Luận Văn Thiết kế cơ sở hạ tầng cho trung tâm dữ liệu (data center)

LỜI GIỚI THIỆU
Cuộc cách mạng Internet đang đóng vai trò quan trọng trong xã hội thông tin
ngày nay, nó đi sâu vào cuộc sống hằng ngày của từng cá nhân, từng
doanh nghiệp trong các ứng dụng cập nhật và xử lý thông tin. Đối với ngành
thương mại, nó càng trở nên quan trọng hơn khi liên quan tởi các phần mềm
quản trị doanh nghiệp, thương mại điện tử, truyền thông điện tử và chia sẻ dữ
liệu .
Do đó, nhu cầu lưu trữ được đặt ra càng lớn và đòi hỏi hình thành các trung
tâm dữ liệu (Data Center) ngày càng phức tạp và tinh vi. Qua đó,
thúc đẩy chúng ta phải tính toán, tổ chức hệ thống Data Center nhằm đáp ứng
tối đa nhu cẩu sử dụng, cũng như giảm chi phí thiết lập và vận hành để đạt
được hiệu quả cao về mặt kinh tế.
Hệ thống Data Center không đơn giản là một hệ thống lưu trữ thông thường, nó
là tập hợp nhiều ứng dụng công nghệ hiện đại kết hợp lại để đáp ứng những
nhiệm vụ quan trọng về thông tin. Bản thân sự đầu tư hệ thống Data
Center trong nhiều doanh nghiệp vẫn chưa hợp lý hoặc tương xứng với sự phát
triển và mở rộng hoạt động không ngừng của doanh nghiệp, dẫn đến phải đối
mặt nhiều thách thức và các sự cố trong khi vận hành hệ thống. Do vậy, sự chú
trọng đầu
tư vào Data Center là quyết định đúng đắn và mang tính bắt buộc, như được ví
là “trái tim” trong môi trường IT và kinh doanh của doanh nghiệp.
Nội dung của bài luận văn này sẽ là một phần quan trọng cho sự đầu tư Data
Center, bởi nó nêu ra các kiến thức cơ bản cùng các quy tắc chuẩn hóa trong
quá trình thiết kế và xây dựng hạ tẩn cơ sở cho Data Center; đặt nền tảng xuyên
suốt cho sự triển khai toàn hệ thống sau này. Các vấn đề chủ yếu được đặt ra
trong luận văn này bao gồm:
o Nội dung tiêu chuẩn TIA-942
o Tìm hiểu và phân tích vai trò các thành phần chủ yếu của
Data
Center
o Các tiến trình hoạch định triển khai Data Center
Qua đó, nắm được các kiến thức định hướng cần thiết, mà kết quả đạt được là
khả năng tính toán và đề xuất được giải pháp tổng thể hạ tầng cơ sở cho một
Data Center cụ thể.


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU . . 2
LỜI CẢM ƠN . . 3
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN . 4
MỤC LỤC . . 5
DANH MỤC HÌNH ẢNH . . 9
NHẬP ĐỀ . . 11
CHƯƠNG 1 : DATA CENTER VÀ TIÊU CHUẨN TIA-942 . 12
1.1 Tổng quan về thiết kế Data Center . . 12
1.1.1 Khái quát . . 12
1.1.2 Quan hệ của Data Center với các không gian xây dựng khác 12
1.1.3 Việc phân cấp (Tiering) . 13
1.1.4 Xem xét việc tham gia của các chuyên gia . 13
1.2 Cấu trúc Data Center . 14
1.2.1 Các thành phần chính trong Data Center . 14
1.2.2 Topology của Data Center . . 15
1.2.2.1 Topology điển hình . . 15
1.2.2.2 Topology thu gọn . . 15
1.2.2.3 Topogy mở rộng . 16
1.3 Hệ thống cable Data Center . . 17
1.3.1 Cấu trúc thành phần cơ bản của hệ thống cable Data Center 17
1.3.2 Đường cable Horizontal . . 18
1.3.2.1 Khái quát . . 18
1.3.2.2 Topology . . 19
1.3.2.3 Độ dài đường cable Horizontal . 19
1.3.2.4 Thiết bị truyền dẫn được chấp nhận . 20
1.3.3 Đường cable Backbone . . 21
1.3.3.1 Khái quát . . 21
1.3.3.2 Topology . . 21
1.3.3.3 Thiết bị truyền dẫn được chấp nhận . 22
1.3.3.4 Độ dài đường cable Backbone . . 23
1.4 Tiêu chuẩn TIA-942 . . 23
1.4.1 Các yêu cầu cho Computer Room . . 23
1.4.1.1 Vị trí . . 24
1.4.1.2 Thiết kế kiến trúc . . 24
1.4.1.3 Thiết kế môi trường . 25
1.4.1.4 Thiết kế điện . 26
1.4.2 Các yêu cầu cho Entrance Room . 26
1.4.2.1 Vị trí . . 26
1.4.2.2 Số lượng . . 26
1.4.2.3 Thiết kế kiến trúc . . 27
1.4.3 Các yêu cầu cho Main Distribution Area . . 27
1.4.3.1 Vị trí . . 27
1.4.3.2 Các yêu cầu thiết bị . . 27
1.4.4 Các yêu cầu cho Horizontal Distribution Area . . 27
1.4.4.1 Vị trí . . 28

