趙立輝
(國(guó)家圖書(shū)館信息技術(shù)部,北京 100000)
近十年來(lái)國(guó)家高度重視文化發(fā)展,國(guó)家圖書(shū)館也迎來(lái)了快速發(fā)展的十年,隨著《中華人民共和國(guó)公共圖書(shū)館法》的頒布,圖書(shū)館事業(yè)迎來(lái)了新紀(jì)元。在國(guó)圖110年華誕之際,習(xí)主席給國(guó)圖老專(zhuān)家回信,對(duì)國(guó)圖寄予很高的期望,提出了更高的要求,為十四五期間國(guó)家圖書(shū)館發(fā)展指明了方向。十年來(lái),國(guó)家圖書(shū)館堅(jiān)持正確的政治方向,緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展,把握好廣大人民群眾最迫切、最普遍、最全面的需求,結(jié)合自身歷史定位和發(fā)展規(guī)律,大力開(kāi)展數(shù)字圖書(shū)館建設(shè),依托辦公自動(dòng)化、數(shù)圖推廣工程、專(zhuān)網(wǎng)、移動(dòng)端服務(wù)、直播發(fā)布、工程融合、大數(shù)據(jù)、智慧圖書(shū)館等項(xiàng)目,為讀者提供更全面、更精準(zhǔn)、更便捷、形式更多樣的全媒體服務(wù)。
與此同時(shí),國(guó)家圖書(shū)館數(shù)據(jù)中心無(wú)論是從面積規(guī)模、設(shè)備數(shù)量、配套設(shè)施、先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用、管理制度等軟硬件建設(shè)上都呈現(xiàn)出了爆發(fā)式增長(zhǎng)和跨越式發(fā)展的態(tài)勢(shì)。2009年國(guó)家圖書(shū)館總館北區(qū)數(shù)據(jù)中心建成投入使用,2013古籍館災(zāi)備數(shù)據(jù)中心建成投入使用,2014年總館南區(qū)數(shù)據(jù)中心改造升級(jí)完成,2019年總館南區(qū)專(zhuān)用數(shù)據(jù)中心改造升級(jí)完成。目前國(guó)家圖書(shū)館擁有總館南區(qū)、總館北區(qū)、古籍館災(zāi)備三處數(shù)據(jù)中心,總面積為2350m2,各種設(shè)備逾千臺(tái),為國(guó)家圖書(shū)館乃至全國(guó)圖書(shū)館界眾多網(wǎng)站、平臺(tái)、系統(tǒng)、存儲(chǔ)、鏈路、安全、網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備提供了國(guó)家A類(lèi)數(shù)據(jù)中心環(huán)境,多年來(lái)積攢了豐富的數(shù)據(jù)中心建設(shè)與管理經(jīng)驗(yàn)。
數(shù)據(jù)中心是一種依托特定設(shè)備、特定環(huán)境的數(shù)據(jù)集合,為這些數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)、傳輸、分析、計(jì)算的設(shè)備集合,以及為所需電子信息設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境的場(chǎng)所,可以是一幢建筑物或建筑物的一部分。
國(guó)家圖書(shū)館擁有海量資源,將這些資源數(shù)字化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)發(fā)布和長(zhǎng)期保存是國(guó)家圖書(shū)館重要職責(zé)之一。國(guó)家圖書(shū)館很早就開(kāi)展數(shù)據(jù)中心建設(shè),目前按照“兩地四中心”的標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)步推進(jìn)。
數(shù)據(jù)中心的存在對(duì)于一個(gè)單位、企業(yè)或者組織來(lái)說(shuō)重要意義不言而喻,既是大勢(shì)所趨又是現(xiàn)實(shí)需要。以圖書(shū)館界為例,目前人們獲取知識(shí)、信息的渠道已經(jīng)早就不局限于紙質(zhì)書(shū)籍這一單一來(lái)源,信息技術(shù)不斷發(fā)展深刻地影響了人們的生活習(xí)慣。各種APP、短視頻、訂閱號(hào)、廣告以更加直接、更加精準(zhǔn)、更加容易接受的方式充斥在我們周?chē)?。在這樣的背景下,圖書(shū)館也必須跟緊時(shí)代步伐,以更加開(kāi)放的姿態(tài)擁抱新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新需求,大力發(fā)展數(shù)字圖書(shū)館,依托大數(shù)據(jù)、智慧圖書(shū)館等先進(jìn)技術(shù)滿(mǎn)足人們多樣化的文化和精神需求。建設(shè)和利用好更先進(jìn)、安全、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)中心,對(duì)圖書(shū)館未來(lái)發(fā)展起著基礎(chǔ)性的支撐作用。
