數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可用性問題，最初是由IT廠商提出的，如IBM提出的“隨需應(yīng)變”(OnDemand)、HP提出的“動成長企業(yè)”(AdaptiveEnterprise)等概念，它們都推崇“逐步升級”的擴展模式，來替代“一步到位”的建設(shè)模式。全球經(jīng)濟環(huán)境變化的加劇，正是用戶對可擴展性的要求逐漸提高的根本推動動因。

    數(shù)據(jù)中心由兩個層面組成——IT層面和機房設(shè)施層面。機房設(shè)施的擴展性需求，是IT層面的擴展性對運行環(huán)境的靈活性的訴求。與IT層面的擴展性相比，機房設(shè)施的可擴展性實現(xiàn)起來更困難一些，就好比前者是家具，后者是房間。

    機房設(shè)施的擴展方式，或稱擴容方式，從目前國內(nèi)的情況看，“一步到位”的方式與“逐步升級”的方式，都因用戶需求各異而共存著。實際上，這兩種方式確實各有千秋。從機房設(shè)施的工程實踐上看，前者易、后者難;從投資風(fēng)險上看，前者大、后者小;從投資、運營的過程和管理上看，前者簡便、后者繁瑣。所以，對于業(yè)務(wù)相對穩(wěn)定的企業(yè)用戶，更愿意選擇前者;而業(yè)務(wù)發(fā)展迅速或市場風(fēng)險高的企業(yè)，則更愿意選擇后者，即對機房設(shè)施的可擴展性要求高，希望“隨需應(yīng)變”。

    用戶對機房設(shè)施“隨需應(yīng)變”的要求，對機房的規(guī)劃、設(shè)計、設(shè)備選型、運行維護等四個環(huán)節(jié)及電源、空氣調(diào)節(jié)、防雷、機柜、監(jiān)控等五個子系統(tǒng)(有時將防雷納入電源子系統(tǒng))提出了挑戰(zhàn)。

    一、規(guī)劃

    在規(guī)劃環(huán)節(jié)，首先需要在數(shù)據(jù)中心機房選址問題上考慮擴展性的要求，包括對面積、樓層位置、樓層凈高、地面載荷等方面的要求。

    如果決定采用單一房間，顯然要考慮未來擴容時的IT設(shè)備及機房設(shè)備的面積需求;另外可行的方案是，擴容時占用其他房間——在這種情況下，需要同時對欲占用的房間進行同樣的結(jié)構(gòu)評估，包括樓層位置、樓層凈高與承重。

    樓層位置主要影響空調(diào)室外機房的放置問題。一般情況下，空調(diào)室外機與機房的垂直距離不宜超過15米，所以機房的選址樓層多選在距離樓頂、底層或設(shè)備層較近的樓層，并在樓頂、底層或設(shè)備層中預(yù)留足夠的空間，以備未來機房空調(diào)系統(tǒng)擴容時，安裝空調(diào)室外機。

    如果未來擴容時計劃不擴大機房面積，而是增大機房內(nèi)的設(shè)備密度(或機架數(shù)量)，則必須考慮未來的設(shè)備重量與機房地板承重。

    二、設(shè)備選型

    設(shè)備選型環(huán)節(jié)應(yīng)考慮的問題很多，以下分為子系統(tǒng)來討論。

    1、供電子系統(tǒng)

    從供電子系統(tǒng)來看，需要考慮包括**、供電線路、配電線路等在內(nèi)的整體的可擴展性。

    對于一般規(guī)模數(shù)據(jù)中心機房來講，可以不考慮擴容對電力變壓器的要求，但是需要考慮機房供電線路的容量問題。由于供電線路的擴容改造工程比較復(fù)雜，所以建議在機房初建時，應(yīng)預(yù)留能夠滿足未來機房設(shè)備擴容需求的容量，其中應(yīng)特別注意空調(diào)機、新風(fēng)機等其他設(shè)備的負荷問題。

    對于機房主輸入開關(guān)的配置，有三種方案可以選擇。如果采用“一步到位”的方案，則擴容時不必斷開此開關(guān)及上級主開關(guān)，不存在機房輸入市電中斷的情況，但缺點是在機房運行初期由于開關(guān)容量過大，發(fā)生負載故障時，存在動作不靈敏的可能及線路火災(zāi)隱患。采用“逐步升級”即每當擴容時更換主開關(guān)的方案，則不存在以上隱患，但缺點是擴容時需斷電。折中方案是根據(jù)擴容前后的容量，預(yù)先安裝兩個或多個空氣開關(guān)，根據(jù)某一階段的實際負載量，啟用一個、兩個或多個空開，這種方式能夠解決斷電隱患和火災(zāi)隱患。

