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IT基础设施主要涵盖软件、网络和硬件设备三个方面。这三种基础设施都是围绕着数据中心进行部署的，在IT基础设施中最为核心的就是数据中心。因此，首先要介绍硬件设备中的数据中心。
数据中心（data center）指的是用于部署计算机系统及其一系列配套设备的设施，配套设备如通信和存储系统。一般来说，数据中心包括冗余或备份供电设施、冗余数据通信连接设备、环境控制设备和各种安全装置。
数据中心不只是一系列服务器的结合，在Google发布的《The Datacenter as a Computer》中，它被解释为“一个能容纳多个服务器以及通信设备的多功能建筑物。这些设备是因为具有相同的环境需求和物理安全需求而被放置在一起的”。
在现实生活中，小型数据中心仅有柜子般大（如图1-1所示，由一个或几个机柜组成），而大型数据中心将会占用一栋大楼的部分或者全部（如图1-2所示，由大量的机柜组成）。计算、存储和网络设备被放在具有隔层的成排放置的机架中，横向排列形成走廊，人们只被允许从走廊的前面和后面访问隔层，隔层的大小一般在19英寸。
图1-1 小型数据中心
图1-2 大型数据中心
同时，随着科技的发展，一些云端计算公司还开发了流动数据中心（portable data center），如图1-3所示。这种类型的数据中心可以使用集装箱来放置并且搬运和安装快速。
图1-3 华为集装箱数据中心
目前，我国有9个世界级数据中心（world data center），它们分别是海洋学科数据中心、地震学科数据中心、地质学科数据中心、空间学科数据中心、天文学科数据中心、气象学科数据中心、冰川学科数据中心、资源环境学科数据中心和地球物理学科数据中心。
第15章将对数据中心进行详细介绍。
数据中心对物理环境有着极其严格的要求。
（1）温度和湿度。数据中心的建议温度为20℃～25℃。因为设备在运行时产生大量的热会加热数据中心里的空气，如果这些热量不能及时释放，环境温度就会持续上升，将会造成设备及其他部件发生故障。建议湿度为40%～55%。如果湿度过高，水蒸气在内部组件上凝结；湿度过低会导致空气干燥，进而会对设备产生静电影响，这两种情况都会使设备发生故障甚至损坏。
（2）距离地面高度。一般来说，数据中心的地面使用由60cm高的可拆卸方块砖组成的架空地板。一方面，升高的空间可以更好地保证空气流通；另一方面，这部分空间也为供电设施提供了足够的物理空间。
（3）配套设备。数据中心需要安装烟雾探测器，在燃烧产生明火之前提前发现火情，在火势增大之前切断电源，使用灭火器自动灭火。数据中心中不能使用自动喷水灭火装置，因为电子元器件遇水后很容易发生故障，特别是在电源未切断的情况下。数据中心中还应该安装防火墙，发生火灾时将火源控制在局部范围内，降低火灾损失。
（4）在数据中心中需要控制污染物进入。机房内不能有危害设备的腐蚀性气体和易燃易爆物品。
（5）数据中心的磁场干扰需要控制在安全范围内。
（6）数据中心的电场干扰、噪音、照度（单位面积上所接受可见光的能量）也要严格控制。
只有满足了上述这些要求，数据中心才能正常运转，为企业和组织提供服务。
早期的计算机系统通常操作以及维护起来都需要许多复杂的过程，所以需要一个特殊的环境来实施这些操作。特殊的环境包括安放设备的专用支架、抬高的地板和集成电缆的设备。早期的计算机还需要大量的电源，所以冷却设备是必不可少的；同时，当时的计算机是非常昂贵的物件并常常用在军事领域，所以需要控制计算机的访问权限。这一系列的方针举措可以说是现在数据中心产生的根源。
随着计算机领域和信息技术的不断发展壮大，人们意识到IT基础设施的重要性。在20世纪90年代微型机出现之后，一些公司开始在一个房间内，使用分层设计来放置服务器，构成一个集合，这种方式在日后流行起来并被不断地学习和借鉴。
由于数据中心可以提供商业上的系统部署和操作，于是许多公司开始建立规模庞大的设备群，成立自己的数据中心。从2007年开始，数据中心的设计、构建和运作成为了普遍的趋势。
但是当今的数据中心对物理环境有着非常严苛的需求，由此我们不难看出现今的数据中心需要消耗大量的资源来维持自身的正常运转，公司需要为这些消耗产生的费用买单，这大大增加了运营成本。所以，现在数据中心的发展趋势是向绿色数据中心和多层次混合数据中心转变。
