前言

云服务器是在云中提供可扩展的计算服务，避免了使用传统服务器时需要预估资源用量及前期投入的情况。云服务器支持用户自定义一切资源：cpu、内存、硬盘、网络、安全等等，并可在访问量和负载等需求发生变化时轻松地调整它们。云服务器为业务用户提供稳定性和安全性，因为任何软件问题都与您的环境隔离。

数据中心简介

数据中心是存储计算机及其相关硬件设备的物理位置。它包含 IT 系统所需的计算基础设施，例如服务器、数据存储驱动器和网络设备。它是存储任何公司数字数据的物理设施。

每个企业都需要计算设备来运行其 Web 应用程序、为客户提供服务、销售产品或运行用于账户、人力资源和运营管理的内部应用程序。随着业务的增长和 IT 运营的增加，所需设备的规模和数量也呈指数级增长。分布在多个分支机构和地点的设备难以维护。相反，公司可以使用数据中心将他们的设备带到一个中心位置并有效地管理它。他们还可以使用第三方数据中心，而不是将其保存在本地。

数据中心最早出现在 1940 年代初期，当时，计算机硬件的操作和维护非常复杂。早期的计算机系统需要许多大型组件，操作员必须使用许多电缆连接这些组件。它们还会消耗大量电力，并且需要冷却以防止过热。为了管理这些称为大型机的计算机，公司通常将所有硬件放置在一个称为数据中心的房间中。每家公司都投资并维护自己的数据中心设施。

随着时间的推移，硬件技术的创新降低了计算机的尺寸和功率要求。然而，与此同时，IT 系统变得更加复杂，例如在以下方面： 

• 公司生成和存储的数据量呈指数级增长。
• 虚拟化技术将软件与底层硬件分离。
• 网络方面的创新使得在远程硬件上运行应用程序成为可能。

现代数据中心设计不断发展，以优化对 IT 复杂性的管理。公司使用数据中心将物理基础设施存储在可以从任何地方访问的中心位置。随着云计算的出现，第三方公司开始管理和维护数据中心，并将基础设施作为服务提供给其他组织。

大多数企业数据中心基础设施分为三大类：

• 计算
• 存储
• 网络

此外，数据中心设备包括电力系统等支持基础设施，可帮助主要设备有效运行。

计算基础设施

计算资源包括具有不同内部存储器、处理能力和其他规格的多种类型的服务器。下面提供了一些示例。

机架式服务器

机架式服务器采用扁平矩形设计，您可以将它们堆叠在服务器机柜中的机架或架子中。该机柜具有一些特殊功能，例如网状门、滑动搁板以及用于其他数据中心资源（如电缆和风扇）的空间。

刀片式服务器

刀片式服务器是一种模块化设备，您可以在较小的区域内堆叠多台服务器。服务器本身很薄，通常只有内存、CPU、集成网络控制器和一些内置存储驱动器。您可以将多台服务器滑入称为机箱的存储单元中。机箱便于其内部的服务器所需的任何其他组件。相较于机架式服务器，刀片式服务器占用的空间更少，并且具有更高的处理速度、最少的布线和更低的功耗。

存储基础设施

以下是两种类型的数据中心存储系统。

数据块存储设备 

硬盘驱动器和固态驱动器等数据块存储设备以数据块的形式存储数据并提供数 TB 的数据容量。存储区域网络（SAN）是包含多个内部驱动器并充当大型数据块存储系统的存储单元。 

文件存储设备

文件存储设备，如网络附属存储（NAS），可以存储大量文件。您可以使用它们来创建图像和视频档案。

网络基础设施

大量网络设备，例如电缆、交换机、路由器和防火墙，将其他数据中心组件相互连接并连接到最终用户位置。它们在整个系统中提供完美的数据移动和连接。

支持基础设施

数据中心还包含以下组件：

• 电源子系统
• 不间断电源（UPS）
• 备用发电机
• 通风降温设备
• 灭火系统
• 建筑安全系统 

这些数据中心组件支持主要设备，使您可以不间断地使用数据中心设施。

随着数据中心的规模和复杂性增加并开始存储敏感和关键信息，政府和其他组织对其实施了一系列法规。电信行业协会（TIA）制定了涵盖数据中心设计各个方面的四个级别或标准，包括：

