【數據中心設計】CDCP 學習筆記 - 數據中心 (Part 1) - Data Centre Design - The Mission Critical Site

隨著大數據、元宇宙時代的到來，人類幾乎已經無法脫離IT科技進行工作。在這樣的背景下，數據中心已經成為了每個企業、組織的重要組成部分，數據中心這種重要的基礎設施，可以說是每個現代企業的重要驅動引擎。可靠的、高效的數據中心基礎設施，可以更好的為IT設備服務，從而提高員工的工作效率以及企業的生產力。擁有高性能的ICT資源，對於實現企業目標的業務流程至關重要。因此，由於對數據中心的要求越來越高，數據中心的設計也越來越重要。

數據中心癱瘓/宕機導致的後果（Downtime and its consequences）

• - 2016年，由於數據中心的電力中斷，達美航空不得不取消740個航班。斷電後，關鍵系統和網絡設備未能切換到備用系統，損失估計達1.5億美元；
• - 2013年，美國國家安全局猶他州數據中心受電湧影響，造成幾十萬美元的損失；
• - 2017年，由於UPS電源被意外關閉，英國航空公司的全球IT系統崩潰，導致的整個機隊停飛，數以千計的乘客在英國滯留了一個周末。

以上這些個例子，說明數據中心的癱瘓對所有者、經營者及其客戶造成了巨大的商業影響。特別是在人們越來越依賴信息技術的今天，不僅對商業而且對我們的日常生活的影響也在逐年增加。

數據中心的複雜性（Complexity of data centres）

建立一個可靠的數據中心需要許多基礎設施設備，從輸入的電源設備一直到網絡設備。所有這些元素都需要一起工作，以創造一個可靠的數據中心環境，因此需要對每個領域進行適當的關注和投資。這些領域及專業包括：供電系統、後備發電系統、配電系統、UPS電源系統、Raised Floor系統、佈線系統、冷氣系統、消防系統、通訊系統、IT系統、安保系統、樓宇自動化系統、照明系統等等。

數據中心的風險因素（Risk factors for data centres）

數據中心的好與壞有許多風險因素，這些因素來自於自然、人類或者網絡本身。我們需要必須認真檢查這些領域的風險，之後才可以確定採取哪些措施來減輕風險。

其中一些風險來自於自然，例如極端天氣、洪水、地震、雷電、空氣污染等等。對於部分自然因素，我們是可以通過前期設計來避免或降低這些危害帶來的損失。其他外部因素來自於人類本身。這些因素與人們在執行操作流程和錯誤地管理設備有關。

數據中心的價值

• The average cost of an unplanned data centre outage is $ 9000, while the maximum downtime costs $ 2,409,991（Ponemon Institute 2019）
• An in-depth 'business impact analysis' should be conducted to understand the true cost of business downtime
• Revenue/8760 (hour/year) may provide a quick estimate
• （Does not take seasonality and other factors into account）

數據中心癱瘓/宕機的主要原因（Main causes of downtime）

原因比例由多到少排序：

• 1) Hardware or System Failure >                 （1st Main cause）
• 2) Human Error >                                          （2nd Main cause）
• 3) Software Program Malfunction >
• 4) Computer Virus >
• 5) Site Disaster

數據中心故障的主要因素（Predominant causes of data centre failures）

   人為因素（Human error）

• - No or poorly executed processes and work instructions
• - Unauthorized access
• - Accidents
• - Unnoticed alarms

  電力質量（Power quality issues）

• - Poor voltage/current/frequency regulation
• - High level of common and normal mode noise
• - High ground resistance
• - Harmonics

  電磁場干擾（Electro-Magnetic Fields (EMF)）

• - High radiation levels from power cables / UPS / transformers / PDU / lighting etc.

  外部環境（Environmental conditions）

• - Temperature / humidity
• - Wrong cooling principles
• - High levels of contamination

數據中心設計的核心思路

• 高可用性
• 能適應快速發展的技術變化
• 準備好迎接未來的技術（如今大多數數據中心只是滿足現有的技術，而沒有為將來可實現的技術做好鋪墊）
• 考慮部署更多的電力及冷氣冗余能力供新設備
• 考慮未來15-20年發展
• 時刻管理和監測數據中心的狀態
• 不斷準備更新並考慮未來發展和擴容計畫
• 確保設備運行不會突然超出設計限制