数据中心 ，数据中心英文缩写叫IDC ，关于也就是门科Internet Data Center(互联网数据中心) 。
之所以不太直接称之为“DC” ，数据中心主要是关于为了避免和交流电(Direct Current)混淆。而且 ，门科现在的数据中心数据中心普遍都接入互联网 ，以互联网业务为主 ，关于所以，门科叫“IDC”也更准确 。数据中心
从作用上来看 ，关于数据中心就是门科一个超大号的机房 ，源码库里面有很多很多的数据中心服务器 ，专门对数据进行集中管理(存储 、关于计算、门科交换)。
根据业界机构统计，2020年全球经数据中心处理的数据流量高达15.3ZB(1ZB≈10亿TB)，占全球总流量的99.35% 。也就是说 ，几乎所有的互联网数据，都离不开数据中心的处理 ，香港云服务器由此可见其重要性。
按现在比较流行的说法 ，数据中心是像水厂 、电厂一样的重要基础设施 ，是数字经济的动力引擎 ，也是国家和社会发展的支撑底座 。
数据中心的发展阶段我们先来看看数据中心的发展历史 。云计算
上世纪60年代的时候 ，人类还处于大型机时代 。那时 ，为了存放计算机系统 、存储系统和电力设备，人们修建了机房，并将其称为“服务器农场”(Server farm) 。
这个“服务器农场”，被认为是数据中心的最早原型 。
到了90年代 ，随着互联网的诞生和蓬勃发展，很多公司开始推行信息化 。建站模板他们建设自己的网站 ，还搭建了大量的邮件、FTP 、OA办公自动化等服务器 。
有些公司将服务器放在企业内部的机房 。也有些公司，因为服务器不多，但又不愿意放在办公室(噪音大 、容易断电 、安全性低)，于是 ，就“托管”在运营商机房 ，免费模板租用运营商的场地 、电力 、网络带宽 ，让对方代为管理和维护 。
数据中心的早期阶段(第一阶段)
于是，数据中心的概念开始逐渐形成 。1996年 。一家名叫Exodus的美国公司(专门从事机房设施建设和带宽服务)，最早提出了“IDC”这个叫法 。
这就是IDC数据中心发展的服务器租用早期阶段 。
1997年 ，苹果公司推出了一款名叫“Virtual PC(虚拟PC)”的虚拟机软件 。后来 ，VMWare也推出了现在大名鼎鼎的VMWare Workstation ，标志着虚拟机时代的到来，为数据中心的演进打下了基础 。
随着时间推移，第一代数据中心的托管服务开始精细化 ，从完整的服务器主机托管 ，延伸出了网站托管 ，出现了虚拟主机服务 。
也就是说 ，在某一台服务器上 ，通过虚拟主机软件 ，虚拟出N个网站主机 ，出租给N个客户使用 。
除了网站之外，还出现了数据存储空间租用等多样化的服务 。这就是IDC数据中心的第二个阶段 。
数据中心的第二阶段
再往后 ，到了20世纪初 ，亚马逊、谷歌等公司提出了云计算，从而将数据中心带入了第三个阶段(云计算阶段)，持续至今。
云计算阶段 ，是第二阶段的升级演进 。它通过虚拟化技术 、容器技术，彻底实现了数据中心服务器算力资源的池化 。所有的CPU 、内存、硬盘等资源 ，都由更为强大的虚拟化软件管理 ，然后分配给用户使用 。
从物理硬件出租，进化为虚拟硬件出租 ，甚至软件平台出租、服务出租。IaaS 、PaaS 、SaaS ，就这样出现在我们面前。
数据中心的第三阶段(云计算阶段)
数据中心的组成结构接下来 ，我们再看看数据中心到底由哪些部分组成 。
前面小枣君说了 ，数据中心就是一个大机房 。所以，从硬件种类上来说 ，数据中心和我们以前经常看到的企业内部机房差不多 ，只不过规格、档次和管理级别更high level一点 。
数据中心内部
整体来看，数据中心的硬件分为两类 ，分别是主设备和配套设备 。
主设备 ，是真正实现计算和通信功能的设备 ，也就是以服务器 、存储为代表的IT算力设备 ，以及以交换机 、路由器 、防火墙为代表的通信设备 。
配套设备 ，则是为了保证主设备正常运转而存在的底层基础支撑设备(也包括一些设施) 。
底层基础支撑设备设施 ，又分为多种 ，主要是供配电系统和散热制冷系统 ，另外还有消防系统 、监控系统 、楼宇管理系统等 。
我们先看看主设备 。
数据中心最基础的主设备，当然是服务器 。服务器其实也就是个高性能计算机 ，大家应该都见过，里面和台式机一样 ，是CPU 、内存、主板 、硬盘 、显卡(GPU) 、电源等 。
