數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)可用性分級(jí)研究

雷鳴，劉芹，封鐸，劉玲

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)可用性分級(jí)研究

雷鳴，劉芹，封鐸，劉玲

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心分級(jí)現(xiàn)狀及承載在數(shù)據(jù)中心內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性，提出業(yè)務(wù)可用性分級(jí)建議以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的需求及配置建議，從而讓數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的配置更加合理化，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本。

數(shù)據(jù)中心；分級(jí)；可用性

1 引言

數(shù)據(jù)中心（data center）通常是指在一個(gè)物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的集中處理、存儲(chǔ)、傳輸、交換、管理，一般含有計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備。數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施（data center infrastructure）是指為確保數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備和裝置能安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行而設(shè)計(jì)配置的基礎(chǔ)工程，也稱機(jī)房工程（facility site engineering），數(shù)據(jù)中心機(jī)房工程的建設(shè)不僅要為數(shù)據(jù)中心中的系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理和數(shù)據(jù)信息安全提供保障環(huán)境，還要為工作人員創(chuàng)造健康適宜的工作環(huán)境。

近幾年隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)與應(yīng)用的飛速增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和服務(wù)需求大幅度增加，與此相關(guān)的大型建設(shè)投資項(xiàng)目也逐步增多，如何優(yōu)化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施配置也越來(lái)越重要。數(shù)據(jù)中心承載業(yè)務(wù)的可用性需求是數(shù)據(jù)中心面向服務(wù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施資源配置起決定性影響，業(yè)界通過(guò)對(duì)與其上部署業(yè)務(wù)可用性相匹配的基礎(chǔ)設(shè)施（電源配電、暖通空調(diào)以及其他的相關(guān)系統(tǒng)）進(jìn)行等級(jí)劃分，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)可用性需求。本文主要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)中心承載業(yè)務(wù)可用性分級(jí)的研究，探討其對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響。

2 數(shù)據(jù)中心分級(jí)現(xiàn)狀

2.1 數(shù)據(jù)中心分級(jí)概念

數(shù)據(jù)中心構(gòu)建設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，集建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、暖通空調(diào)、給排水、消防、網(wǎng)絡(luò)、智能化等多個(gè)專業(yè)技術(shù)于一體。為了更好地區(qū)分不同數(shù)據(jù)中心的安全及可靠性，給管理者、運(yùn)營(yíng)人員及客戶更清晰的數(shù)據(jù)中心定位，數(shù)據(jù)中心的等級(jí)劃分就成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的一個(gè)重要問(wèn)題。目前國(guó)際及國(guó)內(nèi)都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)中心的等級(jí)進(jìn)行劃分，這些等級(jí)劃分主要基于數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施層面，對(duì)不同等級(jí)的數(shù)據(jù)中心提出了不同的要求。通常數(shù)據(jù)中心等級(jí)劃分考慮的基礎(chǔ)設(shè)施主要包括建筑結(jié)構(gòu)、電源保障、空調(diào)系統(tǒng)等幾個(gè)方面。

2.2 數(shù)據(jù)中心分級(jí)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

TIA-942等級(jí)劃分及Uptime等級(jí)劃分是目前國(guó)際上影響力最大的數(shù)據(jù)中心分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）TIA-942分級(jí)

美國(guó)通信工業(yè)協(xié)會(huì)（Telecommunications Industry Association，TIA）發(fā)布的NSI/TIA-942-2005《Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers（數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)）》，是國(guó)際上第一部較為全面的、以數(shù)據(jù)中心為對(duì)象的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了數(shù)據(jù)中心機(jī)房場(chǎng)地、供電、冷卻、安防、地面承載、接地、電氣保護(hù)以及其他工程和建筑上需要滿足的條件，為數(shù)據(jù)中心機(jī)房的設(shè)計(jì)和安裝提供要求和指南，已成為通信與信息行業(yè)建設(shè)數(shù)據(jù)中心的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)中心分為4個(gè)等級(jí)。

· T1級(jí)：最基本的數(shù)據(jù)中心，即基礎(chǔ)設(shè)施沒(méi)有冗余部件。

· T2級(jí)：部件冗余，即關(guān)鍵設(shè)備冗余配置。

· T3級(jí)：可在線維修，即有多余的備用組成部分。

· T4級(jí)：故障容錯(cuò)，使數(shù)據(jù)中心具有維持意外故障發(fā)生或者運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，不發(fā)生運(yùn)行中斷的能力。