近年來(lái),國(guó)家圖書(shū)館數(shù)據(jù)中心與全國(guó)各地省市圖書(shū)館建立專(zhuān)網(wǎng)、虛擬網(wǎng)鏈接,最大限度地實(shí)現(xiàn)了資源的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和共建共享。
數(shù)據(jù)中心分類(lèi)可以參照不同的標(biāo)準(zhǔn),《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2017中按照使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷在經(jīng)濟(jì)或社會(huì)上造成的損失與影響程度將數(shù)據(jù)中心分為:A、B、C三類(lèi),其中A類(lèi)要求最高。
國(guó)家圖書(shū)館數(shù)據(jù)中心在設(shè)計(jì)和建設(shè)中都是按照國(guó)家A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,采用雙路市電接入并配備UPS不間斷供電系統(tǒng),蓄電池滿(mǎn)額供電兩小時(shí)。風(fēng)冷、水冷兩種方式制冷,并有備機(jī)循環(huán)啟動(dòng)。聯(lián)通、電信、專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入,24小時(shí)環(huán)境監(jiān)控等都具有一定的冗余容錯(cuò)能力,按照分類(lèi)規(guī)則屬于中小型國(guó)家A類(lèi)數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)中心的組成應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)及設(shè)備具體要求確定,一般由主機(jī)房、輔助區(qū)、支持區(qū)、行政管理區(qū)等功能區(qū)組成。
主機(jī)房的使用面積應(yīng)根據(jù)電子信息設(shè)備的數(shù)量、外形尺寸和布置方式確定,并應(yīng)預(yù)留今后業(yè)務(wù)發(fā)展需要的使用面積。輔助區(qū)和支持區(qū)面積之和一般為主機(jī)房面積的1.5~2.5倍。
《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50174-2017中對(duì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)不同區(qū)域的環(huán)境有明確的規(guī)定。
(1)溫濕度(見(jiàn)表1)
表1 溫濕度標(biāo)準(zhǔn)
(2)塵埃。主機(jī)房的空氣粒子濃度,每立方米空氣中粒徑大于或等于0.5μm的懸浮粒子數(shù)應(yīng)少于1760萬(wàn)粒。
(3)噪聲。數(shù)據(jù)中心內(nèi),在長(zhǎng)期固定工作位置測(cè)量的噪聲值應(yīng)小于60dB(A)。
(4)靜電。主機(jī)房?jī)?nèi)絕緣體的靜電電位應(yīng)≤1kV。
(5)接地電阻。接地電阻﹤1Ω,零地電位差﹤2V。
該數(shù)據(jù)中心面積為620m2,層高約3.7m,位于總館南區(qū)一層。1987年按照機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè),1998年9月進(jìn)行改造,使用至今。
平面圖如圖1所示。
圖1 原總館南區(qū)數(shù)據(jù)中心布局圖
由于建成時(shí)間過(guò)長(zhǎng),主要有以下不足:(1)網(wǎng)線(xiàn)都是5類(lèi)線(xiàn),對(duì)于目前的交換機(jī)端口已經(jīng)不適合。(2)機(jī)房?jī)?nèi)的電源配電已經(jīng)落后和老化。(3)部分采用互動(dòng)式小功率UPS電源性能已落后。(4)由于過(guò)去的服務(wù)器都是臺(tái)式機(jī),采用的機(jī)柜都是非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜,不適合安裝新的機(jī)架式服務(wù)器,但又占了較大面積,使機(jī)房目前已處于飽和狀態(tài)。(5)缺少溫濕度和電力等環(huán)境監(jiān)控。(6)地板下走線(xiàn)的方式嚴(yán)重浪費(fèi)制冷量。(7)地板、墻面、照明等基礎(chǔ)設(shè)施需要重新裝修。
基于以上原因決定在原基礎(chǔ)上進(jìn)行全面升級(jí)改造,通過(guò)改造使其達(dá)到國(guó)家A級(jí)數(shù)據(jù)中心的規(guī)范要求。
