数据中心(DC)的分级分类技术,主要用于数据中心的规划、设计、建设、运维、评估和评价,不同等级级别或不同分类类别的DC,在规模、安全性、算力与算效、服务能力、可靠可用性、可恢复性、运维能力、绿色节能性等方面呈现出不同特征、不同能力和不同的要求,以满足不同的业务需求、算力需求和用户需求。下述依据我国相关标准和相关管理文件,对数据中心的各种分级分类的技术要求做一汇总。
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一、按规模方面的等级分级
在工业和信息化部的相关管理文件中,根据标准机架数对数据中心的规模进行了等级划分,分为超大型数据中心、大型数据中心和中小型数据中心,下表1给出了具体等级的划分标准,用于指导我国数据中心的建设规划与布局。
表 1:我国数据中心建设的规模等级分级
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二、按安全方面的等级分级
1、安全性的等级分级
对于数据中心,我国相关国家标准GB 50174、GB/T 2887、GB/T 9361等,基于数据中心一旦出现问题(数据丢失、系统中断等)在国家安全、社会秩序和经济等造成的损失或影响的程度,将数据中心分为A、B、C三个安全等级级别(A为最高等级,C为最低等级)。
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2、安全服务的等级分级
安全服务等级是指:数据中心在安全方面的能力等级,包括物理安全、应用安全、通信安全、边界安全、环境安全、管理安全等方面。数据中心的安全服务等级的评价应符合GB/T 22239-2019《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》标准要求,具体从级别1到级别5共分为5个级别,请详见下表2-2的要求,级别越高说明安全服务能力越强。
表 2-2:数据中心安全服务等级
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3、容灾备份的等级分级
数据中心容灾备份等级是指:数据中心在遇到电力故障,以及地震、洪水等自然灾害时,所具备的快速恢复数据中心原有服务的能力。为此,数据中心容灾备份的等级,分为无备份(级别1)、实现本地备份(级别2)、实现异地冷备份(级别3)、实现异地温备份(级别4)、实现异地热备份(级别5)、实现多活(级别6)共6个级别,其级别描述与详细说明请详见下表2-3的介绍,级别越高明数据中心抵抗电力故障和自然灾害能力越好。
表2-3:数据中心的容灾备份等级
三、按资源效率方面的等级分级
数据中心资源利用率(效率)是指数据中心内系统和设备输出量与相应的资源消耗量的比值。资源利用率包括但不限于电能使用效率(PUE)、IT系统动态能效(DEE)、水资源使用效率(WUE)等等。
1、电能能效(PUE)等级
数据中心的能效等级是基于数据中心的电能比的量级给出的。数据中心的电能比是指:在统计期内,数据中心在信息设备实际运行负载下,数据中心总耗电量与信息设备的耗电量的比值。数据中心的电能比用来表征数据中心电能利用效率(PUE),即PUE = 数据中心总能耗/IT设备能耗。其中数据中心总能耗包括IT 设备能耗和制冷、配电等系统的能耗。PUE值大于 1,越接近 1 表明非IT 设备耗能越少,即能效水平越好。根据PUE值的大小,数据中心的电能能效等级分级,分为了一级(节能)、二级(较节能)、三级(合格)、四级(较耗能)和五级(高耗能)共5个级别,以用于分析数据中心电能能效状况。
2、能效限定等级
数据中心的能效限定值是指在规定的测试条件下数据中心电能比的最大允许值。国家强制性标准根据数据中心的能效限定值,规定了数据中心的能效限定等级,分为1级、2级、3级共三个级别,其中1级表示能效最高(即PUE最高)。用于新建及改扩建的数据中心,以及对采用独立配电、空气冷却、电动空调的数据中心建筑单体或模块单元,进行能耗计量、能效计算和考核。
3、能源综合利用率等级
数据中心在其全生存期内,按其在电能使用效率、可再生能源利用率、储能率、能源再利用率和能源综合利用管理五个评价单元所开展的工作,依据评价方法所得分值 P 的不同,将数据中心能源综合利用等级划分为四级,一级为最高级,四级为最低级。该等级分级用于数据中心中能源综合利用关键性能指标的评价,也可用于工业节能监测工作中数据中心能效检查以及数据中心能源综合利用等级评价。
4、IT系统动态能效(DEE)等级
数据中心IT系统动态能效(DEE)是指:在同一时间周期内,数据中心IT设备电能消耗(即数据中心内各类 IT 设备所消耗电能的总和)中扣除所有IT设备处在空载状态电能消耗(即IT 设备空载状态下的功耗)的部分与数据中心总电能消耗(即维持数据中心正常运行所消耗所有电能的总和)之比。为此,根据DEE的计算得分值,将数据中心 DEE 等级分为四级,一级为最高级,四级为最低级。以用于数据中心 IT系统动态能效计算,适用于分析与工作量直接相关的 IT系统能效状况,供数据中心设计、建设、运维参考。
