國(guó)標(biāo)A級(jí)與Uptime TierIV等級(jí)的IDC機(jī)房級(jí)別對(duì)比

在數(shù)據(jù)中心行業(yè)，首先必須要遵守的便是《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2017），這是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，是所有數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)過(guò)程中必須遵守的國(guó)家規(guī)范?！稊?shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》將數(shù)據(jù)中心等級(jí)劃分為A、B、C三級(jí)。

另外，伴隨著數(shù)據(jù)中心發(fā)展的，還有一些國(guó)際組織也在行業(yè)內(nèi)脫穎而出，影響力遍及全世界，也給國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心行業(yè)帶來(lái)了一些普遍接受的理念，其中最著名的當(dāng)數(shù)TIA和Uptime Institute，他們都將數(shù)據(jù)中心劃分了4個(gè)等級(jí)（在2014年，Uptime Institute與美國(guó)通信協(xié)會(huì)（TIA）達(dá)成一致，雙方開(kāi)始明確區(qū)分各自的基準(zhǔn)體系，以避免行業(yè)混淆、明確界定責(zé)任。也就是說(shuō)，TIA關(guān)于數(shù)據(jù)中心的評(píng)估體系中已經(jīng)不被允許再使用“Tier”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。

TIA改用了Rated-1，Rated-2，Rated-3，Rated-4。Uptime Institute依然使用TierI，TierII，TierIII，TierIV）。兩者對(duì)四個(gè)等級(jí)的核心詞是一樣的：基本需求、冗余組件、在線維護(hù)、容錯(cuò)。此等級(jí)劃分已被業(yè)內(nèi)廣泛接受。TIA和Uptime Institute對(duì)細(xì)節(jié)要求有些差異，在此不再展開(kāi)。后文將以Uptime等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)與《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行對(duì)比。

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)A級(jí)的規(guī)定如下：

一、A級(jí)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施宜按容錯(cuò)系統(tǒng)配置，在電子信息系統(tǒng)運(yùn)行期間，基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)在一次意外事故后或單系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)或檢修時(shí)仍能保證電子信息系統(tǒng)正常運(yùn)行。

二、A級(jí)數(shù)據(jù)中心同時(shí)滿足下列要求時(shí)，電子信息設(shè)備的供電可采用不間斷電源系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結(jié)合的供電方式。

(1)設(shè)備或線路維護(hù)時(shí)，應(yīng)保證電子信息設(shè)備正常運(yùn)行；

(2)市電直接供電的電源質(zhì)量應(yīng)滿足電子信息設(shè)備正常運(yùn)行的要求；

(3)市電接入處的功率因數(shù)應(yīng)符合當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求；

(4)柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能夠承受容性負(fù)載的影響；

(5)向公用電網(wǎng)注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過(guò)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量 公用 電網(wǎng)諧波》GB/T14549規(guī)定的諧波電流允許值。

三、當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上地處不同區(qū)域的數(shù)據(jù)中心同時(shí)建設(shè)，互為備份，且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、業(yè)務(wù)滿足連續(xù)性要求時(shí)，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施可按容錯(cuò)系統(tǒng)配置，也可按冗余系統(tǒng)配置。這是A級(jí)數(shù)據(jù)中心的一種情況，主要適用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心等。

暖通：采用冷凍水空調(diào)系統(tǒng)的A級(jí)數(shù)據(jù)中心宜設(shè)置蓄冷設(shè)施，蓄冷時(shí)間應(yīng)滿足電子信息設(shè)備的運(yùn)行要求；控制系統(tǒng)、末端冷凍水泵、空調(diào)末端風(fēng)機(jī)應(yīng)由不間斷電源系統(tǒng)供電；冷凍水供回水管路宜采用環(huán)形管網(wǎng)或雙供雙回方式。當(dāng)水源不能可靠保證數(shù)據(jù)中心運(yùn)行需要時(shí)，A級(jí)數(shù)據(jù)中心也可采用兩種冷源供應(yīng)方式。

電氣：A級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電，并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨(dú)立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組，也可采用供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)用饋電線路。當(dāng)正常電源發(fā)生故障時(shí)，備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行所需要的用電負(fù)荷。

