數據中心未來將向“四高”演進

  　建設新型基礎設施已成為國家戰略。作為承載存儲、傳輸、算力需求的基礎平臺，以及支撐人工智能、云計算、區塊鏈等新一代數字技術應用的物理底座，數據中心成(cheng)為新型基礎設施建設的重(zhong)要內(nei)容。

　　隨著相關政策的持續加碼和數字經濟的加速發展，數據中心迎來前所未有的發展機遇。未來3~5年，中國數據中心將呈現“高集聚、高算力、高能效、高技術” 的“四高”發展(zhan)趨勢。

　　高集聚

　　目前，業界普遍認同未來數據中心(xin)布(bu)局(ju)會越來越呈現出“熱數據集(ji)聚在一(yi)線(xian)城市及周邊(bian)地(di)區，冷數據集(ji)聚于西部(bu)資源富足地(di)區”的格局(ju)。推動(dong)這種(zhong)“啞(ya)鈴式”集(ji)聚發展格局(ju)產生(sheng)的主(zhu)要因素有(you)二。

　　一(yi)是市(shi)場(chang)的力量。以“北(bei)上廣深”為(wei)代表的一(yi)線(xian)(xian)城市(shi)，匯(hui)聚多數(shu)云計算、互聯網(wang)(wang)、金(jin)融(rong)等(deng)業(ye)(ye)務(wu)流量，而這些業(ye)(ye)務(wu)中(zhong)的移(yi)動支(zhi)付、網(wang)(wang)絡交(jiao)易、網(wang)(wang)絡游(you)戲、金(jin)融(rong)結算、數(shu)據熱備份、虛機遷(qian)移(yi)等(deng)都對(dui)時延(yan)有較(jiao)高要(yao)求，因此數(shu)據中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)的主要(yao)客戶(互聯網(wang)(wang)公司、云計算廠商、金(jin)融(rong)公司等(deng))愿意支(zhi)付高溢價將自己的數(shu)據存放于(yu)(yu)一(yi)線(xian)(xian)城市(shi)的數(shu)據中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)。但隨著一(yi)線(xian)(xian)城市(shi)用地(di)、用電(dian)資源(yuan)和能耗指標的緊張，大型互聯網(wang)(wang)公司、第(di)三方數(shu)據中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)企業(ye)(ye)逐漸(jian)布局一(yi)線(xian)(xian)城市(shi)周邊地(di)區(qu)(qu)，形成服務(wu)于(yu)(yu)核心(xin)(xin)(xin)(xin)城市(shi)的區(qu)(qu)域性數(shu)據中(zhong)心(xin)(xin)(xin)(xin)集(ji)群。

　　同(tong)時，近年(nian)來(lai)在國家和地方的(de)一些政策引(yin)導下，企業出于經(jing)濟(ji)性因(yin)素的(de)考量，也越來(lai)越多(duo)地將數據中(zhong)(zhong)心落戶于電力資(zi)源供給(gei)充足(zu)、氣候適(shi)宜的(de)中(zhong)(zhong)西部地區，低成本地滿足(zu)其災備需求。

　　二是(shi)政策(ce)的(de)推(tui)動(dong)(dong)。當(dang)前(qian)我國已進入數(shu)(shu)字經濟(ji)(ji)快速(su)發展的(de)階段，數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心是(shi)支撐數(shu)(shu)字經濟(ji)(ji)發展的(de)重(zhong)要(yao)物(wu)理底(di)座。通(tong)過協(xie)調數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心的(de)布局(ju)來推(tui)動(dong)(dong)數(shu)(shu)據要(yao)素在東(dong)、中(zhong)(zhong)(zhong)、西(xi)(xi)部的(de)跨域流(liu)通(tong)，帶(dai)動(dong)(dong)一大批東(dong)部沿海的(de)互聯(lian)網企(qi)業(ye)(ye)、ICT企(qi)業(ye)(ye)將(jiang)自身產業(ye)(ye)鏈環節(jie)延伸(shen)到西(xi)(xi)部地區，幫(bang)助中(zhong)(zhong)(zhong)西(xi)(xi)部地區發展數(shu)(shu)字經濟(ji)(ji)、實(shi)現(xian)產業(ye)(ye)升級，是(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)央政策(ce)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)西(xi)(xi)部地方政策(ce)支持的(de)重(zhong)要(yao)方向。