（2）Uptime分級(jí)

Uptime組織成立于1993年，是全球公認(rèn)的數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)組織和第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)。由于TIA-942涉及的一系列標(biāo)準(zhǔn)頒布于不同時(shí)間，內(nèi)容多有相互覆蓋，為使這些標(biāo)準(zhǔn)更易于落實(shí)，并具備可執(zhí)行性，Uptime組織將上述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中涉及的信息機(jī)房可用性的內(nèi)容進(jìn)行研究、歸納、整合，形成一套連貫的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。基于這樣的具有可執(zhí)行性的標(biāo)準(zhǔn)，定義出數(shù)據(jù)中心的可用性等級(jí)（以 TierⅠ、Tier Ⅱ、Tier Ⅲ、Tier Ⅳ等級(jí)命名）以及與之配套的等級(jí)認(rèn)證程序。

目前Uptime等級(jí)認(rèn)證是數(shù)據(jù)中心業(yè)界最知名、權(quán)威的認(rèn)證，在全球范圍得到了高度的認(rèn)可。

TIA-942與Uptime的分級(jí)基本一致，但在細(xì)節(jié)上有所區(qū)別。

從根本上來(lái)說(shuō)，TIA-942是對(duì)數(shù)據(jù)中心的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心各方面進(jìn)行規(guī)定和要求，并提出相應(yīng)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但僅作為指導(dǎo)，并不作為認(rèn)證的依據(jù)；而Uptime是從認(rèn)證角度出發(fā)，更多地考慮了可操作性，更加全面和靈活。

2.3 數(shù)據(jù)中心分級(jí)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

目前涉及數(shù)據(jù)中心分級(jí)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要有：GB 50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》、YD 5193《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及YD/T 2441《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心技術(shù)及分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)》3部標(biāo)準(zhǔn)。

（1）GB 50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》

該規(guī)范目前正在修訂，是在數(shù)據(jù)中心分級(jí)相關(guān)的規(guī)范中影響最大、規(guī)定最為全面的一部規(guī)范。其主要將數(shù)據(jù)中心分為A、B、C 3類，并對(duì)每一級(jí)別數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了不同的要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷在經(jīng)濟(jì)或社會(huì)上造成的損失或影響程度確定所屬級(jí)別。

符合下列情況之一的數(shù)據(jù)中心應(yīng)為A級(jí)：

· 電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；

· 電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂。

符合下列情況之一的數(shù)據(jù)中心應(yīng)為B級(jí)：

· 電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失；

· 電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成公共場(chǎng)所秩序混亂。

不屬于A 級(jí)或B 級(jí)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)為C級(jí)。

在同城或異地建立的災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，設(shè)計(jì)時(shí)宜與主用數(shù)據(jù)中心等級(jí)相同。

（2）YD 5193《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

該規(guī)范對(duì)于IDC的分級(jí)要求如下。

· IDC應(yīng)根據(jù)運(yùn)營(yíng)需要分為不同級(jí)別，可劃分為A、B、C 3級(jí)，不同級(jí)別對(duì)外可在可靠性、綠色節(jié)能、安全性、服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平等方面予以區(qū)別，對(duì)內(nèi)可在各子系統(tǒng)技術(shù)要求方面有所區(qū)別。

· IDC內(nèi)所裝業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷將造成重大損失的，IDC應(yīng)為A級(jí)；IDC內(nèi)所裝業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行中斷將造成較大損失的，IDC應(yīng)為B級(jí)；不屬于A級(jí)或B級(jí)的IDC應(yīng)為C級(jí)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)IDC的業(yè)務(wù)需求確定所屬級(jí)別。

· 一個(gè)IDC內(nèi)的不同部分可根據(jù)業(yè)務(wù)需求按不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

