藉由系統性設計循序打造智慧機房

很清楚的，現在論及機房管理，絕對不能僅僅看待IT設備管理，甚至不能只談IT設備與機房設施的整合，而最好能將建築設計作為起始點，由此展開系統設計，才是足以確保孕育智慧機房之道。

四年前，一座隸屬於TANet學術網路的資訊機房，原本能源使用效率(Power Usage Effectiveness；PUE)高達2.63，絕不能算是理想水準，結果參與改造專案的承包技師，藉由機電系統架構的強化，乃至於參酌TIA-942 Tier II標準加入節能設計，使得這座原本頗為耗電的機房，順利脫胎換骨。

經由這番改造，該資訊機房PUE驟降至1.6~1.8水準，相當於一年可以省下新台幣120萬元電費，同樣一年可減少的二氧化碳排放量，足足等於一座大安森林公園一年的吸碳量，堪稱成效卓著；正因如此，該座機日後成為其他學校或學術研究機構的參考典範。

此一成功案例，蘊含了相當重大的意義。綜觀台灣的資訊機房建設，以往鮮少參考國際標準規範，要嘛以土法煉鋼方式進行，要嘛即是概括接受建築師事務所、技師事務所、資訊系統供應商或系統整合商的單方面建議設計，久而久之，單就節能效率一事來看，往往淪於不及格水準；由此觀之，爾後若欲扭轉這個不利現象，不論是新建機房或舊機房改建，應當採取有別於以往的設計思維。

接軌國際標準　優化機房設計
參與上述TANet機房改善專案的日昇電機技師事務所主持人朱國權，與廣知工程科技的總經理吳滄榮，一是專業的電機技師，另一是專業的冷凍空調技師，二人屢屢率領各自的技師團隊，參與大大小小的機房設計專案。

二人聯手執行的個案中，最引人津津樂道者，無疑就是台灣固網IDC機房設計專案，因為這座位在內湖區民權東路六段與瑞湖街交叉口的機房，在2012年三月期間，即由國際機房管理最具權威的機構－Uptime Institute，頒獎Tier III認證，堪稱全台首例，此一案例不啻是雲端機房的典範，意謂其可對企業用戶做出十足承諾，保證能夠絕不中斷的優質雲端服務。

難免有人納悶，一般企業的資訊機房，並不像電信公司，需要對外提供服務，其層次與規格頗有落差，難道也需要大費周章挑戰Uptime Institute認證，來證明自己的IT服務夠水準？對此朱國權表示，有無取得證書，倒還在其次，重點在於依循標準而來的方法論，絕對有助於提升機房設計品質，就像TANet機房，即便未以通過認證為目的，但參酌了TIA-942標準，仍然產生顯著效益，就是最好的例子。

「我們開始意識到國際標準的重要性，時間點可回溯到2005年，」吳滄榮回顧當時參與南港軟體園區第二期的機房設計案，即在遍尋技術平衡調整暨性能驗證方法的過程中，深刻感受到，某種程度上，機房設計就如同汽車組裝製造的生產線，絕不是把各項元件兜好，就能立即讓車輛出廠上路，必須經過嚴謹的驗證程序，確認其已達到最佳的運轉狀態才行，綜觀機房設計的各項環節，不管機電、空調、消防、安全乃至於環控，通通都應該如此。

最大的刺激點，無疑就在南港軟體園區機房的發包單位，提示了一份經由一期專案所累積的資料記錄，這些資料係由海外顧問撰寫而成，薄薄的一本，卻讓使用單位付出了昂貴的代價，此後進入第二期工程階段，實在難以承擔如此沈重的財務負擔，於是找來吳滄榮等本土技師，希望能參照上期海外顧問的做法來進行設計。吳滄榮驚覺，原來國際間講求的設計理念，竟然嚴謹細膩到如此程度，值得台灣借鏡與效法之處，實在相當多，於是與朱國權共同激盪出一個念頭，得趕緊遍尋各個國際標準，找出值得遵循的驗證方法論，並將此精髓引進並擴散，一來有助於帶動台灣機房設計品質的提升，二來也讓有心打造優質機房的用戶，無須忍痛以昂貴費用向海外顧問取經。