　　市場(chang)和政(zheng)策兩方面的(de)(de)力量將推動我國數據中(zhong)心逐(zhu)步(bu)進入(ru)集群化、規模化發展階段。當然，從長期(qi)來看，能否實現上述集聚發展格局(ju)，仍需(xu)(xu)看政(zheng)策的(de)(de)實際落地(di)情(qing)況以及市場(chang)需(xu)(xu)求的(de)(de)發展情(qing)況。

　　高算力

　　當前，隨著人工智能應用場(chang)景的逐漸落地以(yi)及(ji)各行業智能化轉(zhuan)型步伐的加(jia)快，全社會對數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)心的計(ji)算(suan)和存(cun)儲能力(li)提出了更高要求。順(shun)應這一(yi)趨勢，未(wei)來數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)心會逐漸向更高算(suan)力(li)、更高算(suan)效演進。

　　一是單體數據中心的規模和密度仍將逐步提高。在單體數據中心堆集更多的服務器一直是擴充算力的重要方式。近年來，集約化、大型化數據中心加快發展。截至2019年年底，我國在用數據中心機架總規模達到314.5萬架，其中超大型數據中心機架規模約117.9萬架，大型數據中心機架規模約119.4萬架，同比規模增速為41.7%。大型數據中心增加了機柜和服務器的密度與數(shu)量(liang)，推動數(shu)據中心布局、供電、功耗、制冷、網(wang)絡(luo)和運(yun)維管理(li)等各方面(mian)技術的持(chi)續創新突破。

　　二是異(yi)構算(suan)(suan)力(li)(li)充分融合。算(suan)(suan)力(li)(li)是人(ren)工智能應(ying)(ying)用(yong)的(de)基(ji)礎(chu)，傳統數(shu)(shu)據中心(xin)(xin)僅依靠CPU通用(yong)服務器已無(wu)法滿足機器學(xue)習、無(wu)人(ren)駕駛、工業仿真(zhen)、人(ren)工智能模型訓練等(deng)(deng)新興應(ying)(ying)用(yong)場景所需的(de)算(suan)(suan)力(li)(li)。除在數(shu)(shu)據中心(xin)(xin)部署(shu)更多48核(he)或64核(he)等(deng)(deng)高(gao)核(he)心(xin)(xin)CPU來(lai)應(ying)(ying)對激增(zeng)的(de)算(suan)(suan)力(li)(li)需求外，引入GPU、FPGA、ASIC等(deng)(deng)異(yi)構算(suan)(suan)力(li)(li)來(lai)承擔新算(suan)(suan)力(li)(li)需求已成為必然趨勢。適應(ying)(ying)異(yi)構算(suan)(suan)力(li)(li)融合，相關的(de)算(suan)(suan)力(li)(li)虛擬化調(diao)度、面向AI調(diao)度的(de)數(shu)(shu)據中心(xin)(xin)網絡、AI及大數(shu)(shu)據混合計算(suan)(suan)加速等(deng)(deng)技術均在快速發展，以在數(shu)(shu)據中心(xin)(xin)基(ji)礎(chu)上，有效(xiao)實現高(gao)性(xing)能算(suan)(suan)力(li)(li)的(de)高(gao)效(xiao)利用(yong)和靈活共享分配。

　　此外為了實(shi)現更高算效，加快(kuai)計算、存(cun)儲(chu)、網絡的(de)(de)深度(du)融合，采用更高制(zhi)程工(gong)藝的(de)(de)芯片，提高數據中心IT設(she)施(shi)的(de)(de)虛擬化水平(ping)等，都將成(cheng)為數據中心的(de)(de)演進方向。

　　高能效

　　數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)是信(xin)息基礎設施中(zhong)(zhong)的(de)耗能(neng)大(da)戶。據(ju)(ju)統計，截至2020年底我國數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)耗電量(liang)約占全(quan)社會用(yong)電量(liang)的(de)1%左右，平(ping)均(jun)PUE為1.6~1.7，總體能(neng)效(xiao)與(yu)國際(ji)先進水平(ping)相比仍有差(cha)距(ju)，可再(zai)生能(neng)源利用(yong)率低。按照(zhao)未來數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)機架數量(liang)每年30%的(de)增速，預計到(dao)“十四五”末，數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)用(yong)電量(liang)在全(quan)社會用(yong)電量(liang)的(de)占比將超(chao)過3%。這對數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)運營以及(ji)環境的(de)保護(hu)帶來巨大(da)挑戰。提高數據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)能(neng)效(xiao)，不僅(jin)是企業(ye)降本(ben)增效(xiao)的(de)重(zhong)要手段，也是實現(xian)碳(tan)中(zhong)(zhong)和目標的(de)重(zhong)要路徑。

