1.1　数据中心的起源与定义

在开始数据中心的设计与研究之前，先看看第三次工业革命的基石：电话、计算机、互联网等的发明历程。

1.1.1　电报与电话的发明

人类历史上最早的通信手段和现在一样是“无线”的，如利用以火光传递信息的烽火台，通常大家认为这是最早传递消息的方式。事实上不是，在我国和非洲古代，击鼓传信是最早、最方便的传递消息的方法，非洲人用圆木特制的大鼓可传声至三四千米远，再通过“鼓声接力”和专门的“击鼓语言”，可在很短的时间内把消息准确地传到50千米以外的另一个部落。

1832年美国画家莫尔斯在旅欧学习途中，对新生的电磁感应技术产生了兴趣，经过3年的钻研，在1835年，第一台电报机问世（见图1-1）。1843年，莫尔斯获得了3万美元的资助，他用这笔款项修建了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路，全长64.4千米。

1844年5月24日，在座无虚席的美国国会大厦里，莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手，操纵着他倾注十余年心血研制成功的电报机，向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报：“上帝创造了何等奇迹！”

电报机的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。从此，新的信息革命开始了。

1875年6月2日，贝尔通过送话机喊道：“沃森先生，请过来！我有事找你！”。在实验室里的沃森听到召唤，像发疯一样，跃出实验室，奔向贝尔喊话的寝室。他一路大叫着：“我听到了贝尔在叫我！我听到了贝尔在叫我！……”这样，人类有了最初的电话，揭开了一页崭新的通信史。

1877年，第一份用电话发出的新闻电信稿被发送到波士顿《世界报》，标志着电话为公众所采用。

1878年，贝尔电话公司正式成立。

1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。程控电话交换机的出现标志着电话大规模进入家庭，成为人们生活与工作必备的通信工具。

1.1.2　计算机的发明

第一部真正可以称得上电子计算机的机器诞生于1946年的美国，莫奇利（Mauchly）与艾克特（Eckert）发明了名为ENIAC的机器（见图1-2）。这部计算机使用真空管来处理信号，所以体积庞大（占满一个房间）、耗电量高（使用时全镇的人都知道，因为家家户户的电灯都变暗了），而且记忆容量又非常低（只有100多个字）。但是，这已经是人类科技的一大进展，而我们通常把这种使用真空管的计算机称为第一代电子计算机。

1950年，美国费城莫奇利与艾克特电脑公司率先大规模生产通用电子计算机。

1953年，IBM生产的第一种商用计算机701型正式投放市场，机体内采用的是电子管。

1960年，美国数字设备公司首次在商用计算机中用晶体管代替了电子管。

1971年，研制了袖珍电子计算机。

1981年，IBM公司PC研制成功，是最早的微型计算机。从此，PC广泛进入人们的工作和生活。

1.1.3　互联网的发明

1969年，美国国防部国防高级研究计划署（DOD/DARPA）资助建立了一个名为阿帕网（ARPANET）的网络，这个网络把位于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣塔芭芭拉的斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹他大学的计算机主机联结起来，位于各个节点的大型计算机采用分组交换技术，通过专门的通信交换机（IMP）和专门的通信线路相互连接。这个阿帕网就是Internet的雏形。图1-3所示为这种设备联网的示意图。

1972年，阿帕网上的网点数已经达到40个，这40个网点彼此之间可以发送小文本文件（当时称这种文件为电子邮件，也就是现在的E-mail）和利用文件传输协议发送大文本文件，包括数据文件（现在Internet中的FTP），同时也发现了通过把一台计算机模拟成另一台远程计算机的一个终端而使用远程计算机上的资源的方法，这种方法被称为Telnet。所以说，E-mail、FTP和Telnet是Internet上较早出现的重要工具，特别是E-mail目前仍然是Internet上最主要的应用。

1989年，伯纳斯·李为了设计一个供同事交换资料的线上工作空间，提出了一个称为“World Wide Web”的全球超文本项目计划，目的是能够将各自的信息通过超文本传输实现网络共享。一年以后，伯纳斯·李开发出架构起全球资讯网的三大基本技术：http、html、URL。

1991年的新年刚过，伯纳斯·李就把自己开发的全球资讯网放到了网际网络上。于是，一个划时代的奇迹诞生了，这就是今天风靡世界的互联网。

1.1.4　数据中心的兴起

通信、计算机、互联网的先后发明与规模化应用，标志着近代社会人类第三次工业革命“信息革命”的大规模兴起与应用。在通信技术、计算机、网络组成的IT基础设施中，数据中心（Data Center）则成为“集大成者”。数据中心及与之对应的客户端/服务器（Client/Server）模式的出现，对整个IT革命的意义类似猿人直立解放双手，是信息化阶段中从计算机时代跨入信息时代的关键一步。

