO），可以导致停机事件的发生，可能导致机房运行中断。
l 全面地达到T4级机房的要求并不容易。需要较大的投资和较长的时段。以下几个要素是Tier 4机房的特征要求：
Ø 至少3000平米以上
Ø 70-80个经验丰富的专业化管理人员
Ø 独立建筑且功能分区
Ø 双系统，双信道甚至多信道备份
Ø 可用性达到99.995%
5. 发电机系统
TierⅢ和TierⅣ发动机-发电机系统被认为是机房主要的电力来源。当地的电力公司是一个经济的选择。中断电力不被视为故障，而是该机房运行时必须有所预期的状况。
5.1. 机房使用发动机-发电机电力:
当一个TierⅢ或TierⅣ机房配置的发动机-发电机系统启动，使用发动机-发电机为该机房输送电力时，发动机-发电机系统连同其电力输送路径和其它辅助元素，都应符合同时并行维护和/或容错性能确认测试。
5.2. 发电机-发电机系统的运行寿命要求:
TierⅢ或TierⅣ机房使用的发电机，负荷为“N”需求时不得有连续作业时间的限制。在负荷为“N”需求时必须设定连续作业时数限制之发电机适合于TierⅠ或TierⅡ机房。
5.3. 监管运行时间限制:
发电机系统往往有一个因排气而驱使的年度运转时间限制。这些环境因素的限制，对所设之连续运作时数的约束不会造成影响。
6. 环境温度设计要点
机房基础设施设备的实际容量，应根据该区域气候及稳定运行状态定点的最高用电需求而定。所有厂商提供之设备的容量，应加以调整，以反映该设备在极端的温度和海拔高度状况而定。所有厂商提供之设备的容量，应加以调整，以反映该设备在极端的温度和海拔高度状况时，可以支持机房正常运行。
6.1. 年度极端条件设计
所有会排放热量至大气中的设备之容量，应取决于最能代表机房所在地点之年度极端条件来设计。在最新一版的ASHRAE手册-基本手册。(每个ASHRAE手册每4年进行修订和出版一次)。湿球(WB)设计温度应为表列之极端最高WB值和干球(DB)的设计温度应定为“N=20年”的值。
6.2. 计算机机房设定值:
计算机机房的冷却设备容量应取决于回流空气温度，和业主为使机房稳定运作所制定的相对湿度值。

7. Tier等级需求摘要
Tier等级需求摘要

TierⅠ
TierⅡ
TierⅢ
TierⅣ
有效的容量组件，以支持IT负载
N
N+1
N+1
N
任何故障后
分配路径
1
1
主用1&备用1
2同时主用
同时并行维修
No
No
Yes
Yes
容错
No
No
No
Yes
隔间
No
No
No
Yes
持续冷却
负载密度依赖性
负载密度依赖性
负载密度依赖性
A级

8. TIER认证说明
4.4. 认证说明
l 认证程序说明
l 认证等级说明
l 认证时程规划
l 认证项目说明
n 通讯设施
n 建筑设施
n 电力设施
n 机械空调消防设施
其它相关补充规定或Uptime Institute 相关白皮书规定

4.5. 基础系统架构建议书
1. 系统设计规划准则
2. 建立通讯设施、建筑设施、电力设施、机械空调消防设施之设计需求说明书
3. 优化建筑架构
4. 优化通讯架构
5. 优化电力系统架构
6. 优化机械空调消防设施架构
4.6. 认证成果报告建议书
1. 系统规划设计阶段
2. 现场勘查阶段
9. 结论
国际间的规范与标准日趋成熟也偏向一致性，网络环境全球化的标准，身为机房的设计规画者，尤其云端计算的需求愈来愈重要，高可用性的信息流更是重要，如何建置高效率的国际绿信息绿色机房，深入了解规范的内容，将其用于规划设计案，并以项目管理的角度出发，使整体规划设计与节能减碳结合将是重要的课题，但最重要的还是维护与管理, TIA/EIA在此范畴已有极完整的整合，在此也呼吁，国内的规范祈能与国际规范同步，周期性的修正相关条文，始能与国际接轨。

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