30 台机柜小型智算中心建设方案

admin

30 台机柜小型智算中心建设方案

一、项目概述

本项目旨在建设一个具备高性能计算能力、高可靠性和可扩展性的小型智算中心，以满足企业在人工智能、大数据分析、科学计算等领域的业务需求。智算中心将配备 30 台机柜，总预算为 3000 万元，通过合理规划和选型，确保系统能够稳定运行，并具备未来升级扩展的潜力。

二、建设目标

1.  高性能计算：提供强大的计算能力，满足复杂算法和模型训练的需求，确保任务能够快速、高效地完成。

2.  高可靠性：采用冗余设计和可靠的硬件设备，保障智算中心 24/7 不间断运行，降低系统故障风险，减少停机时间。

3.  可扩展性：架构设计具备良好的扩展性，能够根据业务发展需求，方便地进行硬件升级和系统扩展，保护投资。

4.  智能化管理：实现对智算中心的智能化监控和管理，实时掌握系统运行状态，及时发现并解决潜在问题，提高运维效率。

三、技术方案

1. 机柜与服务器选型

o   选用标准 42U 机柜，具备良好的通风散热性能和物理防护能力。每个机柜配备双路电源输入，确保电力供应的可靠性。

o   服务器采用高性能机架式服务器，配置多核处理器、大容量内存和高速存储设备。根据不同的应用场景，选择合适的服务器配置，如计算型服务器、存储型服务器和 GPU 服务器等，以满足多样化的业务需求。

2. 网络架构设计

o   构建高速、低延迟的网络架构，采用万兆以太网作为骨干网络，实现机柜间的高速互联。

o   每个机柜内部采用千兆以太网连接服务器，确保服务器之间的数据传输带宽。

o   配置核心交换机和接入交换机，实现网络的分层管理和流量控制，提高网络的可靠性和可扩展性。

3. 存储系统规划

o   采用分布式存储架构，提供高容量、高可靠性的存储服务。存储系统支持多种数据冗余策略，如 RAID 5、RAID 6 等，确保数据的安全性。

o   配置高速 SSD 作为缓存层，提升存储系统的读写性能，满足对数据访问速度要求较高的应用场景。

o   配备大容量的企业级硬盘，用于长期存储海量数据，如数据仓库、文件存储等。

4. 电力与散热系统

o   电力系统采用双路市电接入，并配备不间断电源（UPS），确保在市电中断时能够为智算中心提供一定时间的电力支持，保障系统正常关机或切换到备用电源。

o   每个机柜配备独立的精密配电柜，实现对电力的精细化管理和分配，监测电流、电压、功率因数等参数，及时发现电力异常情况。

o   散热系统采用机房专用精密空调，根据机房的热负荷和布局，合理规划空调的数量和位置，确保机房内温度和湿度保持在稳定的范围内。采用冷热通道隔离技术，提高空调系统的制冷效率，降低能耗。

5. 监控与管理系统

o   部署一套完善的监控与管理系统，实现对智算中心的硬件设备、网络、存储、电力和环境等方面的实时监控和管理。

o   监控系统能够收集和分析各种设备的运行状态信息，如服务器的 CPU、内存、硬盘使用率，网络的流量、带宽利用率，电力系统的电压、电流、功率等参数，并通过直观的图形界面展示给运维人员。

o   管理系统具备远程管理功能，运维人员可以通过网络对服务器进行远程开机、关机、重启等操作，对存储设备进行配置和管理，对网络设备进行配置和故障排查，提高运维效率和响应速度。

