1 數(shù)據(jù)中心測試驗證概述

ASHRAE(美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會)對數(shù)據(jù)中心測試驗證的定義是:數(shù)據(jù)中心測試驗證是一個系統(tǒng)性的質(zhì)量驗證過程。此過程驗證并記錄該數(shù)據(jù)中心設(shè)施作為一個整體及其所有的設(shè)備、子系統(tǒng)滿足用戶的設(shè)計目標和運行要求。

測試驗證處在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和投產(chǎn)運行的關(guān)鍵的、承上啟下的節(jié)點。數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)階段投資大、周期長,測試驗證是確保投資達到預(yù)期目標的最重要手段,可以看作是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的終點。于此同時,測試驗證也是數(shù)據(jù)中心運行的起點,一個專業(yè)和完善的測試驗證可以極大地降低數(shù)據(jù)中心在其運行早期的故障率,并為其全生命周期的穩(wěn)健運行奠定基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)中心生命周期如圖1所示。

一個數(shù)據(jù)中心,無論前期的規(guī)劃、設(shè)計、建造階段投資多么巨大,工期多么漫長,它們的最終目的都是要數(shù)據(jù)中心在上線之后能夠持續(xù)穩(wěn)定運行,滿足用戶的運行要求。而在數(shù)據(jù)中心生命周期的任何階段,都有可能因為規(guī)劃的不合理、設(shè)計的失誤或者建造質(zhì)量的不合格,產(chǎn)生諸多問題,影響到未來的正常運行。測試驗證的目標就是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心當(dāng)前的問題(比如斷路器的線可能接反;線路標識不全;或者是電路接點沒有擰緊),并且提醒業(yè)主所有的單點故障點(供配電及制冷系統(tǒng)上可能引起系統(tǒng)中斷的點),為潛在的問題敲警鐘。

測試驗證所處的關(guān)鍵時間節(jié)點決定了它的重要價值。對于一個數(shù)據(jù)中心來說,測試驗證不僅是唯一驗證系統(tǒng)性能、測試設(shè)備極限負載能力、降低基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備早期故障率的機會,也是運維人員了解和實際接觸將來管理對象、驗證運維操作流程是否正確的過程,所以運維人員應(yīng)該積極參與到測試驗證中,借此機會熟悉系統(tǒng)和設(shè)備,并為以后的運維工作積累實際操作和應(yīng)急情況處理的經(jīng)驗。

部分數(shù)據(jù)中心的建設(shè)者認為測試驗證與工程監(jiān)理、設(shè)備開機調(diào)試類似,是否還有必要將此過程單獨進行?其實工程監(jiān)理主要關(guān)注于工程的安全、進度、預(yù)算、材料質(zhì)量的把控,現(xiàn)場人員比較少,一般只有1～2人,他們的專業(yè)多數(shù)是通而不精,也不需要專業(yè)的儀器,不能對機房整體輸出性能負責(zé)。設(shè)備開機調(diào)試由設(shè)備供應(yīng)商進行,主要關(guān)注于單一設(shè)備的輸出指標達到供應(yīng)商的投標承諾值,并且確保設(shè)備處于良好的狀態(tài),但設(shè)備調(diào)試不做故障的模擬,不對數(shù)據(jù)中心整體系統(tǒng)進行測試。而測試驗證與工程監(jiān)理相比較,主要關(guān)心最終的整體工程結(jié)果的性能符合設(shè)計要求和運行要求,現(xiàn)場人員多(大型項目10人左右),驗證人員為各專業(yè)的專家,借助大量專業(yè)儀器、假負載來驗證機房實際運行的效果;與設(shè)備開機調(diào)試相比較,測試驗證由第三方專業(yè)公司進行,關(guān)注單一設(shè)備的同時,更關(guān)注整體系統(tǒng)的性能是否符合設(shè)計要求和運行要求,并通過假負載模擬故障情況,檢驗系統(tǒng)的抗故障能力,設(shè)備調(diào)試只是測試驗證工作內(nèi)容的一個重要組成部分。所以測試驗證的作用對于整個數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)和運行不可替代,應(yīng)該成為每一個數(shù)據(jù)中心建設(shè)工程的標準流程。

2 確保測試驗證實施效果的關(guān)鍵因素

確保數(shù)據(jù)中心的驗證效果有三個關(guān)鍵因素:選擇一家專業(yè)的第三方驗證服務(wù)機構(gòu)是確保高質(zhì)量驗證結(jié)果的第一要素。美國綠色建筑委員會(USGBC)明確要求驗證機構(gòu)應(yīng)該是沒有參與數(shù)據(jù)中心項目設(shè)計和建造的獨立第三方機構(gòu)。只有專業(yè)的第三方機構(gòu)才能保證測試驗證結(jié)果的正確性和公正性,真正為業(yè)主負責(zé),為機房未來的穩(wěn)健運行把關(guān)。