該規(guī)范主要從 IDC承載的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重要性，即：中斷運(yùn)行是否會(huì)造成重大損失進(jìn)行等級(jí)劃分，并且對(duì)各級(jí)別對(duì)應(yīng)的機(jī)房、機(jī)架、電源、空調(diào)、送風(fēng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、服務(wù)質(zhì)量等進(jìn)行了描述，A級(jí)IDC網(wǎng)絡(luò)可用性大于或等于99.99%；B級(jí)IDC網(wǎng)絡(luò)可用性大于或等于99.9%；C級(jí)IDC網(wǎng)絡(luò)可用性大于或等于99.5%。

（3）YD/T 2441《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心技術(shù)及分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)》

本標(biāo)準(zhǔn)從綠色節(jié)能、可靠性和安全性3個(gè)方面提出了對(duì)IDC分級(jí)分類的技術(shù)要求。

綠色節(jié)能部分按照能源效率、節(jié)能技術(shù)和綠色管理3個(gè)方面的具體項(xiàng)目進(jìn)行打分，并根據(jù)總分得到該IDC對(duì)應(yīng)的等級(jí)Green1～Green5，簡(jiǎn)稱G1～G5，其中G1為最低等級(jí)，G5為最高等級(jí)。

可靠性部分按照機(jī)房位置選擇、環(huán)境要求、建筑與結(jié)構(gòu)、空氣調(diào)節(jié)、電氣技術(shù)、電子信息設(shè)備供電電源質(zhì)量要求、機(jī)房布線、環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、給水排水、消防、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、機(jī)架要求和服務(wù)質(zhì)量共14個(gè)方面的具體指標(biāo)和要求，得出IDC的可靠性方面的等級(jí) Reliability1～Reliability3，簡(jiǎn)稱R1～R3，其中R1為最低等級(jí)，R3為最高等級(jí)；R3級(jí)IDC的業(yè)務(wù)可用性大于或等于99.95%；R2級(jí)IDC的業(yè)務(wù)可用性大于或等于99.9%；R3級(jí)IDC的業(yè)務(wù)可用性大于或等于99.5%。

根據(jù)YDB 116《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心安全防護(hù)要求》和YDB 117《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心安全防護(hù)檢測(cè)要求》的要求，IDC的安全等級(jí)劃分為Security1～Security5，簡(jiǎn)稱S1～S5，其中S1為最低等級(jí)，S5為最高等級(jí)。

2.4 現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用情況

目前數(shù)據(jù)中心分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中，以Uptime為主流，這是因?yàn)閁ptime不僅從實(shí)際的可操作性及便利性角度出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了合理、細(xì)致的等級(jí)劃分，并且有一套完整的認(rèn)證體系，因此在世界范圍內(nèi)得到廣泛的認(rèn)可及應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的等級(jí)劃分基本以 GB 50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》為依據(jù)，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的劃分基本與Uptime分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)：C級(jí)數(shù)據(jù)中心基本對(duì)應(yīng)Uptime Tier I，B級(jí)數(shù)據(jù)中心基本對(duì)應(yīng)Uptime Tier Ⅱ，而A級(jí)數(shù)據(jù)中心基本對(duì)應(yīng)Uptime Tier Ⅲ和Tier Ⅳ，但在細(xì)節(jié)上又有所區(qū)別。

3 業(yè)務(wù)可用性分級(jí)分析

數(shù)據(jù)中心承載的業(yè)務(wù)種類多種多樣，按照應(yīng)用類型可以分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。業(yè)務(wù)具有需求多樣性特點(diǎn)，各種業(yè)務(wù)特點(diǎn)不同，對(duì)及時(shí)、安全、可靠等方面的要求各不相同，如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求示例

業(yè)務(wù)分級(jí)可以從不同的維度來(lái)劃分，如可以從維護(hù)、管理、業(yè)務(wù)等方面進(jìn)行劃分。從維護(hù)角度來(lái)看，可根據(jù)運(yùn)維人員的技術(shù)資質(zhì)、運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)功能、運(yùn)維流程等劃分為不同級(jí)別；從管理角度來(lái)看，可根據(jù)客戶服務(wù)內(nèi)容、流程和客服指標(biāo)等劃分為不同級(jí)別；從業(yè)務(wù)角度來(lái)看，可根據(jù)業(yè)務(wù)功能、性能、可用性等劃分為不同等級(jí)，其中業(yè)務(wù)可用性對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施資源配置起決定性影響。