• 架构和拓扑
• 环境设计
• 电力和冷却系统及配电
• 布线系统、路径和冗余
• 安全和物理安全

同样，Uptime Institute 建立了四个层级来客观比较站点性能并使基础设施投资与业务目标保持一致。我们在下面列出了四个数据中心层级。 

第 1 层

第 1 层数据中心是支持办公环境及其他环境的 IT 系统的基本容量级别。第 1 层设施的一些要求包括：

• 用于停电和用电高峰的不间断电源（UPS）
• IT 系统的物理区域
• 24/7 全天候运行的专用冷却设备
• 备用发电机

第 1 层可防止服务因人为错误而中断，但不能防止意外故障或中断。您还可以预计第 1 层数据中心的年度停机时间为 29 小时。

第 2 层

第 2 层设施提供额外的冷却组件，以改善维护和安全性，防止中断。例如，这些数据中心必须具有以下资源：

• 引擎发电机
• 冷水机
• 冷却装置
• 泵

尽管您可以在不关闭第 2 层数据中心的情况下从中移除组件，但意外故障可能会影响系统。您还可以预计第 2 层数据中心的年度停机时间为 22 小时。

第 3 层

第 3 层数据中心提供更大的数据冗余，您可以在不关闭系统的情况下维护或更换设备。它们还在电源和冷却装置等支持系统上实施冗余，以保证每年只有 1.6 小时的停机时间。

第 4 层

第 4 层数据中心包含多个物理隔离的系统，以避免计划内和计划外事件的中断。它们具有完全冗余系统的完全容错能力，并且可以保证每年只有 26 分钟的停机时间。

从以下四个层次或级别上提供数据中心安全性。 

外围层

外围安全措施通过使用以下方式提供对物理设备的访问控制：

• 保安
• 隔离栏
• 安全信息馈送
• 入侵检测技术
• 准入控制及监控

基础设施层

基础设施层安全可防止设备损坏和过热。它包括以下措施：

• 世界一流的冷却系统和灭火设备
• 备用电源设备
• 日常机器维护和诊断
• 水、电、电信和互联网连接备份 

数据层

数据层安全可保护数据本身免遭未经授权的访问和丢失。这一层的典型措施有：

• 数据中心的威胁和电子入侵检测系统
• 服务器机房接入点的电子控制设备
• 全年对 2600 多项要求进行外部审计 

环境层

环境层致力于支持可持续发展的环境控制措施。以下是它的一些主要措施： 

• 自动检测洪水、火灾和其他自然灾害的传感器和响应设备
• 概述如何避免和减少自然灾害造成的中断的操作流程指南

100% 可再生能源和环境规模经济。

传统数据中心excel+cad管理台账

数字孪生管理数据中心

数字化转型的加速使组织的服务过程基本上都离不开IT，业务服务与IT服务将融合为一体，提高IT服务能力将提高组织的核心业务能力，因此组织如何做好IT服务管理(ITSM)在当前显得越来越重要。

传统的ITSM管理工具都是基于表单方式记录管理IT对象，对于IT管理对象的位置与相互连接关系缺乏直观的记录与展现能力。

数据中心的虚拟化管理采用2D、3D仿真的最佳表现形式，直观展示IT资产位置、IT管理对象相互连接关系，使IT服务管理者快速精准掌握IT系统的可用性、业务关系、容量、性能、事件、变更、资产信息等，实时为IT管理决策提供重要依据。

机房

机柜

路由器、交换机、服务器

板卡端口

网络链路

数字化台账

工作任务单

系统架构

服务端JAVA springboot RESTful API，AMQP消息总线，SNMP\MQTT\CoAP通讯协议

ITSM\CMDB\DCIM\流程\网管\监控集成

移动端视图

AI智能运维模型

未来的海底数据舱

随着需求从通用云计算逐渐转向云计算和边缘计算，数据中心将越来越有必要被放置在贴近客户的地方。为了能更好的服务日益增进的云服务需求，服务器的稳定运行成为了重中之重。数据中心一直以来都是耗能大户。除了使用大量电能的服务器，持续更换因为损坏而需要更新服务器，还有为了服务器能正常运作而部署的散热系统，都在无形中增加了能源的消耗。