此次數(shù)據(jù)中心改造原則主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):(1)整體性原則。數(shù)據(jù)中心所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要與設(shè)備使用進(jìn)行整體規(guī)劃,統(tǒng)籌考慮,保證整體可用性。(2)可靠性原則。數(shù)據(jù)中心建成后必須具有高可靠性,保證提供連續(xù)不間斷的7×24小時(shí)服務(wù),各系統(tǒng)都具有足夠的備份能力。具有完整的安全策略和切實(shí)可靠的安全手段保障數(shù)據(jù)中心運(yùn)行系統(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)境的安全。(3)節(jié)能、環(huán)保原則。數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)及建設(shè)要采用切實(shí)有效的措施和技術(shù),充分體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、減排的要求,建設(shè)綠色的數(shù)據(jù)中心。(4)靈活性及可擴(kuò)展性原則。各系統(tǒng)應(yīng)具有可持續(xù)發(fā)展的能力,應(yīng)考慮部分設(shè)備需分期實(shí)施,確保日后可以方便增容。對(duì)隱蔽性工程要有足夠的前瞻性,為了保證較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)擴(kuò)容、變更、升級(jí)等可能性而預(yù)留相應(yīng)預(yù)埋管線(xiàn)和接口。(5)可管理性原則。各系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的集中式管理加分布式實(shí)施的可管理性邏輯,并且為分布式實(shí)施調(diào)整提供清晰的管理邏輯。
此次改造升級(jí)是在原機(jī)房的基礎(chǔ)上進(jìn)行,但是在實(shí)施之前對(duì)該區(qū)域也進(jìn)行了評(píng)估,滿(mǎn)足作為數(shù)據(jù)中心的需求:(1)國(guó)家圖書(shū)館總館南區(qū)東南角一層,層高3.7m,滿(mǎn)足承重和層高要求。(2)區(qū)域相對(duì)獨(dú)立,遠(yuǎn)離閱覽室、停車(chē)場(chǎng)、辦公室、水管道等不會(huì)噪音干擾,安全性較高。(3)是聯(lián)通、電信、專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn),便于路由規(guī)劃。(4)兩側(cè)各有一個(gè)出口,便于大型設(shè)備進(jìn)出。(5)與地鐵線(xiàn)路的距離大于100m,滿(mǎn)足防震需要。(6)兩路市電接入,滿(mǎn)足供電需求。(7)經(jīng)濟(jì)方面考慮原機(jī)房基礎(chǔ)上改造可最大程度節(jié)約成本。
根據(jù)實(shí)際情況國(guó)家圖書(shū)館總館南區(qū)數(shù)據(jù)中心設(shè)置有中心機(jī)房、專(zhuān)用機(jī)房、UPS配電室、空調(diào)機(jī)房、空調(diào)室外機(jī)區(qū)、電池室、消防鋼瓶間、監(jiān)控值班室、會(huì)議室、拆卸區(qū)、儲(chǔ)藏室、參觀(guān)走廊等區(qū)域,如圖2所示:
圖2 總館南區(qū)數(shù)據(jù)中心機(jī)房平面布局圖
數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)裝修要滿(mǎn)足防火、防水、防塵、防靜電、抗干擾、保溫和隔熱、消聲和減振、防鼠蟲(chóng)害等要求。
(1)地面。項(xiàng)目工程地板采用承重不小于500kg/m2的抗靜電活動(dòng)地板,尺寸為600mm×600mm,厚度不小于35mm,鋪設(shè)高度不小于400mm,地板顏色與墻面裝飾效果相協(xié)調(diào),材質(zhì)為高壓鑄鋁合金,防火性能A級(jí),并留有10套抗靜電活動(dòng)地板作為備件。(2)吊頂。主機(jī)房區(qū)域采用600mm×600mm,0.6mm以上鋁合金微孔板吊頂,有較好的吸音及回風(fēng)效果。吊頂具有一定的承載能力,能夠承受住全部安裝設(shè)備的重量,天棚頂面須做防潮、防塵預(yù)處理,確保天花板基礎(chǔ)部分不起塵。(3)墻面。主機(jī)房立面采用輕鋼龍骨彩鋼石膏復(fù)合板裝飾,并填充50mm厚巖棉,保溫、隔熱、隔音,防火性能A級(jí),顏色乳白色。(4)門(mén)窗。對(duì)外的門(mén)采用防火玻璃密閉門(mén)及甲級(jí)鋼質(zhì)防火門(mén),使數(shù)據(jù)中心外面的空氣不能輕易進(jìn)入,不同功能區(qū)域使用不銹鋼玻璃隔斷墻分隔。(5)擋水壩及防水。在空調(diào)設(shè)備的四周設(shè)置高度為100mm高的擋水壩,并對(duì)擋水壩內(nèi)的地面及擋水壩做防水處理。
國(guó)家圖書(shū)館南區(qū)數(shù)據(jù)中心的中心機(jī)房使用面積200m2多,目前共布置38臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜,采用上走線(xiàn)下送風(fēng),冷熱通道設(shè)計(jì),利于工作,節(jié)約能耗。按照機(jī)柜與機(jī)柜之間間隔1.5m,采用面對(duì)面、背對(duì)背方式放置,兩側(cè)均有通道。(見(jiàn)圖3、圖4)
