科普 | 简谈数据中心
2020年4月20日，卫星互联网被正式纳入我国“新基建”范围。未来，伴随我国卫星互联网络的逐渐完善，通信卫星、导航卫星、遥感卫星三大主要卫星系统之间的互联互通势在必行，从而形成巨量的“通导遥”用户大数据，为了便于基于卫星资源的用户大数据安全、可控、稳定、可靠的统一存储，以及后续数据整合、提取以及大数据分析，卫星大数据中心的建设任务亟待提上日程。
卫星大数据中心是汇聚、处理以及存储卫星数据的数据中心。卫星大数据中心不但可以为下游用户段实现涵盖采集、传输、存储等“通导遥”数据源的应用管理闭环，而且能够提供数据清洗、数据挖掘、数据灾备等拓展开发服务，从而带动卫星互联网“新基建”满足更加丰富多元的数据需求。
谈及卫星大数据中心时，让我们进一步了解一下关于数据中心的相关情况。
数据中心定义
数据中心（Data Centre）是全球协作的特定设备网络，用来在因特网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。数据中心是一整套复杂的设施，不仅包括计算机系统和其它与之配套的设备（例如通信和存储系统），还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。
数据中心种类
在谈及数据中心时，大家通常将其理解成为传统的IDC（Internet Data Center），即互联网数据中心。实际上，除了IDC外，按照建设方以及服务对象划分，数据中心还可分为国家超级计算中心(NSC)以及企业级数据中心；按照服务形式划分，还可分为云计算数据中心。
IDC是指是为了满足互联网业务以及信息服务需求而构建的应用基础设施，通过与互联网的连接，利用丰富的计算、网络及应用资源，向互联网企业、电商、媒体和各类网站等客户提供大规模、高质量、安全可靠的增值服务。
IDC的主要服务包括整机租用、服务器托管、机柜租用、机房租用、专线接入和网络管理服务等。广义上的IDC业务，实际上就是数据中心所提供的一切服务。客户租用数据中心的服务器和带宽，并利用数据中心的技术力量，来实现自己对软、硬件的要求，搭建自己的互联网平台，享用数据中心所提供的一系列服务。
诸多企业愿意将服务器和业务托管到IDC，一是出于成本考虑，企业如果自己管理服务器，除了场地布置，电费网费等，还需要建立一支可靠的运维团队。二是出于稳定性考虑，为了保证服务器的可持续运行，就需要搭建适宜服务器工作的环境，这就要涉及恒温恒湿、静电防尘等问题，而且一旦出现大规模停电事故，企业难以靠自身能力去解决。
国家超级计算中心(National Supercomputing Center)是由国家科技部批准成立的数据计算机构，是国家兴建、部署有千万亿次高效能计算机的超级计算中心。
国家超级计算中心由国家兴建和运营，对外提供的是运算能力。主要服务于一些对运算能力需求大的项目，例如动画影视特效的渲染，气象的预测和国家大型科研项目等工作。同时，超算中心还肩负着开发具有先进概念的计算方法和理论，发展以新概念为基础的、具有每秒千万亿次以上浮点运算能力和高效可信的超级计算机系统、新一代服务器系统，开发新体系结构、海量存储、系统容错等关键技术的责任。
截至2020年，科技部批准建立的国家超级计算中心共有八所，分别是国家超级计算天津中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算深圳中心、国家超级计算长沙中心、国家超级计算济南中心、国家超级计算无锡中心、国家超级计算郑州中心、国家超级计算昆山中心。其中，我国自主研制的“神威·太湖之光”是世界上首台峰值运算性能超过每秒十亿亿次浮点运算能力的超级计算机，目前安置在国家超级计算无锡中心。