    在機房的設(shè)備投資中，占有很大比重，所以**的擴展性問題更應(yīng)引起關(guān)注。目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，**技術(shù)已日瑧完善與成熟，并機技術(shù)已經(jīng)被廣泛采用，從而為不停機擴容提供了技術(shù)保障。而模塊化技術(shù)的發(fā)展，則使**的擴容變得異于尋常地簡便——就像直流電源模塊的擴容一樣，推拉之間便可完成增加或更換模塊，完成系統(tǒng)擴容或修復(fù)。但是與整機模式相比，模塊化設(shè)計的模式的單位容量制造成本較高，并且單模塊的容量不宜做得很大，這使得模塊化**更常用于有冗余要求的方案中，尤其是N+1冗余配置的場合，以改善整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

    對于輸出配電的選擇也不容易忽視。輸出配電包括配電柜和機柜內(nèi)電源插排及線纜連接等。資料顯示，40~50%的負載斷電故障的原因是由于輸出配電而不是**或電池組的問題(數(shù)據(jù)來源：司安瑞咨詢，2004年)，而其中有許多案例往往發(fā)生在輸出擴容過程中(如支路過載、電源插排接觸不良等問題)。配電環(huán)節(jié)投資比重很低，建議用戶在選用時應(yīng)注意配電部件的產(chǎn)品品質(zhì)，并且在機柜內(nèi)杜絕使用非機柜專用插排，擴容前檢測每一支路的負載電流情況，配電柜應(yīng)預(yù)留足夠支路空開位置，盡量選用可熱插拔的空開等。

    2、空氣調(diào)節(jié)子系統(tǒng)

    空氣調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)中心機房專用空調(diào)機設(shè)備、新風(fēng)機設(shè)備等組成的氣流發(fā)生系統(tǒng)以及氣流組織、配送系統(tǒng)。氣流發(fā)生系統(tǒng)用來產(chǎn)生恒溫、恒濕、潔凈的氣流，其容量根據(jù)設(shè)備的熱負荷決定，擴容時主要考慮空間、承重問題和供電容量等問題(見前文)。

    氣流配送系統(tǒng)用來形成合理的氣流組織，將氣流分配、輸送到IT設(shè)備。如果整個機房的擴容采用不增加面積、而增加設(shè)備密度的方式，氣流配送系統(tǒng)的擴容將必須考慮更多的因素。與配電回路中的電阻、壓降可以忽略不計相反，氣流配送回路中的風(fēng)阻和風(fēng)壓的降落不可忽略，而且可能比負荷(IT設(shè)備等)本身的風(fēng)阻、風(fēng)壓降落還要大;更嚴重的是，回路參數(shù)與許多變動的現(xiàn)場環(huán)境條件有關(guān)，如地板開口面積、數(shù)量、位置、機房密閉程度、IT設(shè)備放置位置、角度、方向、機鄰機柜之間的距離和相對位置、機柜柜門的開孔率、地板高度等等。為了給擴容時提供變化余地，需要在機房初建時盡量減少固定風(fēng)阻，如地板下送風(fēng)風(fēng)阻。減小送風(fēng)風(fēng)阻的方法有：增加高架地板高度(國家標準《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范GB50174-93》中規(guī)定，地板敷設(shè)高度宜為200～350mm，但國內(nèi)有經(jīng)驗、有條件的用戶已經(jīng)建設(shè)高度為600mm的機房);規(guī)范地板下線纜鋪設(shè)工藝;保證機柜上部凈高以以及回風(fēng)通路載面積。國內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)忽視樓層凈高問題，而導(dǎo)致擴容后部分IT設(shè)備運行溫度過高的情況，如某地板高度為150mm的機房，在擴容時被迫遷址的案例。另外常見的案例是錯誤選用普通空調(diào)機而出現(xiàn)擴容后無法克服回路風(fēng)阻、提供足夠的風(fēng)量而使IT設(shè)備超溫的情況。

    3、機柜子系統(tǒng)

    機柜子系統(tǒng)越來越受到重視。IT設(shè)備的機架化勢不可擋，以至于非機架或設(shè)備(如塔式服務(wù)器)也“借機”上架了。正如美國可用性研究中心提出的“IT微環(huán)境”概念所提示的那樣，機架(機柜)正在成為IT設(shè)備的“新家”，或者說，機柜內(nèi)的微環(huán)境，才是所謂的“機房環(huán)境”，更有研究專家稱：“機柜即機房”。在某種程度上講，至少在機房的物理空間層面上講，機柜確實可以理解為被“切割成模塊的機房”。

    數(shù)據(jù)中心機柜的擴展性表現(xiàn)在機柜內(nèi)設(shè)備密度的擴展和機柜數(shù)量的擴展。

    一般情況下，用戶在機房初建時都在機柜內(nèi)預(yù)留了相當寬裕的空間，以42U機柜為例，通常所有設(shè)備只占據(jù)10～20個U，所以表面上看，在空間上具有100～200%的擴展性。但是，實際的擴展性都遠非如此樂觀，因為必須將機柜的配風(fēng)能力(通常稱為散熱能力)以及配電能力考慮在內(nèi)。