数据中心的基本设计理念是为了实现对物理设备和项目的静态资源管理和供应。它主要有3个特点。
（1）静态的物理资源管理系统是其最主要的特点。在数据中心设计者眼中它就是物理设备孤立堆砌的产物。
（2）数据中心静态的工作负载管理。这样的管理方式加上资源的相对孤立，导致了数据中心资源利用效率低下的问题。
（3）基础设施的静态耦合。它降低了数据中心的灵活性，使数据中心很难做任何改变。
当前已进入了大数据时代。通常意义的大数据是指所涉及的数据规模巨大到无法通过目前传统的软件工具，在适当时间内完成采集、分析和管理的海量数据集。在大数据时代，人们对数据中心的需求越来越高。
首先，数据中心要具备极强的灵活性。这意味这数据中心应该有足够的可调整空间来存放新的服务器、存储设备、基础设施设备，并且能满足不同的功率和计算要求。
例如，数据中心需要有高密度的特性。这要求数据中心合理优化服务器设备在机架中的布局以及空调设备布局，以达到高效供电和高效散热的目的；优化供电设施，给机架适度足够的电力，以满足高密度计算的需要；优化散热制冷系统，以避免高热量对设备造成的损坏。
其次，需要建设绿色的数据中心。要让运营成本大部分集中在IT负荷上，而不是供电和散热系统等基础设施。这可以大大节约电力消耗，提高社会能源的利用率。
最后，数据中心需要有优秀的可靠性。关键数据在数据中心中一定要绝对安全，这样才能保证企业和社会的稳定运转。
下面简单介绍存储在数据中心中的作用，其中最重要的作用是存储区域网络。
存储区域网络（storage area network，SAN）通过特定的互连方式连接的若干台存储服务器组成一个单独的数据网络，提供企业级的数据存储服务，如图1-4所示。SAN是一种特殊的高速网络，连接网络服务器和诸如大磁盘阵列或备份磁带库的存储设备。它使用局域网（LAN）和广域网（WAN）中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互连。利用SAN，不仅可以提供大容量的数据存储，而且地域上可以分散，并缓解了大量数据传输对于局域网的影响。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。同时，SAN网络部署容易、存储带宽高、扩展能力强，有助于数据中心建立高效的数据和信息管理。
图1-4 SAN存储构造
现在，在数据中心领域中还出现了存储虚拟化的技术。存储虚拟化（storage virtualization）就是对存储硬件资源进行抽象化变现。通过将多个服务或功能与其他的附加功能集成，统一提供有用的全面功能服务。存储虚拟化可以在优化资源利用、提升数据移动性的同时，帮助数据中心大幅提升整体架构的效率并极大节约成本。
服务器是指网络环境中的高性能计算机，它侦听客户机提交的服务请求并提供相应的服务，如图1-5所示。
图1-5 服务器
服务器的结构与普通桌面PC相似，由主板、处理器、硬盘、内存、系统总线等组成，不过它们是针对具体的应用特别定制的。随着信息技术的进步，网络的作用越来越明显，对信息系统数据的处理能力、安全性等方面的要求也越来越高，因而服务器与普通桌面计算机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在很大差异。
服务器在数据中心的作用就是作为用户访问数据中心的媒介，提供数据共享的服务。高密度、低耗能的服务器可以在数据中心中发挥巨大作用。
根据定义，网络是由节点和连线构成的，表示为一些对象及其相互联系的概念。在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台。网络将把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现资源的共享。
数据中心不仅是一个服务概念，它还是一个网络概念，需要提供高速传输服务和高速接入服务。数据中心通过提供给用户综合全面的解决方案，为政府和企业提供专业服务，使得企业和个人能迅速借助网络开展业务。由此可见，网络在数据中心中起着至关重要的作用，甚至现在还有一类数据中心被称为网络数据中心（Internet data center）。