準備合理的預(yù)算是確保驗證效果的第二要素。專業(yè)和周密的測試驗證需要許多專家和測試工程師的介入,需要大量精密的測試儀器和假負載,模擬測試時需要耗電,柴油機測試需要耗油,這些都需要數(shù)據(jù)中心建設(shè)的項目管理者及早為測試驗證留足預(yù)算資金。

為測試驗證留出時間是確保驗證效果的第三要素。很多工程項目管理者往往因為建設(shè)工期緊、領(lǐng)導(dǎo)急于投產(chǎn)而沒有留出驗證的時間,這會為后期的安全運行埋下諸多隱患,所以要盡早準備驗證工作,為測試驗證留出時間。

3 測試驗證的內(nèi)容

數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越大、設(shè)計等級越高、設(shè)備配置越復(fù)雜,需要測試驗證的內(nèi)容也就越多。測試驗證的內(nèi)容可以按照實施的順序和驗證的對象兩種方式來劃分。

(1)按照實施的順序決定測試驗證的內(nèi)容

測試驗證工作從建造階段就應(yīng)該開始介入,直到數(shù)據(jù)中心上線之前結(jié)束,是機房上線運行前的最后一道工序。按照實施的順序,我們可以把測試驗證分為廠驗、到貨及安裝、功能元件測試、功能系統(tǒng)測試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及故障模擬五個階段。

①廠驗

廠驗是在設(shè)備發(fā)貨之前,在設(shè)備原廠或者第三方的實驗室進行的設(shè)備運行和功率容量的基礎(chǔ)驗證。廠驗的對象是機房的主要設(shè)備,包括發(fā)電機、UPS、冷水機組、空調(diào)等。這些設(shè)備對機房整體系統(tǒng)有至關(guān)重要的影響,所以發(fā)貨前必須按照廠家或者行業(yè)標準的條件和步驟進行廠驗,目的就是驗證設(shè)備的性能參數(shù)符合招投標文件,功能滿足設(shè)計要求,避免設(shè)備發(fā)貨前就有無法彌補的缺陷。測試驗證的機構(gòu)需要全程參加廠驗,測試報告由廠家提供,測試驗證團隊審核。

②到貨及安裝

測試驗證團隊?wèi)?yīng)該在設(shè)備到達安裝現(xiàn)場時進行到貨檢查,檢查的對象包括發(fā)電機、UPS、冷水機組、空調(diào)等主要設(shè)備,檢查的目的是確認到貨設(shè)備與廠驗中的設(shè)備一致,無損壞無更換。

在主設(shè)備安裝完成后,測試驗證團隊需要對安裝質(zhì)量進行檢查,確保設(shè)備的安裝滿足設(shè)計、組裝、使用、維護、人身安全和當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)等要求。設(shè)備的安裝質(zhì)量直接影響以后的運行穩(wěn)定性,很多設(shè)備故障都是由于安裝不合格引起的。比如在風(fēng)冷空調(diào)的安裝過程中,如果安裝管路過長、落差過大就容易在運行中造成燒壓縮機的嚴重故障,所以安裝質(zhì)量是測試驗證過程中非常需要關(guān)注的內(nèi)容。

可以說廠驗、到貨及安裝檢查是測試驗證進入核心工作的必要前提。

③功能元件測試

測試驗證團隊需要在功能元件測試階段完成設(shè)備的性能測試和啟動測試,并驗證設(shè)備能夠在基礎(chǔ)負載下運行,這個階段是針對單體設(shè)備的測試驗證,是為后面的系統(tǒng)測試驗證做準備。

由于數(shù)據(jù)中心的設(shè)備非常繁雜,這個階段的測試驗證關(guān)鍵就是要保證核心設(shè)備和核心系統(tǒng)的每個鏈條上的元件和路徑都得到實際的測試和驗證。對于主要系統(tǒng)功能元件的測試驗證內(nèi)容,將在按照驗證對象的劃分方式中詳述。

④功能系統(tǒng)測試

功能系統(tǒng)測試是針對由單體設(shè)備組成的子系統(tǒng)來進行的測試驗證工作。主要內(nèi)容包括驗證子系統(tǒng)是否已經(jīng)做好與其他系統(tǒng)聯(lián)合運行并支持數(shù)據(jù)中心運轉(zhuǎn)的準備;測試、調(diào)整制冷系統(tǒng),以保證風(fēng)量和冷凍水流量滿足設(shè)計要求;分別在正常、維護和應(yīng)急模式下,通過監(jiān)控系統(tǒng)驗證設(shè)定點、報警、功率數(shù)和性能狀態(tài)的反饋是否正確。

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中對于可用性及可靠性影響最大的子系統(tǒng)是供配電子系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)中心熱密度的上升,空調(diào)系統(tǒng)的重要性也隨之上升。而安防監(jiān)控的參數(shù)設(shè)置可能影響以上兩個系統(tǒng)的動作,因此這三個子系統(tǒng)的測試驗證也是數(shù)據(jù)中心驗證的主要工作。