四、项目实施计划

1. 项目筹备阶段（第 1 -2 个月）

o   成立项目团队，明确各成员的职责和分工。

o   进行详细的需求调研和分析，确定智算中心的建设规模、技术方案和功能需求。

o   编制项目预算和采购计划，开展设备选型和供应商招标工作。

2. 设备采购与安装阶段（第 3- 4 个月）

o   根据采购计划，采购服务器、机柜、网络设备、存储设备、电力设备和空调等硬件设备，并进行到货验收。

o   组织专业技术人员进行设备的安装和调试工作，确保设备安装正确、运行稳定。

o   进行网络布线和机柜布线，确保线路连接规范、整齐，标识清晰。

3. 系统集成与测试阶段（第 5- 6 个月）

o   进行服务器、存储、网络等系统的集成工作，配置系统参数，实现各系统之间的互联互通。

o   对智算中心进行全面的测试工作，包括性能测试、功能测试、可靠性测试和安全性测试等，确保系统满足设计要求和业务需求。

o   对测试过程中发现的问题进行及时的整改和优化，确保系统稳定可靠运行。

4. 项目验收与交付阶段（第 7个月）

o   组织项目验收工作，邀请相关专家和用户代表对智算中心进行验收评估。

o   提交项目验收报告、技术文档和培训资料等项目成果，完成项目交付工作。

o   对项目团队成员进行绩效评估和总结，为今后的项目建设积累经验。

五、项目预算

1、硬件设备采购费用（约 2000 万元）

1.     服务器（1000 万元）

o  计算型服务器（50 台，每台 15 万元）：主要用于承担大规模数据处理和复杂算法运算任务，配置为 2 颗高性能多核处理器（如英特尔至强金牌系列，每颗核心数不低于 24 核，主频不低于 2.6GHz），256GBDDR4 内存（内存频率不低于 3200MHz），1TBNVMe SSD 系统盘，配备 4 个 10Gbps 以太网接口，以满足高速数据传输需求。

o  GPU 服务器（10 台，每台 30 万元）：针对人工智能模型训练等对图形处理能力要求极高的任务，每台服务器搭载 4 块高性能 GPU（如英伟达 A100），具备 64GB GDDR6 显存，支持 PCIe 4.0 接口，确保数据高速读写；同时配备 2 颗多核处理器（英特尔至强银牌系列，每颗核心数不低于 16 核，主频不低于 2.2GHz），128GB DDR4 内存（内存频率不低于 2933MHz），2TB NVMe SSD 系统盘，以及 2 个 100Gbps 以太网接口，满足 GPU 之间及与外部设备的高速通信需求。

o  存储型服务器（20 台，每台 10 万元）：用于海量数据的长期存储和快速读写，配置为 2 颗中高端多核处理器（如英特尔至强铜牌系列，每颗核心数不低于 12 核，主频不低于 2.0GHz），128GBDDR4 内存（内存频率不低于 2666MHz），采用RAID 5 阵列的 10 块 4TB 企业级 SATA 硬盘，提供高达 40TB 的原始存储容量，并配备 2 个 10Gbps 以太网接口，保证数据存储和访问的高效性。

2.     机柜（300 万元）

o  选用标准 42U 机柜（30 个，每个 10 万元），具备良好的通风散热性能，采用优质冷轧钢板材质，机柜前门和后门均设计为网孔门，以确保机柜内部空气流通顺畅，有助于设备散热；同时，机柜具备高强度的物理防护能力，能够有效防止外部碰撞和灰尘侵入。每个机柜配备双路电源输入模块，支持热插拔功能，确保电力供应的可靠性和稳定性，为服务器等设备提供持续稳定的电力支持。

3.     网络设备（300 万元）

o  核心交换机（2 台，每台 80 万元）：选用高性能的三层以太网交换机，具备至少 96 个 10Gbps SFP+接口和 16 个100Gbps QSFP28 接口，背板带宽不低于 25Tbps，包转发率不低于 7000Mpps，支持先进的交换技术，如 VXLAN、NVGRE 等网络虚拟化技术，以及 MPLS VPN 等功能，以满足智算中心大规模数据流量的高速转发和复杂网络拓扑的构建需求，确保机柜间的高速互联和网络的可靠性。

o  接入交换机（30 台，每台 4 万元）：每个机柜配置一台接入交换机，采用全千兆以太网交换机，具备至少 48 个 10/100/1000Mbps RJ45 接口和 4 个 10Gbps SFP+接口，支持链路聚合、VLAN 划分等功能，能够实现每个机柜内部服务器的千兆以太网连接，保证服务器之间的数据传输带宽，并通过上行链路与核心交换机相连，实现网络的分层管理和流量控制。

o  网络线缆及配件（约 20 万元）：包括大量的六类及以上屏蔽双绞线、光纤线缆（多模和单模）、光纤跳线、RJ45 水晶头、光纤耦合器、光纤终端盒等网络连接配件，用于网络布线和机柜布线，确保线路连接规范、整齐，标识清晰，满足网络传输的性能要求和稳定性需求。