　　在政策層面，將持續推進節能改造并(bing)促進可(ke)再生能源(yuan)的(de)使用。一(yi)是提高新(xin)建(jian)數據(ju)中(zhong)(zhong)心的(de)能效標(biao)準。2020年底四部委聯合(he)下發的(de)《關于加快構建(jian)全國一(yi)體化(hua)大(da)數據(ju)中(zhong)(zhong)心協同創(chuang)新(xin)體系(xi)的(de)指導意見》明確(que)要(yao)求，2025年全國大(da)型(xing)(xing)、超大(da)型(xing)(xing)數據(ju)中(zhong)(zhong)心PUE降(jiang)低(di)到1.3以(yi)下。

　　二是完(wan)善數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心能(neng)效(xiao)(xiao)標準體(ti)系(xi)和監測(ce)體(ti)系(xi)。2021年5月發布的《全(quan)國一體(ti)化大數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心協同創(chuang)新體(ti)系(xi)算(suan)力(li)樞紐實施方案》提(ti)(ti)出，要完(wan)善數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心綜合節(jie)能(neng)評價標準體(ti)系(xi)，不僅包括傳(chuan)統的電能(neng)使(shi)用效(xiao)(xiao)率標準，還包括算(suan)力(li)使(shi)用效(xiao)(xiao)率和可再生能(neng)源利(li)用率等(deng)指標，從更多維度促(cu)進(jin)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心能(neng)效(xiao)(xiao)的提(ti)(ti)高。目(mu)前(qian)，一些(xie)地方已(yi)開(kai)始推進(jin)數(shu)據(ju)(ju)中(zhong)(zhong)心實時能(neng)耗監測(ce)體(ti)系(xi)。

　　三是推(tui)進對存量數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)關停(ting)改(gai)造(zao)。作為全球(qiu)數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)大國(guo)，美國(guo)政府推(tui)出(chu)數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)整(zheng)合計劃(hua)和優(you)化(hua)計劃(hua)，關閉了一批低效老(lao)舊的(de)(de)數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)。中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)政府倡導類(lei)似的(de)(de)做(zuo)法。《北京市數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)統籌(chou)發展實(shi)施方案(2021—2023)》已明確提出(chu)，要(yao)按照“四個一批”的(de)(de)總體思路推(tui)進數(shu)據中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)存量優(you)化(hua)和新增前瞻布局。

　　四是通過(guo)完善機制(zhi)促進可(ke)再(zai)生能(neng)源的使用，如(ru)擴(kuo)大可(ke)再(zai)生能(neng)源市場交易范圍、支持配(pei)套可(ke)再(zai)生能(neng)源電站等(deng)。

　　在(zai)技術層面，綠色低(di)碳(tan)的新技術將逐步(bu)擴大使用范圍。在(zai)基礎(chu)設(she)施層面，基于(yu)歷史數(shu)據，通過神經網絡算法，采(cai)集和分析(xi)數(shu)據中心溫(wen)度、濕度等各項數(shu)據，自動優化調(diao)節制(zhi)冷(leng)系(xi)統(tong)(tong)、供配電系(xi)統(tong)(tong)等，可進一步(bu)降低(di)PUE，突破傳統(tong)(tong)節能“天花板”。

　　高技術

　　數據中心(xin)傳(chuan)統上主要(yao)向市場提供機柜、帶寬租用等基(ji)礎資源(yuan)服務，其(qi)運營者競爭的(de)核(he)心(xin)是土地、電力、能(neng)耗、帶寬等資源(yuan)的(de)獲取以及(ji)基(ji)礎設(she)施的(de)維護能(neng)力。近年(nian)來隨著行業(ye)數字化轉型的(de)加速，特別是新冠肺炎疫情后，越來越多的(de)企業(ye)客戶向云端遷(qian)移，再疊(die)加AI技(ji)術的(de)廣泛應用，對數據中心(xin)帶來顯著影響。

