新型資料中心的建設及發展啟示

　　隨著雲業務的發展，運營商和企業的雲服務形態也在不斷變化，資料中心發展趨勢應是建設高效節能與運營成本合理的資料中心，支援企業或機構業務的持續發展，滿足對業務的全生命週期管理需求：高技術、高能效、高算力、高安全、綠色低碳、管理自動化等成為新一代資料中心建設的關注點。

　　 發展趨勢

　　近年來，國家高度重視資料中心產業的發展，“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要中明確提出要“加快構建全國一體化大資料中心體系，強化算力統籌智慧排程，建設若干國家樞紐節點和大資料中心叢集，建設E級和10E級超級計算中心”。工業和資訊化部、國家發展和改革委員會等先後出臺《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》等重要政策檔案，有效規範了我國資料中心產業發展。當前，我國資料中心產業的發展步入新階段，資料中心規模穩步提升，低碳高質、協同發展的格局正在逐步形成。

　　 資料中心的轉型

　　資料中心是軟硬體資源的集合，包括各類主機、儲存、網路、裝置和中介軟體、資料庫等平臺軟體，提供了動態供應資源的能力，是企業級IT基礎設施嶄新的應用形式，在雲端計算環境下是推動基礎架構轉型的重要推手之一，對於加強資源管控、實現成本領先具有重要意義。

　　資料中心的總體建設目標是構建具備柔性、彈性特徵的IT基礎設施架構，降低IT總擁有成本，提升業務響應能力，增強業務可用性。

　　新型資料中心是產業未來發展方向，“四高三協同”內涵不斷豐富。2021年7月，工信部發布《新型資料中心發展三年行動計劃(2021-2023年)》，明確提出了新型資料中心發展方向及路徑。行動計劃聚焦高技術、高算力、高能效和高安全的四高特徵，以及數雲協同、雲邊協同、數網協同的協同要求，引導我國資料中心高質量發展、同時，行動計劃也在佈局、網路、算力、產業鏈、綠色低碳及安全等方面，對新型資料中心建設作出全面指引。

　　 新型資料中心建設

　　在數字化技術日益普及的今天，計算力成為核心生產力，資料中心隨之成為數字化時代的“新基建”。今年，我國加快5G、資料中心等新型基礎設施建設進度，加上激增的線上辦公、娛樂和音視訊通話需求，助推了資料中心建設的熱度。新型資料中心的建設有以下幾個特點：

　　1、高技術。通過自主研發、深化協同，提升技術能力。

　　從基礎設施角度看，資料中心是由“風火水電”構成的建築，早期資料中心建設主要參考建築、電力、製冷、通訊等行業的基建經驗，並未專門針對資料中心環境進行創新優化。隨著資料中心節能降碳、降本增效、資料安全等要求的不斷提升，液冷、蓄冷、儲能、高壓直流、預製模組式建設、高密度伺服器、備份一體機等新技術開始應用於資料中心的建設運營中，以技術促進資料中心基礎設施變革的趨勢不斷增強。

　　從IT裝置角度看，雲端計算技術的應用使得資料中心虛擬化、容器化程度不斷提高，資料中心與雲平臺、網路、安全及運營之間的技術聯接日益緊密，智慧晶片、定製化伺服器、分散式儲存、SDN、態勢感知、混沌工程、智慧運維等IT技術的應用，有效地提升了資料中心服務能力。

　　可以預見，在未來發展過程中，基礎設施及IT技術的創新將不斷湧現，資料中心技術內涵也將變得更加豐富。我國資料中心產業將逐步增強對新技術的應用，利用新技術加速實現節能減排，提升算力服務水平，進一步賦能產業發展。

　　2、高算力。通過集約供給、高效排程，提升算力算效。

　　龐大的資料洪流無時無刻不在產生。例如，據聯合國數字經濟報告，30年來全球IP的每秒流量增加了1.3億倍，全球資料量在2020年達到47ZB，2035年將增加到2142ZB，而且50%的資料是最近這兩年產生。海量資料對算力的需求也達到了前所未有的高度和強度，算力成為支撐數字經濟持續縱深發展的重要動力。

　　從資料中心產業鏈來看，先進技術突破是整體算力提升的重要抓手。各種伺服器和網路裝置晶片，如 CPU、FPGA、AI 加速晶片、GPU 等，通過整合多核 CPU、高密度互聯 I/O 介面以及大容量高效能儲存，以保證高算力、高穩定性以及儘量低的功耗要求等被同時滿足，可以說底層關鍵技術的創新突破、網路裝置的升級和調整，可以明顯提高虛擬網路的傳輸效率，為整體算力規模提升提供源頭活水，從而為數字經濟高質量發展提供不竭動力。

　　另一方面推進數網協同，將促使算力資源排程的優化。數網協同能夠實現計算、儲存、網路等資源在“雲、邊、端”靈活排程，將不同算力需求的業務應用分發到“雲、邊、端”的算力節點。東部地區的資料資源輸送到西部地區的資料中心，需要依託網路進行算力資源排程和資料要素流通，數網協同機制的建立則能夠打通供需，優化網路途徑，提升跨區域資料排程能力。

　　專家們預測，未來5—10年，新型資料中心將在重點行業、重點地區大規模佈局，成為推動社會經濟數智化轉型的核心基礎設施。

　　3、高能效。通過綠色管理、低碳發展，提升能效水平。

　　資料中心是資訊基礎設施中的耗能大戶。據統計，截至2020年底我國資料中心耗電量佔全社會用電量的1%左右，平均PUE為1.6~1.7，總體能效與國際先進水平相比仍有差距，可再生能源利用率低。按照未來資料中心機架數量每年30%的增速，預計到“十四五”末，資料中心用電量在全社會用電量的佔比將超過3%。這對資料中心的運營以及環境的保護帶來巨大挑戰，提高資料中心能效，不僅是企業降本增效的重要手段，也是實現碳中和目標的重要路徑。