圖3 機(jī)柜下送風(fēng)
圖4 機(jī)柜上走線(xiàn)
從網(wǎng)絡(luò)區(qū)匯聚機(jī)柜到中心機(jī)房每臺(tái)布線(xiàn)列頭柜布置1根24芯室內(nèi)單模光纖、1根24芯室內(nèi)多模光纖。從中心機(jī)房布線(xiàn)列頭柜到各服務(wù)器機(jī)柜分別布置24根六類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)。監(jiān)控室每個(gè)工位布置4個(gè)六類(lèi)非屏蔽信息點(diǎn),共計(jì)48個(gè)。
為了給數(shù)據(jù)中心一個(gè)穩(wěn)定可靠、安全舒適、綠色環(huán)保、設(shè)備可控,并具有良好展示能力的環(huán)境,需要同時(shí)建設(shè)相應(yīng)的各個(gè)子系統(tǒng)。主要包括UPS不間斷供電系統(tǒng),恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng),照明、防雷接地系統(tǒng),動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),行為監(jiān)控與門(mén)禁系統(tǒng),新風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng),大屏顯示系統(tǒng)等。
供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心最基礎(chǔ)最主要的系統(tǒng)之一,數(shù)據(jù)中心各種IT設(shè)備需要一個(gè)穩(wěn)定的不間斷的電力供應(yīng)。國(guó)家圖書(shū)館南區(qū)數(shù)據(jù)中心提供雙路市電接入U(xiǎn)PS配電系統(tǒng)。不間斷的供電范圍是:主機(jī)房、專(zhuān)用機(jī)房一、專(zhuān)用機(jī)房二、空調(diào)設(shè)備及應(yīng)急照明,其中為IT設(shè)備供電和為空調(diào)的供電來(lái)自不同UPS。UPS系統(tǒng)架構(gòu)采用2N雙母線(xiàn)冗余方式,并配置提供設(shè)備滿(mǎn)載運(yùn)行兩小時(shí)的2V蓄電池組,當(dāng)UPS故障或檢修時(shí)自動(dòng)切換旁路供電模式,市電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)電池供電。
國(guó)家圖書(shū)館南區(qū)數(shù)據(jù)中心采用的是風(fēng)冷式制冷方式,共分為兩個(gè)專(zhuān)用空調(diào)分區(qū)。主機(jī)房、UPS配電室采用機(jī)房專(zhuān)用空調(diào),輔助機(jī)房區(qū)域的監(jiān)控室采用一套分體空調(diào)系統(tǒng)。
根據(jù)機(jī)房空調(diào)冷負(fù)荷量,合理地配置機(jī)房空調(diào),對(duì)機(jī)房空調(diào)的氣流組織、風(fēng)道等進(jìn)行設(shè)計(jì),保證空調(diào)能較好地發(fā)揮作用。對(duì)機(jī)房空調(diào)的給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),保證該系統(tǒng)供、排流暢,不易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。
數(shù)據(jù)中心區(qū)域照明包括正常照明及疏散指示照明,光源采用高效節(jié)能熒光燈或LED照明系統(tǒng)。正常照明標(biāo)準(zhǔn)照度為500lx,照明均勻度不小于0.7。疏散指示照明照度為5lx,除雙電源配電外,每個(gè)燈具內(nèi)還設(shè)蓄電池,應(yīng)急時(shí)間不小于30分鐘。數(shù)據(jù)中心采用三級(jí)防雷,配置在不同級(jí)別的配電柜端。
動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房溫濕度、配電、UPS、空調(diào)、漏水、安防等狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制并通過(guò)3D模型的形式直觀(guān)展現(xiàn)出來(lái),同時(shí)主要指標(biāo)可設(shè)置預(yù)警閾值,一旦異常,立即通過(guò)多種形式報(bào)警,各項(xiàng)參數(shù)記錄可查。
數(shù)據(jù)中心行為監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和入侵報(bào)警系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)架構(gòu)模式,前端攝像機(jī)采用720P高清攝像機(jī),對(duì)機(jī)房出入口和機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備通道進(jìn)行全天候無(wú)死角監(jiān)控。