3.1 業(yè)務(wù)可用性概念

可用性是在某個(gè)考察時(shí)間，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的概率或時(shí)間占有率期望值。一般用來(lái)衡量應(yīng)用系統(tǒng)可用性的標(biāo)準(zhǔn)，即X個(gè)9，X=3, 4, 5。X個(gè)9表示應(yīng)用系統(tǒng)在1年時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，系統(tǒng)可以正常使用時(shí)間與總時(shí)間（1年）之比，如下計(jì)算可以看出不同可用性級(jí)別的差異。業(yè)務(wù)分級(jí)示意如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)分級(jí)示意

· 3個(gè)9：(1?99.9%)×365×24=8.76 h，表示該應(yīng)用系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行1年時(shí)間里最多可能的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間是8.76 h。

· 4個(gè)9：(1?99.99%)×365×24=0.876 h=52.6 min，表示該應(yīng)用系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行1年時(shí)間里最多可能的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間是52.6 min。

· 5個(gè)9：(1?99.999%)×365×24×60=5.26 min，表示該應(yīng)用系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行1年時(shí)間里最多可能的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間是5.26 min。

目前一般業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性都只考慮3～5個(gè)9。

3.2 電商網(wǎng)站業(yè)務(wù)分級(jí)

對(duì)于電商網(wǎng)站，用戶體驗(yàn)是第一位的，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是保證用戶良好體驗(yàn)的基礎(chǔ)。在資源有限的條件下，采取對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行級(jí)別劃分的方式，對(duì)高級(jí)別系統(tǒng)保持重點(diǎn)關(guān)注，在設(shè)計(jì)、部署、監(jiān)控等方面確保高級(jí)別系統(tǒng)具備良好的伸縮性、頑健性和敏感度，能夠應(yīng)對(duì)電商業(yè)務(wù)中不確定的極限峰值沖擊。

例如某電商網(wǎng)站基于可能對(duì)用戶產(chǎn)生影響的程度與敏感度，將所有應(yīng)用系統(tǒng)分為三級(jí)，簡(jiǎn)單描述見(jiàn)表1。

表1 某電商網(wǎng)站應(yīng)用系統(tǒng)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

依此標(biāo)準(zhǔn)，某電商網(wǎng)站的一級(jí)系統(tǒng)主要包括賣(mài)場(chǎng)系統(tǒng)、商品詳情、價(jià)格系統(tǒng)、庫(kù)存系統(tǒng)、促銷(xiāo)系統(tǒng)、購(gòu)物車(chē)、交易系統(tǒng)、支付系統(tǒng)、會(huì)員系統(tǒng)等。二級(jí)系統(tǒng)則包括商品信息系統(tǒng)、訂單系統(tǒng)、ERP（enterprise resource planning，企業(yè)資源計(jì)劃）、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、物流與干線運(yùn)輸系統(tǒng)等。三級(jí)系統(tǒng)主要包括結(jié)算系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)以及運(yùn)營(yíng)、活動(dòng)管理類系統(tǒng)。

3.3 IDC業(yè)務(wù)可用性分級(jí)

從行業(yè)層面來(lái)看,目前業(yè)內(nèi)對(duì) IDC分級(jí)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。從企業(yè)層面來(lái)看，社會(huì)IDC普遍沒(méi)有IDC等級(jí)管理機(jī)制；運(yùn)營(yíng)商企業(yè)自行設(shè)置企業(yè)內(nèi)部IDC分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，逐步實(shí)現(xiàn)了IDC分級(jí)管理。按照地理位置、硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)條件、服務(wù)水平、人員配備等因素，將全國(guó)的IDC分為4～5個(gè)不同等級(jí)，在每個(gè)等級(jí)中提供了不同的服務(wù)承諾，從而面向政府、企業(yè)和零散客戶等提供不同業(yè)務(wù)的需要。

3.4 公有云業(yè)務(wù)可用性分級(jí)

公有云針對(duì)企業(yè)客戶（大型企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、中小企業(yè)）和個(gè)人客戶（MM開(kāi)發(fā)者、個(gè)人）提供服務(wù)，不同客戶的需求是多樣化的。公眾服務(wù)云目標(biāo)用戶分析見(jiàn)表2。