⑤系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及故障模擬

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及故障模擬在測試驗證工作中是最后一個環(huán)節(jié),也是驗證數(shù)據(jù)中心機房作為一個整體能否滿足設(shè)計要求和運行要求的最主要手段。這個階段要求測試驗證機構(gòu)對于機房的設(shè)計有深刻的理解,對于運行中可能出現(xiàn)的故障有豐富的經(jīng)驗,對于應(yīng)對特殊情況的回退措施有充分的準備,是保證驗證效果難度最大的階段。

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及故障模擬的主要工作包括驗證數(shù)據(jù)中心的各個子系統(tǒng)是否能在不同設(shè)計負載的條件下正常匹配運行;驗證各系統(tǒng)對不同動作、維護工作或者故障所做出的反應(yīng)是否滿足設(shè)計和運行要求;驗證設(shè)備和系統(tǒng)對計劃內(nèi)或者計劃外的事件所做出的反應(yīng)。

(2)按照測試驗證的對象決定測試驗證的內(nèi)容

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施主要由電氣系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、安防與監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和裝飾裝修系統(tǒng)組成,測試驗證的工作內(nèi)容按照驗證對象來劃分也需要映射到這五大系統(tǒng)中。另外將故障模擬單獨列出,其實這項內(nèi)容是包含在各個子系統(tǒng)中的,但它們又具備一定的共性,所以單獨總結(jié)出來便于給讀者更清晰的概念。

①電氣系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的電氣系統(tǒng)不但承擔(dān)著保障IT設(shè)備電力供應(yīng)和電能質(zhì)量的任務(wù),還要解決空調(diào)設(shè)備、機房照明、應(yīng)急照明、消防、監(jiān)控等其他設(shè)備的用電問題,是基礎(chǔ)設(shè)施中最為重要的子系統(tǒng),也是為數(shù)據(jù)中心提供運行動力的基礎(chǔ),所以對電氣系統(tǒng)的測試驗證工作尤為重要。

電氣系統(tǒng)的測試驗證工作主要是驗證電氣設(shè)備及相關(guān)元器件的性能和運行參數(shù)是否符合設(shè)計要求,驗證電氣系統(tǒng)是否能對設(shè)計負載提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的電力供應(yīng),驗證電氣系統(tǒng)作為一個整體是否能滿足運行要求并與其他系統(tǒng)匹配運行,驗證電氣系統(tǒng)在故障情況下是否能做出預(yù)期的反應(yīng)并有一定的抗故障能力。電氣系統(tǒng)的測試驗證主要工作內(nèi)容見表1。

②暖通系統(tǒng)

IT設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的熱,數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)的任務(wù)就是消除這些熱量,營造一個適合IT設(shè)備運行的穩(wěn)定環(huán)境,對于該環(huán)境的要求主要包括溫度、濕度和潔凈度三方面。雖然暖通系統(tǒng)不直接作用于數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)出(對IT業(yè)務(wù)的支撐),但卻是數(shù)據(jù)中心產(chǎn)出的重要保證,如果暖通系統(tǒng)不能正常工作,數(shù)據(jù)中心在短短幾分鐘可能就會陷入癱瘓,所以對暖通系統(tǒng)的測試驗證工作也是非常重要的。

暖通系統(tǒng)的測試驗證工作主要是驗證空調(diào)及相關(guān)設(shè)備的性能和運行參數(shù)是否符合設(shè)計要求,證暖通系統(tǒng)是否能滿足設(shè)計負載對制冷量的要求,驗證系統(tǒng)作為一個整體是否能滿足運行要求并與其他系統(tǒng)匹配運行,驗證系統(tǒng)在故障情況下是否能做出預(yù)期的反應(yīng)并有一定的抗故障能力。有關(guān)暖通系統(tǒng)的測試驗證主要工作內(nèi)容見表2。

③安防與監(jiān)控系統(tǒng)

安防系統(tǒng)是運用安全防范產(chǎn)品和其它相關(guān)產(chǎn)品所構(gòu)成的入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查等的集成電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)、運行參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)等進行實時的監(jiān)控,完成強大的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)管理功能,同時也是報警傳遞的第一途徑,對于運維人員及時發(fā)現(xiàn)故障、快速處理解決問題都有不可取代的作用。

安防與監(jiān)控系統(tǒng)的測試驗證工作主要是驗證系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的性能和運行參數(shù)是否符合設(shè)計要求,驗證系統(tǒng)作為一個整體是否能滿足運行要求并與其他系統(tǒng)匹配運行,驗證監(jiān)控系統(tǒng)是否能正確的反映被監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)、運行參數(shù)、歷史數(shù)據(jù),驗證安防系統(tǒng)是否能起到有效保障數(shù)據(jù)中心安全的目標。有關(guān)安防與監(jiān)控系統(tǒng)的測試驗證主要具體工作內(nèi)容見表3。

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