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5、水资源使用效率(WUE)等级
数据中心水资源使用效率(WUE)是指数据中心用水总量与IT设备耗电量的比值。即WUE = WDC /EIT,单位为L/kWh。依据WUE的计算值,将数据中心水效等级分为四级,一级为最高级(其计算值最小),四级为最低级。数据中心的具体水效等级详见下表3-5。以用于数据中心水资源使用效率的计算,也适用于分析数据中心使用水资源状况,供数据中心设计、建设和运维参考,并作为数据中心水效等级评价的依据。
表 3-5:数据中心水能效等级
四、按绿色的等级分级
绿色数据中心是指,全生存周期内,在确保人员安全与信息系统及其支撑设备安全、稳定、可靠运行的条件下,能最大限度节约能源资源,减少环境负面影响的数据中心。因此,为了用于绿色数据中心的建设、运维、改造和评价,将绿色数据中心划分为三级,一级为最高级,三级为最低级。三个等级的绿色数据中心按评价体系,依据评价方法所得评价总分数的不同进行划分。具体等级的划分详见下外表4。
表 4:绿色数据中心的等级分级
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五、按业务连续性的等级分级
1、引述
数据中心业务是指数据中心运用能力,利用资源,为数据中心相关方创造价值的活动。而业务连续性是指在中断发生期间,组织在可接受的时间范围内,以预定的能力持续交付产品和服务的能力。随着网络强国战略、国家大数据战略、中国制造 2025 等国家战略的落地实施,人工智能、云计算技术等技术的广泛应用,各行各业数字化转型的逐步深入,将诞生越来越多对数据中心和信息技术高度依赖的行业,数据中心服务的中断不再是数据中心自己的事,将会成为一个系统性的社会风险,必须引起高度的重视。为此,对于提供场地服务业务、算力业务服务、业务处理服务等各种服务类型的数据中心,实施其业务连续性等级分级,以用于建立、实现、维护和持续改进数据中心业务连续性管理工作,同时可用于评价不同数据中心的业务连续性的能力与水平,也可指导数据中心提升自身业务连续性等级。
2、等级分级
数据中心业务连续性等级自低向高依次分为起始级(一级)、发展级(二级)、稳健级(三级)、优秀级(四级)和卓越级(五级),每个等级表明数据中心业务连续性的能力水平。较高的等级涵盖了低于其等级的全部要求。数据中心业务连续性等级分级可用下图5-2表示。不同业务连续性等级对应数据中心拥有不同可用性级别的设施、不同的业务连续性管理水平以及维持业务连续性的可靠结果,具体详见下表5-2-1的阐述。数据中心的业务连续性等级得分I由数据中心设施可用性等级值 L、数据中心业务连续性能力指标 M 和数据中心业务运行效果指标 N 三个方面共同确定,即:I =(L*0.3 + M*0.7)* N。数据中心业务连续性等级定级规则包含业务连续性等级分值(I)要求和数据中心设施可用性等级值(L)要求两个方面,具体详见下表5-2-2的描述。
图 5-2:数据中心业务连续性等级
表 5-2-1:数据中心业务连续性等级阐述
表 5-2-2:数据中心业务连续性等级定级规则
六、按基础设施可用性的等级分级
数据中心基础设施的可用性是指其能够按要求运行的能力。数据中心基础设施是指提供数据中心的功能性能力的诸多技术系统(如配电、环境控制和物理安全等)。数据中心的整体可用性是衡量其数据处理、存储和传输功能连续性的一个指标,而数据中心的设备和基础设施是支持总体可用性目标的关键作用。为此,相关标准对数据中心设备和其基础设施的可用性等级进行了分级,分为低(等级1)、中(等级2)、高(等级3)和极高(等级4)四个等级,并提出了其技术要求,用于数据中心设备及相关基础设施的设计与运维。
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七、按网络自智等级的分级
数据中心网络自智等级是从网络智能运维角度,评估数据中心网络的智能化程度。随着网络越来越庞大而复杂,传统的人工运维已经变得非常吃力。现代化数据中心都会有一套相应的运维系统,数据中心的运维能力向着智能和自治方向发展。我国相关标准参考了电信管理论坛(TMF)关于自智网络的分级,对数据中心所在的网络自智等级评价,分为人工运维(级别1)、辅助运维(级别2)、部分自智(级别3)、条件自智(级别4)、高度自智(级别5)和完全自智(级别6)共6级级别,其级别描述与详细说明请详见下表7的介绍,级别越高明数据中心网络智能化程度越高。
表 7:数据中心的网络自智等级
八、相关互联网数据中心(IDC)的分级分类要求
GB/T 43331-2023《互联网数据中心(IDC)技术和分级要求》将互联网数据中心(IDC)等级从第一级至第五级的共分为5个等级,每一个等级级别都基于IDC的绿色节能性、可用性、安全性、服务能力、算力与算效、低碳六个方面提出分级技术要求的。其中第五级级别的技术要求最高,其它级别依次次之。因为,互联网数据中心(IDC)应属于数据中心(DC)的一种类型,那么数据中心(DC)也可参照其IDC的相关分级分类技术要求执行。
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