當年適逢TIA-942標準出爐，因此來自於Uptime Institute機構的Tier認證(Tier Certification)制度，就成為朱、吳二人的努力方向，朱國權甚至赴美接受ATD 課程訓練，成為全球第17位獲得認證的ATD 國際Tier設計師；且正好當時二人各自擔任電機、冷凍空調等技師公會的理事長，具有一定的高度，可以向工程業界宣導國際標準認證的理念，他們就這麼做起了電機技師公會的傳教士。

機房全天候運轉　務求具備可維護性
「推廣國際標準的重要性，在於兩大重點，其一，是所有工程設計，都應該要歷經調校與測試，並需要確保最終執行成果，與原始設計維持一致，凡此種種，皆有必要透過一套實務驗證程序加以確認，」朱國權接著說，其次，資訊機房是24小時全天候運轉，與辦公室環境可謂大相逕庭，一般辦公室內若有任何設備異常，大可將之關機進行維修，但機房則不允許，所以必須具備十足的可維護性，才能避免任何關鍵服務因停機而導致中斷、為企業帶來巨額損失。

只不過，縱使TIA-942標準立意甚佳，但朱、吳二人在推廣過程中，確實遭遇莫大反彈，只因國際標準對於施工品質要求嚴謹，倘若按表操課，肯定會徒增工程成本，從而侵蝕技師團隊的利潤空間，而用戶所需投資的金額過大，明顯不具賣點，但兩人並不因此而退卻。

朱國權指出，以一座符合Tier III認證等級的機櫃，假使是5kW規格，要價往往超過100萬新台幣，如果不考慮這層認證因素，或許只需付出30萬~40萬、甚至砍價到10萬以下，就有可能購得同樣支援5kW規格的普通機房，只是未來何時會出狀況，並沒有任何把握。

但倘若技師、甚至是用戶，始終因為計較初始建置成本的高低，因而影響到施工品質，吳滄榮期期以為不可，只因有可能形成因小失大的悲劇。他引述一份來自海外的統計報告，一般來說，機房的生命週期平均為30年，在這段漫漫長路裡，初期建設成本不過佔了10%，翻修與汰換成本則佔20%，另外的70%大餅，則是來自於運轉與維護，所以後面的這塊，才是最值得著力的一環，假使方法正確，讓運轉與維護成本省下20~30%、甚至超過40%，都是很有可能的事，比起針對一開始的10%成本錙銖必較，孰輕孰重，答案顯而易見。

一座座孤島　相互整合串聯
所謂Tier認證，其實可分為兩個階段，第一階段是設計驗證，舉凡環境控制、通訊、網路、電力、空調、消防、安全、接地、避雷…等等，所有可能出現機房環境的控制需求，通通都得蓋在內；至於第二階段則是施工驗證，Uptime Institute機構會指派人員到場駐足一週，進行嚴苛的Site Survey，檢驗其施工結果是否符合當初設計，不僅如此，甚至連標準作業程序SOP、緊急作業程序EOP、維運作業程序MOP，樣樣都不容或缺。

吳滄榮認為，這對於台灣慣常採取的測試暨驗收程序，已造成莫大的顛覆效果，主因在於，以往論及環控、教育訓練等後段維護事宜，總是被擺在施工完成後才進行，無須接受測試暨驗收的考驗、磨難，甚至慢慢做都可以，如今一下子拉到前面，需要與專案同步進行，衝擊自然不小；但可以肯定，藉由遊戲規則的調整，連帶會促使空調、電力等系統之間的介面，都能順利與環控機制整合。

也就是說，不管是各項機房基礎設施之間，抑或機房基礎設施與IT設備之間，全都會被串聯在一起，而非如同過去機電技師只管機電、空調技師只管空調，IT設備廠商也僅以自家產品為念，一味要求棲身在低溫環境，確保不會因過熱而出現當機，過去各個孤島之間鮮少有連結，如今伴隨智慧機房的國際趨勢使然，彼此都已高度連結。

在此前提下，朱國權也建議業主，在機房最初始的設計階段，不管是外部的設計、施工單位，乃至於內部的執行、維運團隊，都應該齊聚一堂、同時作業，不宜任由這些單位或團隊各自為政。

順應國際情勢　而非業主自決
表面上看來，Tier認證是業主或用戶本身的自發性作業，可以為了凸顯其服務的優質性，因而積極投入，也可能礙於節省金錢、節省人力、節省時間、避免麻煩…等各式理由或藉口，選擇繼續走傳統老路，但現實世界裡，情況未必是如此。