表2 公眾服務(wù)云目標(biāo)用戶分析

根據(jù)公有云業(yè)務(wù)的可用度劃分，可將不同公有云業(yè)務(wù)分為高、中和低3個(gè)等級(jí)：A級(jí)為高等級(jí)，業(yè)務(wù)可用度為99.99%；B級(jí)為中等級(jí)，業(yè)務(wù)可用度為 99.9%；C級(jí)為低等級(jí)，業(yè)務(wù)可用度為99.5%。

4 業(yè)務(wù)可用性分級(jí)對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的影響及配置建議

數(shù)據(jù)中心由許多復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)組成，如電力、空調(diào)、通信，數(shù)據(jù)中心作為承載業(yè)務(wù)的重要IT基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著穩(wěn)定運(yùn)行和業(yè)務(wù)創(chuàng)新的重任。在對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行可用性分級(jí)的前提下，根據(jù)不同等級(jí)的業(yè)務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)中心提出了不同的要求。

數(shù)據(jù)中心可以簡(jiǎn)單認(rèn)為由兩個(gè)層面組成：IT層面和機(jī)房設(shè)施層面。其中基礎(chǔ)設(shè)施包括電源和機(jī)房環(huán)境（機(jī)房、空調(diào)、消防等）資源；業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)資源、計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源等，將各種資源簡(jiǎn)化為串聯(lián)關(guān)系，具體如圖3所示。

圖3 業(yè)務(wù)系統(tǒng)組成示意

對(duì)于每類業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，可將機(jī)房電源系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境和業(yè)務(wù)系統(tǒng)等簡(jiǎn)化抽象為串聯(lián)關(guān)系的計(jì)算模型，采用AGREE算法進(jìn)行可用度指標(biāo)分配，這個(gè)方法是美國(guó)電子設(shè)備可用性顧問(wèn)團(tuán)（AGREE）首先提出的。在該方法中假設(shè)設(shè)備的故障時(shí)間符合指數(shù)分布，系統(tǒng)由k個(gè)子系統(tǒng)組成，現(xiàn)在要由系統(tǒng)的可用性指標(biāo)值確定各子系統(tǒng)相應(yīng)的可用性指標(biāo)值。

第 i個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜度與其組成單元數(shù)量、技術(shù)水平有關(guān)，用iλ表示，若給不出確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，還可用經(jīng)驗(yàn)評(píng)分法確定之。第 i個(gè)子系統(tǒng)的重要度是引起系統(tǒng)故障的某子系統(tǒng)的故障概率與該子系統(tǒng)的故障概率之比。若給不出確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，還可用經(jīng)驗(yàn)評(píng)分法確定之。若某子系統(tǒng)的所有故障均導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，則此時(shí)該子系統(tǒng)的重要度Wi=1。

其中，ti為第 i個(gè)子系統(tǒng)的任務(wù)時(shí)間，mi為第i個(gè)子系統(tǒng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間。

考慮子系統(tǒng)的重要度之后，把系統(tǒng)變成一個(gè)等效的串聯(lián)系統(tǒng) 則可用度RS可以表示成：

將式（4）代入式（3），則系統(tǒng)可用度 RS可表示成：

考慮子系統(tǒng)復(fù)雜度之后，采用對(duì)比等分配方法，有式（6）成立：

因此第i個(gè)子系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間為：

根據(jù)式（7）求出某子系統(tǒng)的平均無(wú)故障工作時(shí)間，再代入式（2）便求得子系統(tǒng)的可用度分配值。

該算法的核心思想為可用度指標(biāo)不是均勻分配給各子系統(tǒng)，而是根據(jù)各子系統(tǒng)的復(fù)雜性、重要性等因素進(jìn)行加權(quán)：復(fù)雜度高的子系統(tǒng)分配的指標(biāo)低，復(fù)雜度低的子系統(tǒng)分配的指標(biāo)高；重要度高的子系統(tǒng)分配的指標(biāo)高，重要度低的子系統(tǒng)分配的指標(biāo)低。