时光回到2018年年初，微软将这个数据中心沉入了117英尺（约36米）深的海底。并在之后的两年中，持续测试并监控数据中心服务器的性能和可靠性。微软希望能吸取从 Project Natick 得到的经验，为未来其他数据中心的可持续发展战略提供参考。

当海底数据中心从海底被拖上来后，我们可以明显看到这两年水下时光留下的清晰印记——承载并保护着846个服务器的防水钢管外壳被一层海藻和藤壶紧紧包裹在内。在通过强力清洗后，数据中心原本的白皙外壳渐渐显露出来。

在2018年将数据中心送入海底之前，研究人员将整个数据中心都填满了干燥的氮气，使数据中心内部拥有十分稳定且温和的环境。研究人员希望能从这次的试验中，总结出电缆和其他设备释放的气体将如何改变计算机操作环境。因此在收回海底数据中心后第一时间，研究人员从数据中心顶部的阀门插入管道以收集空气样本并运回微软总部进行分析。同时，服务器从数据中心的尾部运出，一同被送往微软总部进行检查。

而检查的结果让所有研究人员为之惊叹。“我们发现，服务器在水下运行所发生的故障率是在陆地上相同款式服务器所发生故障率的八分之一！这太神奇了！” 微软技术专家说到。研究人员们推测，造成这种差异的主要原因是服务器所在的环境。氮气的腐蚀性比氧气小，且在没有人误触部件的情况下，服务器将能更持久的为我们提供数据服务。微软将持续分析、证明这个假设，并期待可以将最终的研究结果使用到陆地数据中心。

2014年微软员工头脑风暴活动 ThinkWeek 期间，把数据中心放入海底这个大胆的突发奇想引起了大家的讨论。

传统数据中心 由陆地转移到海底 利用海水的冷却作用对数据中心服务器进行散热。

如果数据中心能够放置在沿海城市附近的海底，将会通过短距离传输有效提升网络的速度和流畅度。这个全新的方法，也可以把数据中心内部变为一个较为稳定且可控的环境，没有人类活动、气温以及湿度波动的干扰，更加适合服务器的运作。同时，把数据中心放置海底可以直接使用凉爽的海水进行自然降温，大大减少了使用空调进行人工降温而产生的碳排放和资源浪费。这个概念被认为是为沿海人口提供快速云服务并节省能源的一种潜在方式。

通过 Project Natick 得到的实践经验，研究人员已经开始讨论如何使数据中心的能源更加可持续化。技术人员开始考虑全新的解决方案——将海底数据中心与海岸风电场同时部署在一个区域。这样即使在微风中，数据中心也可以有足够的电力运行。微软技术人员表示：“我们曾在大部分陆地数据中心不能使用的‘不稳定电网’下，完美的进行了这个海底数据中心的运作。也许通过这次实验，我们可以发现数据中心并不需要非常稳定可靠的电力和基础设施。”

陆地数据中心将来可能无需使用替换零件，而这一变化将直接减少制造业中的碳排放以及资源浪费。在一个完全黑暗无灯光的数据中心中，所有服务器仅需每五年全部更换一次，任何在此期间出现故障的服务器则只需直接关机停止使用即可。海底数据中心有朝一日能终实现低能耗、低建设成本、省土地， 无需消耗淡水、低时延、高可靠性，可模块化生产、可快速部署。它是有效节约能源、资源，集科技、大数据、低碳、绿色为一体的新型海洋工程。可以完美助力国家“碳达峰”，“碳中和”目标实现。

参见：

nVisual - 网络基础设施管理

华为 NetEngine 8000 路由器 配置手册、产品文档、PDF - 华为

ARCloud

网络数据中心

Project Natick Phase 2

project-natick