　　一(yi)是數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)技(ji)術(shu)成為創新的(de)焦點。首先，在(zai)數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)內(nei)部網(wang)絡(luo)(luo)(luo)方面，在(zai)云計算(suan)、AI發展的(de)推動下(xia)，以在(zai)線搜(sou)索(suo)、并行計算(suan)為代表的(de)業務(wu)(wu)迅速(su)起量(liang)，需(xu)要(yao)數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)內(nei)大量(liang)的(de)分布(bu)式計算(suan)集群支持，導致數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)內(nei)部東西流量(liang)需(xu)求(qiu)快速(su)增長。解決數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)在(zai)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)方面的(de)瓶(ping)頸，保證數據(ju)在(zai)服(fu)務(wu)(wu)器之間能(neng)夠更快、更高效地傳輸，將逐漸成為提高數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)性能(neng)的(de)關(guan)鍵所在(zai)。在(zai)這(zhe)一(yi)趨(qu)勢下(xia)，無損網(wang)絡(luo)(luo)(luo)、智能(neng)網(wang)卡、可編程(cheng)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)等(deng)新技(ji)術(shu)應運(yun)而生，成為技(ji)術(shu)研發的(de)新熱點、新方向。

　　其次，在數(shu)(shu)據中心網間互聯方(fang)面(mian)，由于大多數(shu)(shu)企業采用公有(you)云(yun)和(he)私有(you)云(yun)混用的形式，因此降低不(bu)同云(yun)連接(jie)時(shi)的網絡時(shi)延是技術(shu)難點(dian)之一。

　　從云計算IaaS層服務來說，目前網(wang)(wang)絡(luo)(luo)的(de)虛擬化技術相(xiang)對較為滯后，同時要(yao)考(kao)慮東西向流量的(de)安全(quan)防護問題(ti)，對多(duo)數據中(zhong)心網(wang)(wang)絡(luo)(luo)互聯技術要(yao)求更高。這在很大程(cheng)度上也將推進我國互聯網(wang)(wang)骨干網(wang)(wang)架構的(de)變革(ge)。

　　二(er)是(shi)智能(neng)化管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)成為(wei)重要發(fa)展(zhan)方向。隨著大(da)(da)型、超大(da)(da)型數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)占比(bi)的增(zeng)加，海量的設備和(he)(he)復雜的系(xi)統為(wei)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的高效(xiao)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)帶來(lai)了巨大(da)(da)挑戰(zhan)。建設數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)基(ji)礎設施(shi)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)系(xi)統(Data Center Infrastructure Management，DCIM)，對(dui)數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)關(guan)鍵設備進行(xing)集(ji)(ji)中(zhong)監控和(he)(he)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)，并在此基(ji)礎上利用人(ren)工智能(neng)和(he)(he)大(da)(da)數(shu)據(ju)技術，提高數(shu)據(ju)采集(ji)(ji)的實時性(xing)、準確性(xing)，研(yan)究(jiu)訓練(lian)節能(neng)優化、設備預警、故(gu)障預測等(deng)數(shu)據(ju)模型，從而提升(sheng)運維(wei)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)的自(zi)動化和(he)(he)智能(neng)化水平。同(tong)時，AI配合(he)自(zi)動化巡(xun)檢機器(qi)人(ren)，可以實現(xian)無人(ren)值守，進一步提高數(shu)據(ju)中(zhong)心(xin)的運維(wei)效(xiao)率和(he)(he)安全等(deng)級。

　　此外，上(shang)層ICT設備的演進創(chuang)新(xin)，將持續倒(dao)逼數據中(zhong)心基礎(chu)設施技術加快變革，例如(ru)推動預(yu)制(zhi)化技術加快向縱(zong)深發展，供配電系統和制(zhi)冷系統持續優化等，以(yi)適應新(xin)的業務(wu)趨勢(shi)。

　　數據中心(xin)運(yun)營者的競爭(zheng)將不再僅(jin)局(ju)限(xian)于資(zi)源獲取(qu)能力，技術創新能力和(he)應用(yong)新技術的能力將逐漸(jian)成為(wei)新的核(he)心(xin)競爭(zheng)力。

　　在數(shu)字經濟時代，隨著云(yun)計算、人工智(zhi)能、區(qu)塊鏈等新一代數(shu)字技(ji)術(shu)應用(yong)的(de)(de)(de)廣泛(fan)普及，數(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)地位正在從信(xin)息(xi)基(ji)礎設施(shi)的(de)(de)(de)邊緣邁向核心(xin)，并成(cheng)為承載(zai)和(he)牽動(dong)技(ji)術(shu)革新的(de)(de)(de)重要底座。未來(lai)3~5年(nian)，仍(reng)將是數(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)高(gao)速發(fa)展(zhan)期。產業必(bi)須按(an)照經濟社會發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)要求，明確數(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)趨勢(shi)，共同(tong)推動(dong)數(shu)據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)高(gao)質量(liang)發(fa)展(zhan)。