4.     存储设备（300 万元）

o  分布式存储系统（一套，约 200 万元）：采用基于软件定义的分布式存储架构，配置至少 10 个存储节点，每个节点配备 2 颗中高端多核处理器（如 AMD EPYC 系列，每颗核心数不低于 16 核，主频不低于 2.2GHz），128GB DDR4 内存（内存频率不低于 2933MHz），通过高速 PCIe 总线连接 8 块 1.6TB NVMe SSD 作为缓存层，提升存储系统的读写性能，满足对数据访问速度要求较高的应用场景；同时，每个节点配备 10 块 8TB 企业级 SATA 硬盘，用于长期存储海量数据，如数据仓库、文件存储等，提供高容量、高可靠性的存储服务。存储系统支持多种数据冗余策略，如 RAID 5、RAID 6 等，确保数据的安全性和完整性，并具备灵活的横向扩展能力，可根据业务发展需求方便地增加存储节点，扩展存储容量。

o  存储扩展柜（5 个，每个 20 万元）：用于进一步扩展存储容量，每个扩展柜可容纳 20 块 8TB 企业级 SATA 硬盘，通过高速 SAS 接口与分布式存储系统的节点相连，实现存储容量的线性扩展，满足智算中心不断增长的数据存储需求。

5.     电力设备（200 万元）

o  不间断电源（UPS，2 套，每套 60 万元）：选用在线式UPS，功率不低于 200kVA，具备双转换技术，能够在市电中断时瞬间切换为电池供电模式，确保为智算中心提供持续、稳定、纯净的电力支持，保障系统正常关机或切换到备用电源，避免因电力故障导致的数据丢失和设备损坏。每套 UPS 配备足够容量的铅酸蓄电池组，续航时间不低于 30 分钟（满载情况下），并支持电池热插拔功能，便于维护和更换电池。

o  精密配电柜（30 个，每个 2 万元）：每个机柜配备独立的精密配电柜，实现对电力的精细化管理和分配。配电柜具备智能监控功能，能够实时监测电流、电压、功率因数、有功功率、无功功率等电力参数，并通过网络接口将数据上传至监控系统，及时发现电力异常情况；同时，配电柜支持多路输出，可对机柜内的服务器、网络设备、存储设备等进行分别配电，并具备过流、短路、漏电等保护功能，确保设备用电安全。

o  电力线缆及线槽（约 20 万元）：包括大量的铜芯电力电缆（不同规格，用于连接市电、UPS 和机柜内设备）、线槽、桥架等电力布线材料，确保电力线路的敷设规范、整齐，满足电力传输的安全要求和容量需求。

• 空调设备（100 万元）
  

o  机房专用精密空调（6 台，每台 15 万元）：根据机房的热负荷和布局，合理规划空调的数量和位置，确保机房内温度和湿度保持在稳定的范围内（温度控制在 22℃ ± 2℃，相对湿度控制在 45% ± 5%）。精密空调采用下送风、上回风的气流组织方式，具备高效节能的涡旋式压缩机、EC 风机、大面积蒸发器和冷凝器等核心部件，制冷量不低于 60kW，显热比不低于 0.9，能够快速有效地去除机房内的热量，保证设备的正常运行环境。同时，空调系统支持智能群控功能，可根据机房内的温度、湿度变化自动调节空调的运行状态，实现节能运行，并具备来电自启、故障报警等功能，提高机房的可靠性和可维护性。

o  新风系统（一套，约 10 万元）：为保证机房内空气的新鲜度和洁净度，配备一套新风系统，新风量不低于 3000m³/h，能够将室外新鲜空气经过过滤、除湿、杀菌等处理后引入机房，同时排出机房内的污浊空气，维持机房内良好的空气质量，为运维人员提供舒适的工作环境，并有助于延长设备的使用寿命。

2、系统集成与安装调试费用（约 500 万元）

1.     系统集成费用（300 万元）

o  服务器、存储、网络等系统的集成工作，包括设备的上架、安装、布线、连接等基础工作，以及系统参数的配置和优化，确保各系统之间的互联互通和协同工作，实现智算中心的整体功能。集成团队需具备丰富的项目经验和专业的技术能力，能够根据项目需求制定详细的集成方案，并严格按照方案执行，确保项目进度和质量。