    首先，機柜內(nèi)的設(shè)備需要溫度、濕度適宜并且風(fēng)量充足的冷風(fēng)(冷空氣)，這些冷風(fēng)被機柜內(nèi)的IT設(shè)備吸入，從而為設(shè)備內(nèi)的部件尤其是CPU降溫。當機柜內(nèi)設(shè)備數(shù)量增加到一定數(shù)量時，由地板出風(fēng)口送出的冷風(fēng)的風(fēng)量將不能滿足所有設(shè)備的需求，從而形成部分IT設(shè)備配風(fēng)不足而過熱，形成局部熱點。風(fēng)量的分配由包括出風(fēng)口風(fēng)壓、出風(fēng)口面積等的許多因素決定，在冷風(fēng)從地板出風(fēng)口向上排出后的上升過程中，動壓不斷下降，從而引起位于機柜不同高度的設(shè)備的配風(fēng)量分布很不均勻。而且，當出口風(fēng)速比較小時，動壓不夠強，冷風(fēng)不能被送到機柜上部的設(shè)備，使上部設(shè)備過熱;而加大出口風(fēng)速，雖然能夠解決機柜上部的送風(fēng)問題，但會引起機柜下部位置的凈壓過低甚至產(chǎn)生負壓(射流效應(yīng))，從而使下部設(shè)備配風(fēng)不足，引起過熱。

    解決機柜內(nèi)設(shè)備密度擴展時遇到的這種局部熱點問題，可以采用調(diào)配IT設(shè)備位置的方式來解決。例如，把熱負荷最大的設(shè)備，安裝在機柜中部位置，以便獲得最大的配風(fēng)風(fēng)量。另外的解決方法是，在機柜的上部或下部位置，安裝軸向水平的強排風(fēng)扇，增強上部或下部的吸入能力(即減小IT設(shè)備的入口靜壓)，從而增加配風(fēng)風(fēng)量。值得注意的是，早期機柜的頂部通常都安裝有垂直軸向的、向上排風(fēng)的強排風(fēng)扇，但這種風(fēng)扇對目前的標準IT機柜沒有任何作用，因為現(xiàn)在所有的機架式IT設(shè)備均為前進風(fēng)、后排風(fēng)。

    其次，機柜內(nèi)的設(shè)備需要供電以及與機柜外部的通訊聯(lián)絡(luò)。當機柜內(nèi)的IT設(shè)備數(shù)量增加時，這些線纜、連接端子同時成倍地增加，從而對機架式電源排插的容量、插口數(shù)量都提出了擴展要求。如果要增加電源排插的數(shù)量，則需要考慮是否有留有空間、在配電柜上是否留有空開及接線位置。機柜內(nèi)的布線空間也是需要提前考慮的，因為當機柜內(nèi)的功率密度提高時，設(shè)備后部的線纜將明顯增加風(fēng)阻，所以必須考慮線纜管理及走線空間的問題。

    數(shù)據(jù)中心機柜數(shù)量的擴展方式，則主要要求機柜外部的擴展條件，考慮問題的內(nèi)容被包含在機房的擴展問題中。

    4、防雷子系統(tǒng)

    數(shù)據(jù)中心防雷子系統(tǒng)包括機房內(nèi)的電源防雷和信號防雷，不包括建筑物防雷。其擴展性比較容易實現(xiàn)。

    數(shù)據(jù)中心防雷子系統(tǒng)由接地系統(tǒng)和各級防雷器組成。接地系統(tǒng)的規(guī)格與機房擴容的關(guān)系不大;電源防雷器安裝在開關(guān)柜中，其規(guī)格則與被保護負載的容量無關(guān)，其安裝數(shù)量與設(shè)備數(shù)量(空開數(shù)量)有關(guān);信號防雷器直接串在信號線纜一端或兩端，基本不占用空間。所以，防雷系統(tǒng)在擴容時的要求，主要是開關(guān)柜中占用卡排的空間位置。只要在機房初建時防雷子系統(tǒng)按照標準設(shè)計和建設(shè)，并在開關(guān)柜中預(yù)留足夠的空間位置，防雷子系統(tǒng)的可擴展性很容易得到保證。

    5、監(jiān)控子系統(tǒng)

    數(shù)據(jù)中心機房監(jiān)控子系統(tǒng)的可擴展性表現(xiàn)在硬件層面和軟件層面。

    與其他子系統(tǒng)的物理設(shè)施相比，監(jiān)控子系統(tǒng)硬件層面的擴容比較容易實現(xiàn)，因為無論是傳感器還是變送器、采集器以及布線均不消耗太多功率、不占用太大空間，擴容時對供電容量和空間要求都很小。

    軟件層面則更靈活一些。雖然需要考慮監(jiān)控軟件的兼容性、可升級性、以及管理節(jié)點的可擴展性，但這些問題多半不是技術(shù)問題，而是商業(yè)(費用)問題。軟件的升級甚至是重新安裝新版本，都可以很容易地、對機房運行沒有任何影響地進行。

    可擴展性是IT發(fā)展的重要趨勢之一，許多用戶無論對硬件、軟件還是機房基礎(chǔ)設(shè)施，都希望能隨著業(yè)務(wù)的調(diào)整而變化。而要實現(xiàn)這種擴展性，需要在規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備選型階段時就要開始考慮，從而為將來留下發(fā)展的空間�！