柴發(fā)：A級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組應(yīng)連續(xù)和不限時(shí)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的輸出功率應(yīng)滿足數(shù)據(jù)中心最大平均負(fù)荷的需要。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)油裝置，儲(chǔ)存柴油的供應(yīng)時(shí)間應(yīng)按本規(guī)范附錄A的要求執(zhí)行。當(dāng)外部供油時(shí)間有保障時(shí)，儲(chǔ)存柴油的供應(yīng)時(shí)間宜大于外部供油時(shí)間。

消防：A級(jí)數(shù)據(jù)中心的主機(jī)房宜設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，也可設(shè)置細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。當(dāng)A級(jí)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電子信息系統(tǒng)在其他數(shù)據(jù)中心內(nèi)安裝有承擔(dān)相同功能的備份系統(tǒng)時(shí)，也可設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

Uptime TierIV 的基本要求：

(1)一個(gè)容錯(cuò)的數(shù)據(jù)中心同時(shí)具有多個(gè)、獨(dú)立的、物理隔離的系統(tǒng)來(lái)提供冗余容量組件以及多個(gè)、獨(dú)立的、多種不同的、主用的分配路徑同時(shí)為關(guān)鍵環(huán)境服務(wù)。冗余容量組件和多種不同的分配路徑的配置應(yīng)使‘N’容量在任何基礎(chǔ)設(shè)施故障后能繼續(xù)為關(guān)鍵環(huán)境提供電力和冷卻。

(2)所有 IT 設(shè)備都具有雙電源，裝置內(nèi)部帶有容錯(cuò)電力設(shè)計(jì)，且正確安裝，與現(xiàn)場(chǎng)架構(gòu)的拓?fù)湎嗥ヅ洹Ｈ绮粷M足該要求則須使用轉(zhuǎn)換裝置如小型機(jī)架式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

(3)互為備份的系統(tǒng)和分配路徑必須相互之間進(jìn)行物理隔離（分隔），以防止任意單一事件同時(shí)對(duì)兩套系統(tǒng)或兩路分配路徑造成影響。

(4)要求連續(xù)供冷。連續(xù)供冷依據(jù)《數(shù)據(jù)處理環(huán)境傳熱指南, 第三版》為所有關(guān)鍵空間提供一個(gè)滿足IT設(shè)備 ASHRAE 最大溫度變化范圍的穩(wěn)定環(huán)境工況。 另外，連續(xù)供冷的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該能保證持續(xù)供冷至機(jī)械系統(tǒng)恢復(fù)在極端環(huán)境條件下運(yùn)行所提供的額定制冷量。

(5)支持‘N’容量的 12 小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)燃料儲(chǔ)存。

Uptime TierIV的結(jié)果實(shí)效測(cè)試：

(1)任何容量系統(tǒng)、容量組件或分配元件的單一故障都不會(huì)影響關(guān)鍵環(huán)境。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施的控制系統(tǒng)展現(xiàn)出對(duì)故障的自動(dòng)響應(yīng)的同時(shí)又能維持關(guān)鍵環(huán)境的正常運(yùn)行。

(3)所有單一容量組件和分配路徑的元件都可以有計(jì)劃地從系統(tǒng)中移除，而且不會(huì)對(duì)任何關(guān)鍵環(huán)境造成影響。

(4)以任何理由將冗余組件和分配路徑從系統(tǒng)中移除時(shí)，應(yīng)有足夠的容量來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

(5)任何潛在的故障都必須能被檢測(cè)、被隔離并被有效控制在一定的區(qū)域范圍，同時(shí)又能維持處理關(guān)鍵負(fù)載的 N 容量。

看定義，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》A級(jí)機(jī)房的核心詞匯與Uptime TierIV機(jī)房的核心詞匯是一樣的，都是容錯(cuò)。而對(duì)容錯(cuò)的具體細(xì)節(jié)要求，是有所不同的。下面將分6個(gè)視角進(jìn)行對(duì)比分析：