• 安装调试费用（200 万元）
  

o  对各类硬件设备进行全面的安装调试工作，包括服务器的操作系统安装、BIOS 设置、驱动程序更新等；网络设备的 VLAN 配置、路由策略设置、端口聚合配置等；存储设备的 RAID 阵列配置、存储池创建、文件系统格式化等；以及电力设备和空调设备的参数调试和运行测试等。在安装调试过程中，需要使用专业的测试工具和软件，对设备的性能、稳定性、兼容性等进行严格测试，及时发现并解决潜在问题，确保设备安装正确、运行稳定，达到设计要求和性能指标。

3、软件授权与服务费用（约 300 万元）

1.     操作系统、数据库软件等软件授权费用（150 万元）

o  服务器操作系统（如 Windows Server 数据中心版或 Red Hat Enterprise Linux 企业版，50 个授权，每个 2 万元）：为服务器提供稳定、安全、高效的操作系统环境，支持多用户、多任务处理，具备强大的网络功能和丰富的系统管理工具，满足智算中心各类应用的运行需求。

o  数据库管理系统（如 Oracle 数据库企业版或 Microsoft SQL Server 企业版，一套授权，约 50 万元）：用于存储、管理和查询结构化数据，具备高可用性、高性能、高安全性等特点，能够满足智算中心对海量数据的高效处理和快速访问需求，支持复杂的查询语句和事务处理，为企业的业务应用提供可靠的数据支持。

o  其他应用软件授权（如虚拟化软件、容器编排平台等，约 50 万元）：根据智算中心的应用需求，可能需要部署虚拟化软件（如 VMware vSphere 或 Hyper-V），实现服务器资源的虚拟化管理和灵活分配，提高资源利用率；以及容器编排平台（如 Kubernetes），便于部署和管理容器化应用，实现应用的快速迭代和弹性扩展。这些应用软件的授权费用根据实际使用的版本和功能模块而定，预计约 50 万元。

2.     监控与管理软件授权费用（100 万元）

o  数据中心基础设施管理（DCIM）软件（一套授权，约 60 万元）：用于对智算中心的硬件设备、网络、存储、电力和环境等方面进行全面的实时监控和管理，实现设备状态的可视化展示、性能数据的分析和报表生成、故障预警和定位等功能，提高运维效率和管理水平。DCIM 软件应具备良好的兼容性和扩展性，能够与各类设备进行无缝集成，并支持移动端访问，方便运维人员随时随地掌握智算中心的运行情况。

o  服务器管理软件（如戴尔 OpenManage 或惠普 iLO 等，50 个授权，每个 0.8万元）：针对服务器设备提供专门的管理功能，包括远程服务器的开机、关机、重启、BIOS 设置、硬件状态监测等操作，便于运维人员对服务器进行集中管理和维护，提高服务器的可用性和可维护性。

• 售后服务费用（50 万元）
  

o  硬件设备供应商提供的售后维护服务（30 万元）：包括服务器、网络设备、存储设备、电力设备和空调设备等硬件设备在质保期内的免费维修和更换服务（质保期根据不同设备而定，一般为 1 - 3 年），以及质保期外的有偿维护服务，确保设备在出现故障时能够及时得到专业的技术支持和维修，减少停机时间，保障智算中心的正常运行。

o  软件供应商提供的技术支持服务（20 万元）：操作系统、数据库软件、监控与管理软件等软件供应商提供的技术支持服务，包括软件升级、故障排除、性能优化等服务，确保软件的稳定运行和功能的正常使用，及时解决软件使用过程中遇到的问题，满足智算中心的业务需求。

4、项目其他费用（约 200 万元）

1.     机房装修费用（100 万元）

o  机房地面处理（约 20 万元）：包括地面防静电处理（铺设防静电地板）、地面平整和防潮处理等工作，确保机房地面具备良好的防静电性能和稳定性，避免因静电和地面不平导致设备损坏和运行故障。

o  机房墙面处理（约 20 万元）：对机房墙面进行防尘、防火、隔音处理，一般采用防火涂料、吸音材料和防静电墙面漆等进行装修，保证机房内的环境质量和安全性，减少外界噪音对机房设备的干扰。

o  机房天花板安装（约 10 万元）：安装机房专用的天花板，一般采用微孔铝板或防火石膏板材质，具备防火、吸音、隔热等功能，同时便于安装照明灯具、通风管道和消防喷头等设备，使机房内部装修美观、整洁，并满足机房的功能需求。