門(mén)禁系統(tǒng)對(duì)象為數(shù)據(jù)中心的防火防盜門(mén)及玻璃門(mén)。該系統(tǒng)由系統(tǒng)管理軟件、門(mén)禁控制器、讀卡器、出門(mén)按鈕、電控鎖及運(yùn)行硬件組成。
新風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)量根據(jù)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范要求選擇,主機(jī)房必須維持一定的正壓,UPS室內(nèi)由于放置了電池,需要有連續(xù)運(yùn)行的排風(fēng)系統(tǒng)。
大屏顯示系統(tǒng),可根據(jù)數(shù)據(jù)中心具體情況靈活控制。國(guó)家圖書(shū)館南區(qū)數(shù)據(jù)中心大屏在監(jiān)控室北墻方向,由4個(gè)46英寸的液晶屏2×2排列,無(wú)縫拼接構(gòu)成。其中每個(gè)單屏的分辨率不低于1280×1024。可實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的單屏或多屏顯示。
數(shù)據(jù)中心管理是數(shù)據(jù)中心建設(shè)完成后在使用過(guò)程中如何科學(xué)、規(guī)范、高效、穩(wěn)定發(fā)揮數(shù)據(jù)中心價(jià)值,延長(zhǎng)使用周期,避免各種故障、事故的重要手段,貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)中心生命始終。需要專(zhuān)業(yè)的人員、先進(jìn)的技術(shù)和完善的制度作為保障。
GB/T51314-2018《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》中將數(shù)據(jù)中心管理定義為運(yùn)行和維護(hù)。主要包括日常巡檢、起??刂啤?shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控、優(yōu)化調(diào)節(jié),以及為達(dá)到提高可靠性、排除隱患、延長(zhǎng)壽命期所進(jìn)行的預(yù)防性維護(hù)、預(yù)測(cè)性維護(hù)、維修等工作。
數(shù)據(jù)中心管理相當(dāng)一部分工作是反復(fù)性、經(jīng)常性的,我們?cè)谌粘9ぷ髦锌偨Y(jié)了一些管理制度,比如《值班登記表》《日常巡檢情況登記表》《人員進(jìn)出登記表》《工作申請(qǐng)單》《設(shè)備進(jìn)出申請(qǐng)單》《應(yīng)急流程圖》《應(yīng)急預(yù)案》等。對(duì)每一名進(jìn)出的人員,每一臺(tái)進(jìn)出的設(shè)備都嚴(yán)格做好審查、備案,確保有據(jù)可查。雖然大部分故障都是在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)的,但仍然有一部分問(wèn)題是難以提前發(fā)現(xiàn)的,有賴(lài)于動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)告警,只有對(duì)數(shù)據(jù)中心非常熟悉,工作經(jīng)驗(yàn)非常豐富才能夠準(zhǔn)確判斷故障癥結(jié)所在,迅速做出處理。
管理工作也是有規(guī)律可循的,重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)、重要區(qū)域、重要零部件需要相應(yīng)的給予重點(diǎn)關(guān)注。比如高溫和嚴(yán)寒時(shí)的空調(diào)壓縮機(jī),柳絮和落葉時(shí)節(jié)的室外機(jī)、濾網(wǎng),強(qiáng)降雨時(shí)節(jié)的幾個(gè)易漏水點(diǎn),停電檢修前的UPS和電池,春節(jié)、“兩會(huì)”重要時(shí)期期間的安防等。容易出故障的零部件如空調(diào)的皮帶,UPS的電容、控制板,門(mén)禁的控制器、大屏、KVM等。抓住了這些規(guī)律,有的放矢提前著手就可以有效減少故障幾率。
隨著新基建浪潮的到來(lái),大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)中心作為其他各項(xiàng)內(nèi)容的數(shù)字化底座,未來(lái)的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源,將成為新一代信息技術(shù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中樞和算力載體。未來(lái)數(shù)據(jù)中心必定是向著云數(shù)據(jù)中心與邊緣數(shù)據(jù)中心深度融合,智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、綠色節(jié)能程度更高的方向發(fā)展。