某型号服务器正面视角
以前，服务器基本上都是Intel架构(更早的时候 ，还有PowerPC 、SPARC等) 。如今 ，随着国家政策变化 ，国产CPU崛起 ，占据越来越多的份额 。这些国产CPU采用ARM架构 ，性价比更高，成本更低。
服务器 ，一般都摆放在机架(也叫机柜)上 。
服务器机架
一个常见标准机架，高度尺寸通常是42U 。U是一种表示服务器外部尺寸的单位 ，是unit的缩略语，1U等于4.445cm 。机架宽度的话 ，有600mm或800mm 。
机架的深度有很多种 ，包括600mm 、800mm 、900mm 、1000mm 、1200mm等 。通常来说 ，IT设备(服务器)机架的深度更深(1100mm或1200mm) ，而通信设备的深度会浅一些(600mm)。
IT设备和通信设备的机架深度对比
机架里面的IT设备 ，除了服务器之外 ，还有磁盘阵列这样的专业存储设备。
现在到处都讲大数据 ，我们人类产生的数据量每年都在激增，也就增加了对存储设备的数量和性能要求。
大家应该都知道 ，现在主流的计算机存储硬盘分为HDD和SSD两种 。HDD就是我们传统的机械硬盘 ，而SSD是逐渐开始普及的固态硬盘 。
SSD属于半导体存储器 ，存储速率快 ，体积小 ，非常受欢迎。但是 ，它的价格昂贵。对于数据中心来说 ，出于性价比考虑 ，HDD仍然是主流选择。而SSD ，目前主要用于高端客户 、高性能需求业务 。
除了IT算力设备之外 ，就是交换机 、路由器 、防火墙等数据通信设备了 。
说到交换机，就要提到一个名词——TOR ，Top of Rack。
TOR交换机 ，是数据中心领域的常见名词 。顾名思义 ，就是机架顶部交换机的意思 。这类交换机，是数据中心最底层的网络交换设备 ，负责连接本机架内部的服务器 ，以及与上层交换机相连 。
TOR交换机的位置
事实上 ，机架交换机并没有说一定要放在机架顶部 。它既可以在机架顶部 ，也可以在机架的中部或底部 。之所以通常放在顶部 ，只是因为这样最有利于内部布线。
机架再往上 ，就是一排机架、N排机架 。将这些机架和服务器连接起来 ，就需要数据中心组网技术。
现在最流行的数据中心组网架构 ，就是叶脊网络(Spine-Leaf) 。我有文章(链接)专门介绍 ，这里就不废话了 。
叶脊网络架构
值得一提的是 ，现在数据中心为了高带宽传输数据 ，普遍使用光纤替代网线 。所以 ，光纤 、光模块和光通信设备(OTN等) ，成为数据中心重要的组成部分 。
尤其是光模块 ，高速率光模块(例如400G)价格很昂贵 ，占了数据中心很大一块成本 ，制约了发展 。
光模块
现在还有一个比较流行的光通信名词 ，叫做DCI ，也就是Data Center Inter-connect(数据中心互联) 。现在流行分布式部署 ，数据中心之间的数据流量很大 ，对带宽要求很高 。
所以 ，运营商和云服务商就搞DCI ，建设数据中心之间专门的光通信骨干网 ，是很大一块市场。
我们国家搞的那个“东数西算” ，就涉及到数据中心的互联互通 ，对DCI相关市场有不可忽视的刺激作用 。
光通信骨干网设备
配套设备接下来，我们看看数据中心的配套支撑设备和设施 。
先看供配电 。
供电是数据中心正常运作的基础 。没有电 ，数据中心就是废铁 。
数据中心的配电设备，主要作用就是电能的通断 、控制和保护 。最主要的配电设备 ，就是配电柜。
数据中心配电柜分为中压配电柜和低压配电柜。中压配电柜主要是10kV电压等级 ，向上接入市电，向下接低压配电柜 。低压配电柜主要是400V电压等级 ，对电能进行进一步的转换 、分配 、控制 、保护和监测 。
数据中心供配电示意图(案例)
数据中心低压配电柜(图片来自网络)
除了配电柜之后 ，为了保证紧急情况下的正常供电 ，数据中心还会配备大量的UPS(不间断电源)甚至柴油发电机组。
“UPS+市电”是传统的供电方案 。现在 ，更流行的是“HVDC+市电”的方案。
HVDC是High Voltage Direct Current ，高压直流输电 。它和UPS之间的区别涉及到较为复杂的强电知识 ，后续有机会再专门介绍 。
总之 ，“HVDC+市电”的可靠性和安全性更高 ，供电效率强于“UPS+市电” ，是不间断电源的主流发展趋势 。