o  机房照明系统（约 20 万元）：配置足够数量的无眩光、节能环保的照明灯具（如 LED 平板灯），确保机房内光线均匀、明亮，满足运维人员的工作需求；同时，照明系统应具备应急照明功能，在市电中断时能够自动切换到应急照明模式，保证机房内的基本照明需求，确保人员安全疏散。

o  机房消防系统（约 30 万元）：根据机房的面积和布局，设计并安装一套完整的消防系统，包括火灾自动报警系统（烟雾探测器、温度探测器、火灾报警器等）、灭火系统（如七氟丙烷气体灭火系统或细水雾灭火系统）、消防联动控制系统等，确保机房在发生火灾时能够及时发现并进行有效灭火，保护机房内的设备和人员安全。

• 项目管理费用（50 万元）
  

o  项目管理团队在项目实施过程中的各项费用支出，包括项目管理人员的工资、差旅费、办公费等。项目管理团队负责整个项目的策划、组织、协调、监控和评估等工作，确保项目按照预定的目标、进度、质量和成本要求顺利实施，对项目的成功交付起着关键作用。

• 培训费用（30 万元）
  

o  为智算中心的运维人员提供专业技术培训，包括服务器、存储、网络、软件等方面的操作培训和维护培训，使运维人员熟悉智算中心的系统架构、设备性能和操作流程，掌握常见故障的排查和解决方法，提高运维人员的技术水平和应急处理能力，确保智算中心建成后能够得到有效的运维管理和保障。培训费用包括培训教材编制、培训师资费用、培训场地租赁以及学员的差旅费等相关费用支出。

• 不可预见费用（20 万元）
  

o  用于应对项目实施过程中可能出现的不可预见情况，如设备价格波动、技术方案调整、施工过程中的意外损坏等，以确保项目能够在预算范围内顺利完成，避免因意外情况导致项目成本超支或进度延误。不可预见费用的使用需经过严格的审批流程，确保资金的合理使用和有效控制。

六、风险评估与应对措施

1. 技术风险

o   风险描述：随着技术的快速发展，可能存在所选技术方案在项目实施过程中出现过时或不满足业务需求的情况。

o   应对措施：在项目前期进行充分的技术调研和论证，选择成熟、先进且具有良好发展前景的技术方案。建立技术跟踪机制，及时了解行业技术动态，在项目实施过程中根据实际情况进行必要的技术调整和优化。

2. 设备采购风险

o   风险描述：设备供应商可能出现供货延迟、产品质量问题或价格波动等情况，影响项目进度和成本。

o   应对措施：选择信誉良好、实力雄厚的设备供应商，并与其签订详细的采购合同，明确供货时间、质量标准、价格调整机制和违约责任等条款。在设备采购过程中，加强与供应商的沟通和协调，及时掌握设备的生产和发货情况，对可能出现的问题提前做好应对准备。

3. 项目实施风险

o   风险描述：项目实施过程中可能出现人员变动、技术难题、施工进度延迟等问题，导致项目无法按时完成或质量不达标。

o   应对措施：组建一支专业、稳定的项目团队，明确各成员的职责和分工，建立有效的沟通协调机制。在项目实施前，对可能出现的技术难题进行充分的预研和准备，制定详细的项目实施计划和进度安排，并严格按照计划执行。加强项目进度监控和风险管理，及时发现并解决项目实施过程中出现的问题，确保项目按时、高质量完成。

4. 运维管理风险

o   风险描述：智算中心建成后，可能由于运维人员技术水平不足、管理制度不完善等原因，导致系统运行不稳定、故障频发或安全事件发生。

o   应对措施：加强运维人员的技术培训和队伍建设，提高运维人员的技术水平和应急处理能力。建立完善的运维管理制度和流程，规范运维人员的操作行为，加强对系统的日常巡检和维护保养。部署完善的安全防护措施，如防火墙、入侵检测系统、数据加密等，保障智算中心的信息安全。

七、结语

本 30 台机柜小型智算中心建设方案综合考虑了高性能计算、高可靠性、可扩展性和智能化管理等方面的需求，通过合理的技术选型、严谨的项目实施计划和有效的风险应对措施，确保项目能够顺利实施并达到预期目标。智算中心建成后，将为企业提供强大的计算能力支持，助力企业在数字化转型和科技创新的道路上取得更大的发展。