1.4.5 Các yêu cầu cho Zone Distribution Area . . 28
1.4.6 Các yêu cầu cho Equipment Distribution Area . 28
1.4.7 Các yêu cầu cho Telecommunications Room . . 28
1.4.8 Các yêu cầu cho các vùng hỗ trợ Data Center . . 28
1.4.9 Các yêu cầu về Rack và Cabinet . . 29
1.4.9.1 Hot-aisle và Cold-aisle . . 29
1.4.9.2 Sắp đặt thiết bị . . 29
1.5 Sự dự phòng cho Data Center . . 30
1.5.1 Dự phòng cho Entrance Room . . 31
1.5.2 Dự phòng cho Main Distribution Area . . 32
1.5.3 Dự phòng đường cable Backbone . . 32
1.5.4 Dự phòng đường cable Horizontal . 32
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ THÀNH PHÂN QUAN TRỌNG CHO HỆ
THỐNG CƠ SỞ HẠ TẦNG DATA CENTER . . 33
2.1 Hệ thống UPS - Các dạng hệ thống UPS . . 33
2.1.1 UPS Standby . 33
2.1.2 UPS Line-Interactive . . 33
2.1.3 UPS Double-conversion Online . . 34
2.1.4 UPS Delta-conversion . 35
2.2 Hệ thống điều hòa - Các dạng hệ thống điều hòa . . 36
2.2.1 Các phương pháp giải nhiệt . . 36
2.2.1.1 Các hệ thống làm lạnh bằng không khí (2-bộ phận) . . 36
2.2.1.2 Các hệ thống làm lạnh không khí khép kín (1-bộ phận) . . 37
2.2.1.3 Hệ thống làm lạnh bằng glycol . 38
2.2.1.4 Hệ thống làm lạnh bằng nước . . 39
2.2.1.5 Hệ thống làm lạnh bằng nước lạnh . . 41
2.2.2 Hệ thống làm lạnh chính xác gắn trần và sàn nhà . . 42
2.2.3 Các sắp xếp phương pháp kết hợp làm lạnh . . 43
2.2.4 Các xem xét đối với môi trường IT . . 44
2.2.4.1 Tủ hệ thống điện . 45
2.2.4.2 Khu vực phòng máy . 46
2.2.4.3 Data Center nhỏ . 48
2.2.4.4 Data Center trung bình . 50
2.2.4.5 Data Center lớn . . 51
2.2.5 Các lựa chọn cho hệ thống làm lạnh . 53
2.3 Hệ thống phòng ngừa hỏa hoạn . . 53
2.3.1 Phân loại các dạng hỏa hoạn . . 53
2.3.2 Chọn lựa giải pháp phòng chữa hỏa hoạn . 55
2.3.3 Các dạng hệ thống dò tìm hỏa hoạn . . 55
2.3.3.1 Thiết bị dò tìm khói tại chỗ . 55
2.3.3.2 Các thiết bị dò tìm khói thông minh tại chỗ . 57
2.3.3.3 Thiết bị dò tìm khói lấy mẫu không khí . . 57
2.3.4 Các dạng hệ thống chữa cháy . . 58
2.3.4.1 Bọt . . 58
2.3.4.2 Hóa chất khô . 58
2.3.4.3 Hệ thống phun nước (sprinkler) . . 58
2.3.4.4 Bình chữa cháy xách tay . . 60
2.3.4.5 Hệ thống chữa cháy hồng thủy . 61