據悉，大陸為避免因機房運作效率不彰，導致衝擊公共服務品質，因此早已透過十二五計畫，針對信息機房多所規範，雖然站在當地政府立場，不可能強制要求各級公民營單位，都需要接受美國主導的Tier認證，但畢竟TIA-942標準有其獨特性與指標性，影響所及，大陸通過Tier認證的機房數量，開始逐步增多。

大陸如此，諸如南韓、馬來西亞、印度…等其他亞洲國家，投入Tier認證的速度都已加快；由此可見，TIA-942標準儼然成為國際潮流，如同台灣固網，也是為了爭取海外企業進駐，才如此大費周章導入Tier認證，換句話說，這股趨勢不完全取決於業主自決，甚至已成為證明IT服務健全與否的重要指標。

暫且跳脫資訊機房，觀察晶圓廠這個同樣講求品質與強度的場域，它們多是在民國80~90年期間建置，當時還未出現Tier認證觀念，所以只能按照自認為嚴謹的方式進行建造，雖然最終都能展現極高的穩定度，但每年總得停機3~4天進行歲修，每一天的損失，其實都高達好幾十億元，如果取決於訴諸「基礎設施同時可維修」的Tier III等級，或許哪一天，晶圓廠根本不必為了歲修而停機數日。

奠基於ITIL　激發智慧性整合功能
朱國權認為，DCIM所訴求的環控、IT管理整合，無疑是一個劃時代的進步，唯有如此，才能將業主以往礙難橫向串聯的資產管理、設施管理、維運管理、資安管理…等種種環節，得以全面統整到一致性的管理平台。

事實上，DCIM智慧性整合功能的箇中精髓，其實正是立基在ITIL架構之上。朱國權與吳滄榮兩位技師，為了順應這股整合潮流，所以在數年前相繼爭取到ITIL、PMP認證，只因這兩項證照都出自IT業界的語言，唯有予以瞭解並熟悉，才有助於縮短其與IT管理象限之間的差距。

另值得一提的，以往不少企業機房的建立過程，都是由國際級資訊大廠進行主導，技師參與的機率甚低，但近幾年則情況丕變，資訊大廠也敞開心胸，邀請專業技師與之並肩作戰，這個時候，技師愈能理解資訊大廠講述的語言，就愈能雀屏中選，成為大廠夥伴，爭取到更多專案建置機會。

BOX：認識TIA-942的四大等級
本文：
現已普遍用於評量機房通信基礎設施的TIA-942標準，主要是按照資料中心基礎設施的可用性、穩定性及安全性，進而劃分為Tier I、Tier II、Tier III與Tier IV等四個等級，而這四個等級的劃分，主要取材自美國Uptime Institute所制定的場地基礎設施性能標準，及相關分類等級的體系框架。

下列茲就TIA-942項下四個等級，逐一進行深入介紹：
一、Tier I：基本資料中心
列於此等級的資料中心(機房)，對於有計畫或無計畫的營運中斷反應最為敏感，相對來說，所受影響程度也最大）。這類機房都配置了電腦電力分配及冷卻，但不強制擁有高架地板，另需要有一台UPS或一台發電機。而這些系統的關鍵負荷，可達到N的100%。基於預防性檢修的需求，一年度內場地內基礎設施需要被完全停運作；此外，Tier I機房僅具備由電力及冷卻分配的一條單向管路，並無多餘的組成部分，因此僅可提供99.671%可用度。

二、Tier II：基礎設施部分備援
此等級的資料中心採用的設備，具有部分備援的水準，因此比起Tier I機房，對於有計畫或無計畫的營運中斷反應相對較低，其內部已有高架地板，也有一台UPS及發電機，而動力設計為N+1，擁有一條單一的分配線路，關鍵負荷可達到N的100%。因應其關鍵線路的維修，以及場地內其他基礎設施的維修維護，需有一次處理性的關閉中斷；Tier II係由電力與冷卻分配的一條單向通路組成，但夾帶多餘的備援組成部分，故可提供99.749%可用度。