一、關(guān)于容錯(cuò)（兼論市電與柴發(fā)）

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》與Uptime都是指的一次事故或單一故障。但是，它們對(duì)其中一個(gè)事件理解是不一樣的，即：正常電源（市電）中斷。市電中斷在《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中屬于一次事故。而在Uptime中，則不算事故，在市電中斷的同時(shí)，要考慮其他單點(diǎn)故障的發(fā)生。

這個(gè)也是根據(jù)國(guó)情不同的一個(gè)體現(xiàn)，由于我國(guó)的市電穩(wěn)定性相對(duì)較好，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》將之視為可靠電源，兩路市電來(lái)自不同變電站，可以完全互備，再設(shè)置一路柴發(fā)電源或其他獨(dú)立于正常電源的專(zhuān)用饋電線路作為備用電源，我們可以理解為2N市電+1備用電源，即可滿足A級(jí)的要求。

Uptime體系根據(jù)世界各地的總體經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生某地大面積停電的情況，它認(rèn)為市電是不穩(wěn)定的，只有在自己園區(qū)內(nèi)的柴發(fā)電源才是可靠的，即使園區(qū)內(nèi)沒(méi)有市電接入，它也認(rèn)為完全不影響數(shù)據(jù)中心等級(jí)。TierIV的柴發(fā)電源配置，需要N+1或2N臺(tái)物理隔離的柴發(fā)機(jī)組，輸出路徑為物理隔離的2N即可，對(duì)市電無(wú)要求。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)標(biāo)從國(guó)情出發(fā)，再考慮經(jīng)濟(jì)性因素，并未把柴發(fā)列為關(guān)鍵組件，轉(zhuǎn)而把市電接入列為了關(guān)鍵組件。而Uptime恰恰相反，將柴發(fā)列為了關(guān)鍵逐漸，而把市電完全視為一個(gè)隨時(shí)可能發(fā)生的事故點(diǎn)。

這就造成了業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨的一個(gè)兩難選擇，最終結(jié)果便是，把兩邊分別不認(rèn)為是關(guān)鍵點(diǎn)的市電和柴發(fā)全部算做關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)考慮。這或許是《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》與Uptime都不愿看到的結(jié)果。

二、關(guān)于不間斷電源

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》在滿足一路（N+1）UPS和一路市電供電即可實(shí)現(xiàn)機(jī)房的A級(jí)配置。而在常規(guī)2N供電的情況下，Uptime TierIV則要求必須滿足2N的UPS配置。

此部分的不同要求，也是國(guó)標(biāo)對(duì)經(jīng)濟(jì)性的比較，以降低數(shù)據(jù)中心總體擁有成本而做出的規(guī)定。畢竟UPS系統(tǒng)包括其電池、開(kāi)關(guān)柜等所需的造價(jià)不低，在滿足一些條件后，節(jié)省此部分的成本還是有非常大意義的。

現(xiàn)在一些大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)主流都在采用這種一路不間斷電源和一路市電的配電方式。

但是，大部分的IDC數(shù)據(jù)中心，迫于市場(chǎng)要求的壓力，主流還是兩路不間斷電源配電的方式，雖然這些IDC企業(yè)參照的標(biāo)準(zhǔn)是Uptime TierIII。畢竟有這個(gè)2N配置的UPS額外的大投資，所以會(huì)有很多人宣傳所謂的T3+，導(dǎo)致T3+在數(shù)據(jù)中心行業(yè)大行其道，連Uptime也不得不每次都在其講課或者公開(kāi)論壇會(huì)議上批駁這個(gè)錯(cuò)誤理念。

三、關(guān)于數(shù)據(jù)中心內(nèi)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)對(duì)等級(jí)的影響

Uptime對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)等內(nèi)容不做任何要求。而《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》3.2.3的規(guī)定，大概意思可理解為：考慮數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)的互備，兩個(gè)B級(jí)互備數(shù)據(jù)中心可以作為A級(jí)數(shù)據(jù)中心來(lái)看待。