集中和分散是在计算机、通信与网络技术中至关重要的概念。从第一台计算机发明以来，就是一道永远无法避开的选择题。正如我国古人所云：“天下大势分久必合，合久必分”，在信息革命中一次又一次地演绎。

在如今的信息化时代，数据呈现爆炸式的增长。因此数据中心建设是尤为重要的，数据中心从僵化的结构、低效的管理与运营，向具有数字化、网络化、智能化特征的数据中心转变。从发明计算机到目前网络盛行的横跨70余年的时间大尺度来看，人类社会的计算方式经历了集中主机—分散运算—再次集中的过程，这个过程当然不是简单、往复的过程，具体如下。

1. 初代DC（1945—1971年）数据中心雏形：大型机机房

由于早期计算机主要是由电子管、晶体管组成的，它们的体积非常庞大、耗电量高、成本昂贵，多用于国防军事、科学研究等领域。由于涉及的数据非常敏感，当时价格昂贵的UPS和精密空调也成为必备选项，这时的数据机房倾向于大型机的数据计算，因此也称为数据计算机房。由于计算消耗的资源过大、成本过高，因此计算的各种资源集中也是必然的选择。同时，也诞生了与之配套的第一代的数据机房。UPS/机房精密空调就是在这个时代诞生的。

2. 一代DC（1971—1995年）数据中心开始起步：计算机机房

随着大规模集成电路的迅速发展，计算机除向巨型机方向发展之外，更多地朝着小型机和微型机方向快速演进。1971年年末，世界上第一台微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生，它开创了微型计算机的新时代。在这个时代，计算的形态总体来说是以分散为主，分散与集中并存的。因此，数据机房的形态也就必然是各种小型、中型、大型机房并存的态势，特别是中小型机房得到了爆炸式的发展。

3. 二代DC（1995—2005年）数据中心快速发展：互联网数据中心

1995年，随着互联网的出现，分散在各地的数据资源被有效地整合到一起，为满足数据增长的需求，IDC（Internet Data Center，互联网数据中心）应运而生，它集中收集和处理数据，可以为用户提供主机托管、资源出租、系统维护、流量分析、负载均衡、入侵检测等服务。此时的数据中心IT设备、供电设备、制冷设备开始出现专业化，X86服务器开始逐渐成为主流趋势。

本阶段计算资源再次集中的过程绝不是对第一阶段的简单复制，其有两个典型的特点：一是分散的个体计算资源本身的计算能力急速发展，如摩尔定律和其后的多核技术就是典型的应用；二是个体计算资源被互联网整合。这种整合现在也成了一个关键环节，因此也会不断地演进。顺着上述两条思路看现今的热点：英特尔和AMD的白热化竞争、刀片服务器、互联网宽带、IPv6、虚拟化、云计算等均在上述思路覆盖之中。

4. 三代DC（2005—2017年）数据中心转型升级：云数据中心

随着视频、网游、SNS、电商等互联网应用的推动，以及移动互联网和智能终端设备的普及，每天产生数据的量开始从TB向PB、EB发展。传统数据中心是以设备为中心的，将IT技术与企业业务分离看待。但是，各自独立、数量庞杂的系统常常无法及时响应快速发展的业务需求。而云数据中心的整个IT体系架构，从底层的基础设施、应用开发和运行的平台，到业务软件，甚至支持企业运营的业务流程，均作为一种服务，随时随地按需交付。

5. 四代DC（2017年至未来）数据中心未来：智能数据中心

随着信息的爆炸及云计算、大数据、物联网等的兴起，国内针对数据中心的投资持续增加。在中国，数据中心仍然是刚需。数据中心正朝着规模化、高密度、集约化、绿色化、智能化、自动化的方向发展。在这种趋势下，数据中心的建设、运维的复杂度逐渐增加，传统的数据中心建设和运维模式面临前所未有的挑战。数据中心的建设和运维必须摆脱原来的条条框框，实现从僵化到柔性、从粗放到精细、从主要依赖人工到自动化的全面转变，构建以高弹性、高效率、高可靠、高度智能化为基本特征的智能型数据中心。

在网络基础具备之后，历史又回到了集中的模式上，数据机房在这个阶段呈现了一种新的形态：数据中心及与之对应的Client/Server模式的出现。数据中心的出现，是IT世界从第一个“集中—分布”轮回走向第二个“集中—分布”轮回的标志。

数据中心通过实现统一的数据定义与命名规范、集中的数据环境，从而达到数据共享与利用的目标。其机房建设的理念在发展的里程中也更加成熟和理性，不断地超越原来“机房”的范畴，日益演进为组织内部的支撑平台及对外营运的业务平台。所以说，数据中心及与之对应的Client/Server模式的出现，是信息革命的第二次高潮，为信息革命纵深发展奠定了基础。图1-4所示为计算与数据机房的演进路线示意图。