三、Tier III：基礎設施同時可維修
此等級的資料中心，具有能夠進行任何有計畫的場地基礎設施活動，而又不致因為電腦系統運行狀況而中斷之能力，所謂有計畫的活動，包括預防性及程式性的維修、修理，抑或汰換零組件，增添或調整組件的容量，以及執行組件與系統的測試。在於空調系統部分有兩套獨立管路，當其中一條管路進行維修或測試的同時，另一條管線也能保持運轉不中斷。在系統上的關鍵負荷不超過N的90%，而當企業期望獲得正常而合理的額外保護時，Tier III場地將被有計畫地設計成為「可升級至等級Tier IV」，其係由多條有效的電力和冷卻分配道路所組成，然其中只有一條通路執行運轉，另外多餘的組成部分，則在運轉的同時進行維修，足以提供99.982%的可用度。

四、Tier IV：基礎設施故障容錯
這個等級的資料中心，具有能進行任何有計畫的維修活動，且不會對關鍵負荷造成中斷的能力，在此同時，也可提供基礎設施足額的電力與空調容量，在此前提下，任何無計畫性的故障，都不會影響其關鍵負載，其需要同時執行的電路分配，通常為S+S的雙電源系統組態，每套電力系統都有N+1備援的兩個獨立UPS。在一個系統上的關鍵負載不會超過N的90%，而全部硬體設備都需要有故障容錯之雙電源輸入。在嚴格的故障容錯機制下，Tier IV擁有維持無計畫故障或運行錯誤時，不致產生電腦機房運作中斷的能力，其係由多條有效的電力與冷卻分配道路組成，有多餘的備援組成，而且是故障容錯，所以能提供高達99.995%的可用度。

Box：業主只要有心　改造機房為時不晚

綠色機房的主軸，不外乎兩點，一是節能(PUE)，另一則是可靠度(Tier)，意欲實現這兩大目標，最好的方式，即是從機房建造之初始，就開始做系統性設計；然不可諱言，既有機房的數量，遠遠超過新建機房，豈不意謂這些舊機房，只能忍痛與節能可靠保持距離絡？

日昇電機技師事務所的朱國權強調，情況並非如此，業主只要有心接受改造，絕對還有調整的空間。廣知工程科技總經理吳滄榮舉了一例，十多年前，他曾在花蓮承接一樁機房改造案，當時該機房很奇特，不管空調噸數怎麼加，裡頭溫度就是降不下來。

後來更離譜的是，以該機房不算大的面積，即使空調負載經追加到讓人咋舌的1,200噸，過熱現象仍然揮之不去，甚至熱到連機板都燒掉，迫使業主只好找冷凍空調技師共商解決之道。

吳滄榮一到場，並不是趕忙幫業主計算還需追加多少空調負載，因為先前聽業主吐過幾次苦水，他心中已大致有譜，可以肯定其原因絕非是空調噸數不足，而是熱冷混風情況太嚴重，假使不對症下藥，一切的努力終將成為虛工，因此他借助計算流體力學(Computational Fluid Dynamics；CFD)軟體，把原本不對的氣流流場，調整到正常狀態，很快就化解這場災難。

值得一提的，這座位在花蓮的機房，後來將空調負載從1,200噸急降至30噸，結果內部溫度還比從前低，機房改造的價值，至此已經表露無遺。

十年過去了，許多機房業主面臨的窘境，卻沒有太大的不同，有些時候，甚至只要將伺服器擺放位置，做180度翻轉，散熱冷率就會截然不同，但不少業主從未意識到問題癥結，甚至還因為伺服器轉換角度需要停機，生怕影響IT服務的運行，惹來使用者抱怨，所以最終寧可選擇抗拒改變，這也說明了，許多業主或管理人員亟待學習、成長的空間，其實還相當之大。

如今隨著雲端化、虛擬化的盛行，恐將迫使業主「不想改都不行」！朱國權解釋，早期Thermal控制走的是固定模式，各項參數都可以算得很精準，但現在機櫃的負載情況隨時變動，使得固定式設計邏輯不再適用，必須轉變成為「可調式」，首當其衝需要調整的，無疑正是空調，因為機櫃負載一變，產出熱空氣就不同，影響所及，舉凡送風量、送風溫度、風扇轉速，一直到後頭的水泵、冷卻水塔，通通得跟著變，空調如此，UPS也不例外，也得隨時升載或降載，也難怪變頻式空調系統、模組式UPS大行其道，值此時刻，機房設計思維豈能一成不變？

附檔：Uptime Institute.jpg