關(guān)于此點(diǎn)，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮的范圍更加寬泛，參考了其他方面的要求，為國(guó)內(nèi)金融行業(yè)兩地三中心的數(shù)據(jù)中心常規(guī)做法提供了等級(jí)定位的支持。不過(guò)，就總體投資來(lái)說(shuō)，兩個(gè)完全互備的B級(jí)數(shù)據(jù)中心，其成本遠(yuǎn)大于相同IT容量的A級(jí)數(shù)據(jù)中心。

四、關(guān)于多路徑及物理隔離

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》與Uptime都對(duì)數(shù)據(jù)中心做了雙電源供電的規(guī)定。

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：冷凍水供回水管路宜采用環(huán)形管網(wǎng)或雙供雙回方式。Uptime沒(méi)有像國(guó)標(biāo)一樣針對(duì)各專(zhuān)業(yè)提出具體要求，而是統(tǒng)一對(duì)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)提出了多種不同的分配路徑的要求，也就是冷凍水供回水管路也需要多路徑。

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中沒(méi)有明確提出物理隔離的要求。而Uptime明確規(guī)定了互為備份的系統(tǒng)或分配路徑要進(jìn)行物理隔離。

由以上可知，《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)物理隔離沒(méi)有做規(guī)定，所以接受冷凍水環(huán)形管網(wǎng)的布置形式，這個(gè)應(yīng)該是因?yàn)閷?duì)故障場(chǎng)景的考慮范圍不一樣，國(guó)標(biāo)考慮的故障場(chǎng)景是，系統(tǒng)路徑或附件，由于環(huán)境或自身原因，而發(fā)生的故障。也就是對(duì)一次意外事故的設(shè)定局限在一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)路徑內(nèi)。

而Uptime考慮的單一故障，則擴(kuò)展到了同時(shí)對(duì)兩套系統(tǒng)或兩路分配路徑造成影響的故障可能會(huì)在沒(méi)有進(jìn)行物理隔離防護(hù)的同一走廊等空間內(nèi)發(fā)生，所以提出了物理隔離的要求。

對(duì)多路徑和物理隔離的要求方面，Uptime要比《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》的高。

五、關(guān)于柴發(fā)

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》A級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組并不是必選項(xiàng)，在滿足一定條件的情況下，可以用其他電源作為備用電源。但是，如果采用柴發(fā)作為備用電源，則柴發(fā)機(jī)組應(yīng)連續(xù)和不限時(shí)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組的輸出功率應(yīng)滿足數(shù)據(jù)中心最大平均負(fù)荷的需要。

Uptime TierIV要求柴發(fā)要能連續(xù)運(yùn)行，也就是功率級(jí)引擎式發(fā)電機(jī)能夠在不限小時(shí)數(shù)內(nèi)以額定千瓦運(yùn)行。

兩者對(duì)柴發(fā)的要求都是連續(xù)運(yùn)行，也就是柴發(fā)選型都要按持續(xù)功率來(lái)進(jìn)行。以前大家都是按照主用功率來(lái)選取的柴發(fā)機(jī)組，這是無(wú)法滿足數(shù)據(jù)中心A級(jí)機(jī)房和Uptime TierIV的要求的。

再看柴發(fā)的柴油儲(chǔ)備，都明確要求儲(chǔ)油時(shí)間為12小時(shí)，唯一的區(qū)別是，國(guó)標(biāo)有額外的補(bǔ)充措施：當(dāng)外部供油時(shí)間有保障時(shí)，儲(chǔ)存柴油的供應(yīng)時(shí)間宜大于外部供油時(shí)間。這也就意味著外部供油的時(shí)效性將決定儲(chǔ)油時(shí)間，如果在柴油供油便利地區(qū)，園區(qū)儲(chǔ)油時(shí)間可縮短；如果在柴油供油困難地區(qū)，園區(qū)儲(chǔ)油時(shí)間將不得不延長(zhǎng)。

六、關(guān)于消防

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》A級(jí)機(jī)房對(duì)消防提出了明確的要求。

Uptime TierIV對(duì)消防的要求如下：消防火警、火災(zāi)撲救或緊急斷電 (EPO) 功能性的操作可能會(huì)造成數(shù)據(jù)中心運(yùn)行中斷。也就是Uptime對(duì)消防系統(tǒng)不做考察。