針對(duì)上述可進(jìn)行業(yè)務(wù)分級(jí)的 IDC、公有云等業(yè)務(wù)，通過(guò)該算法可以得出基礎(chǔ)設(shè)施的可用性指標(biāo)，進(jìn)而得出基礎(chǔ)設(shè)施的配置要求，從而更好地滿足不同等級(jí)業(yè)務(wù)的需求。

如對(duì)于高等級(jí)的業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的可用性提出了較高的要求，可以通過(guò)設(shè)備的可靠性、合理的規(guī)劃和良好的組織管理來(lái)提升數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的高可用性，可著重從建筑結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、綜合布線等角度采取相應(yīng)的技術(shù)設(shè)施提供高可用性。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，國(guó)際上數(shù)據(jù)中心分級(jí)大多以Uptime分級(jí)作為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)內(nèi)比較權(quán)威的是GB 50174《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》，但需要注意的是，國(guó)標(biāo)編制過(guò)程中有國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)參與，有些等級(jí)的要求更多地向互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)傾斜，運(yùn)營(yíng)商需要結(jié)合自身需求來(lái)選擇建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。目前主流運(yùn)營(yíng)商或者互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心都是按照 Uptime Tier Ⅲ+或 GB 50174的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)的，而按照這個(gè)等級(jí)建設(shè)數(shù)據(jù)中心需要巨大投資。

針對(duì)數(shù)據(jù)中心承載的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，尤其是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、IDC和公有云業(yè)務(wù)等，考慮到業(yè)務(wù)在安全性、重要性等方面有所差異，建議可考慮根據(jù)可用性進(jìn)行分類、分級(jí)，為用戶提供不同等級(jí)的服務(wù)，同時(shí)也可以對(duì)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的配置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對(duì)可用性指標(biāo)要求低的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，適當(dāng)降低建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，從而降低建設(shè)成本。

隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性衡量的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)從單純 IT 領(lǐng)域的容災(zāi)備份上升到了保障業(yè)務(wù)持續(xù)運(yùn)行的層面。在成本允許的情況下，建議對(duì)非強(qiáng)一致性的業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行分布式架構(gòu)改造，不僅可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)模的負(fù)載均衡，有利于業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)展，也同樣起到了災(zāi)備作用，保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性，降低了災(zāi)備成本。對(duì)于實(shí)現(xiàn)同城多活數(shù)據(jù)中心，包括傳統(tǒng)的“兩地三中心”（裸光纖距離不超過(guò) 40 km的情況下），在原有基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)上可以適當(dāng)考慮降低建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 工業(yè)和信息化部. 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范: GB 50174 [S]. 2015. Ministry of Industry and Information Technology. Design specification of data center: GB 50174 [S]. 2015.

[2] 工業(yè)和信息化部. 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心技術(shù)及分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn): YD/T 2441[S]. 2013. Ministry of Industry and Information Technology. Technology and classification criteria of internet data center: YD/T 2441[S]. 2013.

[3] 工業(yè)和信息化部. 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）工程設(shè)計(jì)規(guī)范: YD 5193[S]. 2014. Ministry of Industry and Information Technology. Engineering design specification of internet data center(IDC): YD 5193[S]. 2014.

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雷鳴（1973?），女，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，主要從事云計(jì)算、IDC領(lǐng)域的規(guī)劃、咨詢、設(shè)計(jì)等工作。

劉芹（1977?），女，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，主要從事業(yè)務(wù)網(wǎng)、云計(jì)算領(lǐng)域的規(guī)劃、咨詢、設(shè)計(jì)等工作。

封鐸（1973?），男，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，主要從事支撐網(wǎng)、云計(jì)算領(lǐng)域的規(guī)劃、咨詢、設(shè)計(jì)等工作。

劉玲（1982?），女，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，主要從事業(yè)務(wù)網(wǎng)、云計(jì)算領(lǐng)域的規(guī)劃、咨詢、設(shè)計(jì)等工作。

Research on the availability grading of business systems in the data center

LEI Ming, LIU Qin, FENG Duo, LIU Ling
China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China

By analyzing the grading status of data centers at home and abroad and the availability of business systems in the data center, business availability grading recommendations, and business system requirements and configuration recommendations for the data center infrastructure were proposed, thus making the data center infrastructure more rational and reducing the cost of data center.

data center, grading, availability

TN915.02

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2017079

2017?01?13；

2017?03?22