2.3.5 Nút nhấn báo cháy và các thiết bị tín hiệu . . 63
2.3.6 Hệ thống điều khiển . 64
2.3.7 Trang thiết bị đặc nhiệm quan trọng . . 65
2.3.8 Các thực thi tốt nhất cho doanh nghiệp . . 66
2.4 Hệ thống máng cable . . 67
2.4.1 Khả năng chịu đựng cơ học . 67
2.4.1.1 Trọng tải hoạt động an toàn cho hệ thống máng cable . 67
2.4.1.2 Trọng tải hoạt động an toàn cho các phụ kiện . . 68
2.4.2 Vị trí các bộ nối (áp dụng chung cho tất cả các mở rộng) 68
2.4.3 Vị trí các cột đỡ . . 69
2.4.4 Các xử lý kim loại và bề mặt máng cable . . 70
2.4.4.1 Sự ăn mòn . . 70
2.4.4.2 Thép tráng . 71
2.4.5 Tương thích điện từ (EMC-ElectroMagnetic Compatibility). 72
2.4.6 Sự liên tục điện từ . 73
2.4.7 Mạng nối đất . 74
2.4.8 Phòng chữa cháy . . 75
2.4.8.1 Khả năng chịu lửa . 75
2.4.8.2 Khắc phục cháy lan qua hệ thống máng cable . . 75
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN HOẠCH ĐỊNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG
CƠ SỞ DATACENTER . . 77
3.1 Quy trình dự án Data Center . . 77
3.1.1 Các yếu tố cấu thành dự án . 77
3.1.2 Sự cần thiết một quy trình chuẩn hóa . . 77
3.1.3 Sự chuẩn hóa với sự tùy biến . 78
3.1.4 Cấu trúc cơ bản của một quy trình dự án . 78
3.1.4.1 Các đặc điểm thiết yếu của quy trình . . 79
3.1.4.2 Các giai đoạn, các bước và các mốc quan trọng . . 80
3.1.4.3 Các hoạt động không đồng bộ . . 81
3.1.4.4 Nội dung mỗi bước thực thi . . 81
3.1.4.5 Quản lý dự án . . 82
3.2 Phương pháp hoạch định . 82
3.2.1 Trình tự hoạch định . 83
3.2.1.1 Nhiệm vụ thứ 1: Xác định các thông số . . 85
3.2.1.2 Nhiệm vụ thứ 2: Mở rộng ý tưởng hệ thống . 87
3.2.1.3 Nhiệm vụ thứ 3: Xác định các yêu cầu người dùng . 87
3.2.1.4 Nhiệm vụ thứ 4: Tạo bản chi tiết kỹ thuật . 88
3.2.1.5 Nhiệm vụ thứ 5: Tạo thiết kế chi tiết . 88
CHƯƠNG 4: MẪU GIẢI PHÁP THỰC TẾ CHO DOANH NGHIỆP . 90
4.1 Các dữ liệu thông tin cần thiết . 90
4.1.1 Hiện trạng . . 90
4.1.2 Yêu cầu . 90
4.1.3 Tiêu chí thiết kế . . 91
4.2 Giải pháp kỹ thuật . . 92
4.2.1 Hạ tầng cơ sở . . 92
4.2.1.1 Tải trọng sàn, sàn nâng và độ cao thông tầng . 92
4.2.1.2 Tường, trần nhà và cửa ra vào . 92
4.2.1.3 Thiết kế bố trí . . 93
7




Đại học Hoa Sen - Luận Văn Tốt Nghiệp
4.2.2 Hệ thống làm mát - giải nhiệt cho Data Center . 94
4.2.3 Hệ thống điện cho Data Center: . . 96
4.2.3.1 UPS . 96
4.2.3.2 Nguồn điện lưới . . 97
4.2.3.3 Máy phát điện . . 97
4.2.3.4 Hệ thống phân phối điện . . 98
4.2.4 Hệ thống phòng chữa cháy . . 100
4.2.5 Hệ thống chiếu sáng . . 100
4.2.6 Hệ thống Camera quan sát . . 100
4.2.7 Hệ thống quản lý truy nhập (Access Control) . . 100
4.2.8 Hệ thống tủ rack và phụ kiện . . 101
4.2.9 Hệ thống cable LAN, SAN và kết nối viễn thông . . 101
4.2.10 Hệ thống máng cable dữ liệu . . 103
4.2.11 Hệ thống giám sát, quản trị tập trung . . 103
4.2.11.1 Hệ thống giám sát . . 103
4.2.11.2 Hệ thống quản trị tập trung (KVM) . 103
4.3 Hoạch định triển khai . 103
PHỤ LỤC . . 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO . . 122