　　在政策層面，將持續推進節能改造並促進可再生能源的使用。

　　一是提高新建資料中心的能效標準。2020年底四部委聯合下發的《關於加快構建全國一體化大資料中心協同創新體系的指導意見》明確要求，2025年全國大型、超大型資料中心PUE降低到1.3以下。

　　二是完善資料中心能效標準體系和監測體系。2021年5月釋出的《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》提出，要完善資料中心綜合節能評價標準體系，不僅包括傳統的電能使用效率標準，還包括算力使用效率和可再生能源利用率等指標，從更多維度促進資料中心能效的提高。目前，一些地方已開始推進資料中心實時能耗監測體系。

　　三是推進對存量資料中心的關停改造。《北京市資料中心統籌發展實施方案（2021—2023）》已明確提出，要按照“四個一批”的總體思路推進資料中心的存量優化和新增前瞻佈局。

　　四是通過完善機制促進可再生能源的使用，如擴大可再生能源市場交易範圍、支援配套可再生能源電站等。

　　在技術層面，綠色低碳的新技術將逐步擴大使用範圍。

　　在IT裝置方面，雲端計算等技術將資料中心資源池化、虛擬化，大幅提高相同能耗水平下伺服器的利用率。

　　在製冷方面，間接蒸發冷卻、液冷等新技術已逐漸成熟，可根據需要在資料中心進行大規模部署。供配電系統方面，模組化UPS、高壓直流供電、市電直供等技術的有效應用，將降低供配電系統的電能損耗。此外，通過人工智慧技術優化運營管控，正在成為降低資料中心能耗的重要途徑。

　　在基礎設施層面，基於歷史資料，通過神經網路演算法，採集和分析資料中心溫度、溼度等各項資料，自動優化調節制冷系統、供配電系統等，可進一步降低PUE，突破傳統節能“天花板”。

　　4、高安全。通過安全屏障、可靠建設，提升安全能力。

　　隨著數字化轉型和集約化、統一化建設的不斷推進，業務和資料正從分散部署走向大集中，資料中心大幅促進了企業雲業務的發展。但與此同時，隨著資料和資訊保護的要求不斷提高，也對資料中心的安全提出了更高的要求。

　　從資料中心安全方面來考慮，安全就是若干個小項：攻擊保護、升級備份、找BUG/修復BUG、指令碼工具、資料安全、服務巡檢等專案，其中每一項拿出來其實都包含很多的內容。比如說到攻擊與保護，這個主要指的是防止外來的異常入侵者對資料中心發起的惡意和無意攻擊，惡意攻擊就是有人故意的使用各種攻擊方法，進入到資料中心內部，將重要的資料竊取或者破壞，達到其不可告人的目的。也有的是無意的攻擊，因為整個資料中心是要與外界保持互聯互通的，執行是動態的，變化的，不可避免會有一些異常流量攻擊資料中心，有時甚至來自於資料中心內部，比如某些伺服器中毒，或者硬體故障，構造出了環路，異常流量等網路故障，這些都會影響到資料中心的執行，所以如何做好資料中心的攻擊與保護是一個很大的題目，這並不是在資料中心裡部署幾臺安全裝置就能解決的，需要對整個資料中心進行全面的統一規劃，並有針對性地部署一些安全防護措施，而且隨著各種黑客技術的提升，安全防護措施也要不斷提升，這是一個不斷學習與完善的過程，只要資料中心還在執行，這個完善就不會停止。

　　基於以上分析，隨著越來越多的資料和業務應用集中在資料中心，建設一套“以保護業務為目標，以安全合規為基礎”的安全體系至關重要，持續風險監控和主動響應閉環，通過安全屏障、可靠建設，不斷提升安全能力。

　　5、一體化協同建設。

　　2021年5 月 24 日，國家發改委等四部門聯合釋出《全國一體化大資料中心協同創新體系算力樞紐實施方案》，其中提到要加強資料中心統籌規劃和規範管理，開展資料中心、網路、土地、用能、水、電等方面的政策協同，促進全國範圍資料中心建設提速。通過一體化資料中心協同建設，可實現網路、算力排程、產業鏈、資料要素治理等各方面資源協同，強化東西部跨域統籌發展。按照全國一體化大資料中心體系佈局，8 個國家算力樞紐節點將作為我國算力網路的骨幹連線點，發展資料中心叢集，開展資料中心與網路、雲端計算、大資料之間的協同建設，並作為國家“東數西算”工程的戰略支點，推動算力資源有序向西轉移，促進解決東西部算力供需失衡問題。

　　 新型資料中心發展啟示

　　在數字經濟時代，隨著雲端計算、人工智慧、區塊鏈等新一代數字技術應用的廣泛普及，資料中心的地位正在從資訊基礎設施的邊緣邁向核心，併成為承載和牽動技術革新的重要底座。未來3~5年，仍將是資料中心的高速發展期。

　　新型資料中心建設將大大提高數字基礎設施建設的質量，滿足數字化要求，提高數字經濟運營質量和效率，全面支援數字經濟和數字化的協調發展。新型資料中心建設是在中國大資料中心建設的基礎上，數字基礎設施建設的重大舉措，這是5G通訊基礎設施建設大規模投入和應用以來對大資料中心建設的巨大推動，是數字基礎設施建設和發展的必然要求，也是數字產業化、產業數字化、數字化治理和資料價值化的必然要求。