我们简单说说-48V和220V 。
有过ICT行业实际从业经验的同学们都知道 ，服务器这样的IT设备通常是使用220V交流电 ，而核心网、无线等通信设备则更多使用的是-48V直流电 。
市电供电，一般都是交流。数据中心，一般既会提供-48V直流 ，也会提供220V交流(通过AC-DC转换和DC-AC逆变转换)。
事实上 ，直流现在正成为更多数据中心的选择(例如谷歌) ，因为直流的损耗更小 ，对电能的利用率更高，符合现在数据中心高算力下的高能耗发展趋势。
再来看看散热制冷。
制冷系统是数据中心除了主设备之外的第二大耗能主体 。关于数据中心的耗电数据 ，我在“东数西算”那篇文章中有详细介绍 ，这里就不多说了 。
目前 ，数据中心制冷主要包括两种方式 ，一种是风冷 ，另一种是液冷 。
风冷一般采用风冷空调系统 。和我们家用空调一样 ，数据中心风冷空调也分为室内机和室外机 。相对来说 ，技术成熟，结构简单 ，容易维护 。
液冷 ，是采用液体作为冷媒 ，进行降温散热 。
液体的导热能力是空气的25倍，相同体积下 ，液体带走的热量是空气的近3000倍 。从噪音角度来看 ，同等散热水平下 ，液冷的噪音比风冷降低20-35分贝 。从能耗的角度来看 ，液冷比风冷节约电量30%-50%。
目前 ，液冷技术被行业普遍看好 ，但仍处于探索阶段。从总体来看 ，液冷的市场前景非常广阔，据称市场规模超过千亿 。
关于制冷和散热 ，值得一提的是 ，机柜池级 、排级和机柜级等近端制冷方式 ，正在崛起 ，成为新建数据中心的主流选择。
传统的制冷都是房间级，对整个机房进行空调制冷 ，这种方式制冷路径太长 ，效率太低 ，无法满足高功耗设备的散热需求 ，能耗也很大 。
机柜池级、排级和机柜级 ，是以一个机柜池 、一排机柜或者单个机柜为中心 ，进行散热设计。
机柜排级散热 ，以一排机柜为对象，进行风道设计 。
这种方式，气流路径明显缩短 ，散热效率很高 。
除了配电和散热制冷之外，数据中心还有一些和管理运维有关的设备设施 ，例如动环监控系统 、楼宇自动控制系统 、消防系统等 。
动环监控 ，就是动力和环境监控 ，实时监测和管理数据中心运行状态的。
这些年 ，在传统动环监控系统的基础上，开始演进出了DCIM 。
DCIM全名叫做Data Center Infrastructure Management ，是知名咨询公司Garter提出来的。它的管理范围更为全面 ，采用工具监控 、管理和控制数据中心的所有IT主设备以及配套基础设施。
数据中心的消防系统比较有意思 。因为机房里都是电子设备 ，所以发生火灾的话 ，肯定不能直接喷水 、泡沫或粉尘。
那怎么办呢?气体灭火 。
出现火灾后 ，火灾和烟雾传感器的警铃响起 ，然后 ，机房区域可以释放氩气 、氮气这样的惰性气体 ，剥夺火焰中的氧气 ，实现灭火(大约几十秒就能搞定)。
气体灭火(图片来自网络)
模块化数据中心数据中心是一个庞大的系统 ，建设过程非常复杂繁琐 ，工期也很长 。这些年 ，为了更快速 、更灵活地部署数据中心 ，厂商推出了模块化数据中心的概念 。
说白了 ，就是将数据中心的结构系统、供配电系统 、暖通系统 、消防系统 、照明系统、综合布线等进行集成 ，变成一个一个的“积木” 。然后 ，将“积木”运送到现场后 ，进行简单吊装 、搭建，就可以完成建设和部署 。
采用这种方式 ，大型数据中心的建设周期从18-24个月压缩成了6个月左右，经济效益明显 。
模块化数据中心(模型)
好了 ，以上就是关于数据中心的介绍 。
正如我前文所说，数据中心是数字时代重要的信息化基础实施，是算力的重要载体 ，直接决定了国家的数字竞争力 。
在“东数西算”战略的带动下 ，国内数据中心将迎来又一波发展热潮。根据数据统计，2022年我国数据中心业务市场规模将达到3200.5亿元 ，年均复合增长率高达27.0% 。2025年 ，国内数据中心IT投资规模有望达到7070.9亿元 。
除了数量激增之外 ，数据中心正在向绿色化 、智能化的方向发展 ，积极引入AI人工智能，提升能效 ，降低运营复杂度。
未来 ，数据中心是否会出现新的形态变化 ，让我们拭目以待吧!
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