企业级数据中心(Enterprise Data Center)即企业私有数据中心，由企业或机构建设并所有，服务于企业或机构自身业务的数据中心，为企业、客户及合作伙伴提供数据处理、数据访问等信息服务。企业数据中心的设备使用以及运维均较为灵活，服务器即可以自己购买，也可以从IDC租用，运营维护既可以由企业内部专门的IT部门负责，也可外包给专业的IT公司运营维护。EDC承载着企业的核心计算、信息资源管理、信息资源服务等功能，因此对稳定性要求较高，多采用相对成熟的技术，侧重于信息资源规划和信息资源应用。
EDC的发展主要是源于企业对于核心数据的安全性已经业务发展的需要，EDC兼顾了IDC的稳定性，又兼顾安全性的要求，成为了一些大型集团、科研院所等机构的首选。
云计算数据中心是一种基于云计算架构的，计算、存储及网络资源松耦合，完全虚拟化各种IT设备、模块化程度较高、自动化程度较高、具备较高绿色节能程度的新型数据中心。
其与传统IDC机房的主要区别在于：一是其资源集约化程度和规模上均比传统IDC高。传统IDC服务能实现简单的集约化，但只是在硬件服务器的基础进行有限的整合，例如多台虚拟机共享一台实体服务器性能，这种简单的集约化受限于单台实体服务器的资源规模。云计算通过资源集约化实现动态资源调配，可实现跨实体服务器，甚至跨数据中心的大规模有效整合；二是在服务模式上存在显著区别。IDC服务包括实体服务器托管和租用两类，前者是由用户自行购买硬件发往机房托管，期间设备的监控和管理工作均由用户单方独立完成，IDC数据中心提供IP接入、带宽接入、电力供应和网络维护等，后者是由IDC数据中心租用实体设备给客户使用，同时负责环境的稳定，用户无需购买硬件设备。而云计算提供的服务是从基础设施到业务基础平台再到应用层的连续的整体的全套服务。
数据中心组成
数据中心根据运行负荷的重要性程度确定供电电源等级。机房电气系统包括机房区的动力、照明、监控、通讯、维护等用电系统，按负荷性质分为计算机设备负荷和辅助设备负荷，计算机设备和动力设备应分开供电。供配电系统的组成包括配电柜、动力线缆、线槽及插座、接地防雷、照明箱及灯具、应急灯、照明线管。应独立设置计算机设备专用配电柜和辅助设备配电柜。
根据数据中心机房环境及设计规范要求，主机房和基本工作间，均应设置空气调节系统。其组成包括精密空调、通风管路、新风系统。流送回风所采用下送上回、上送下回、上送侧回等方式。新风宜采用经温湿度、洁净度预处理后的新风，与回风混合后送入机房。
机房动环管理系统是对机房中的空调设备、UPS设备、配电柜、空调水管有无漏水、机房环境的温湿度等环境参数进行集中监测管理的系统，是机房管理人员实现机房科学管理的重要手段。其组成包括空调系统监控、UPS系统监控、配电系统监控、漏水监测系统、温湿度监测系统。一套好的机房环境监控系统是机房硬件环境系统建设的有利补充，对保障计算机设备正常运行十分必要。
雷击一般分为直击雷和感应雷，在机房防雷系统设计中主要避免感应雷，在配电柜进线侧面的三条火线、一条零线分别并联一个过电压保护装置。
数据中心机房包括消防系统，机房消防系统由烟感、温感等消防报警系统及自动灭火系统组成。根据《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93)，计算机主机房应设置气体消防灭火系统。一般工作间、辅助间可采用水消防措施。同时，机房应设置火灾自动报警装置和应急广播。
计算系统的核心设备为服务器集群，承担响应服务请求、保障服务的任务，为各类上层业务提供算力支撑。服务器种类包括但不限于机架服务器、刀片服务器、GPU服务器、高性能服务器等。
存储系统核心设备为磁盘阵列以及分布式存储集群，为各类业务提供不同IOPS的数据存储服务。存储类型包括但不限于全闪存存储、混合闪存存储、分布式存储、超融合存储等。
网络系统核心设备包括交换机、路由器和防火墙等。
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