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数据中心发展概述

发布时间:2021-05-21 15:25:49

  2010年10月10日,国务院办公厅表示,战略性新兴产业是带动未来经济社会发展的重要力量,发展战略性新兴产业已成为世界主要国家抢占新经济和科技发展制高点的重大战略。并明确提出了“物联网、云计算开发及示范应用促进”[1]、“数据中心”作为战略性新兴产业的重要基础设施。本文分阶段回顾了数据中心行业10年的高速发展过程,并展望了数据中心未来的发展趋势。

  1数据中心开发

  2010-2019年,我国IDC产业规模从2011年的170亿韩元达到2020年的1200亿韩元[2]左右,回顾这十年数据中心产业的发展特点,可以分为以下三个阶段:

  1.1高速扩展阶段

  2010-2012年,高速扩张阶段。随着国家对战略性新兴产业的推进和3G规模的商业,数据中心正在获得巨大的投资。在这个阶段,全国大约有18万个机架。根据2010年市长/市场计划,3至5年内可以提供35万个标准机柜,大部分部署在一线城市,每个数据中心平均不到300个机柜,规模较小。此外,大部分数据中心PUE约为2.5,技术和能效较低。一些新数据中心的架子比例低,场地、机架甚至服务器闲置。

  1.2行业指导阶段

  2013-2016年,行业指导阶段。随着国家和地方布局政策及相关标准的公布,产业发展冷静下来,地方政府对数据中心产业定位的认识更加明确,对数据中心产业的引导政策更加明确,数据中心建设企业对市长/市场需求的控制和期望更加理性,数据中心建设和应用相结合,提高数据中心货架率,丰富数据中心的业务服务。同时,利用产业组织的力量,开展整体机柜、微模块等众多新技术开发和创新,使数据中心在技术创新发展上迈出了更加坚实的步伐。(威廉莎士比亚,《北方执行报》(Northern  Exposure))。

  1.3优化开发阶段

  2017-2019年,为了优化开发阶段。国家越来越重视数据中心,数据中心被纳入国家新型工业化产业示范基地,数据中心技术水平大幅提高,多个数据中心园区获得国家数据中心示范基地,在行业内开展应用示范。产业链各方面的企业通过市长/市场竞争后的梯队局面逐渐形成,龙头企业的市场和技术实力突出,加快产业生态的建设和完善。2020年3月,中共中央政治局常务委员会明确提出“加快5G网络、数据中心等新基础设施建设进度”,国家发展改革委员会将数据中心纳入“新基础设施”类别,数据中心受到更多资本偏好。边缘和云数据中心的协作、计算和存储整合、数据中心和网络的协作已成为业界的主要主题。5G作为无线通信平台,融合物联网、数据中心、人工智能、工业互联网等,完成了下一代信息基础设施[3]。

  2020年突如其来的新冠肺炎疫情使更多的教育、办公室、餐厅、医疗保健等网上化,数据中心需求的猛增导致腾讯、阿里巴巴、百度、京东、美团等扩大了数据中心,各大第三方服务企业也加快了部署速度。随着对数据处理、计算、存储和传递的需求和要求不断增加,数据中心作为数据的中心、计算的中心和网络的中心,像“根”一样,支持各种信息通信技术的创新、发展和着陆,大力支持数字经济的加速发展。

  2现象分析

  2.1总体增长率比较快

  作为信息基础设施的数据中心在数字经济快速增长的今天,每年都在迅速增长。CBRE相关报告[4]显示,全球数据中心热点地区的IT容量增长率在14%至40%之间。其中,中国、亚太、欧洲等国家和地区增长率高,美国热点地区增长平稳。亚太地区热点城市的平均IT容量增长率约为40%,预计2019年第一季度新加坡的IT总容量为359.8 MW,2019-2021年将增加177.2MW。同期,中国香港增加了299.5 MW,2019-2021年增加了50 MW。

  欧洲最大的数据中心市场是法兰克福、伦敦、阿姆斯特丹和巴黎。目前,IT总容量为1670 MW,2019年为319 MW,增长了24%,容量近一半,2019年第四季度在线[5]。在美国的数据中心热点地区,2019年IT容量的平均增长率为14.34%,北弗吉尼亚最高40%,纽约最低6%左右[6]。根据工业和信息化部发表的《全国数据中心发展指引》 [7],我国数据中心机架总数从2018年末的226万增加到2019年末的315万,增长了近40%。从全国数据中心热点的角度来看,增长率都超过40%。

  2.2产业效果大

  数据中心对社会、产业的直接或间接好处很大。Copenhagen  Economics报告[8],2007-2018年,谷歌在欧洲投资了69亿欧元,用于建设和运营位于比利时、芬兰、爱尔兰、荷兰和丹麦的数据中心相关基础设施。在此期间,这些投资每年产生7.3亿欧元的GDP(11年总GDP为88亿欧元),平均每年在数据中心相关产业链上创造9600个工作岗位。2010-2016年,Facebook在美国投资42亿美元建设数据中心,为GDP贡献58亿美元,创造了6.1万个工作岗位[9]。2011-2018年,Facebook向丹麦、爱尔兰和瑞典投资50亿欧元,创造了23亿欧元的GDP,每年提供2816个工作岗位[10]。随着新基础设施、网络强国、数字经济等国家政策的影响和新一代信息技术的发展,我国IDC业务收入保持高速增长(见图1)。据中国信息通信研究院统计[11],2019年我国IDC行业市长/市场收入为878亿韩元左右,近3年复合增长率约为26%,预计今后将保持快速增长势头。从社会发展角度看,2018年中国数字经济规模为31.3万亿元人民币[12],到2019年为35.8万亿[13],数据中心等信息基础设施在数字经济体系结构中发挥了重要作用。

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  2.3产力持续上升

  数据中心计算水平、机架大小和使用效率密切相关。数据中心机架大小越大,数据中心能够提供的理论计算能力就越高。数据中心的使用效率越高,表示当前提供的实际计算能力越大。研究显示,截至[14] 2019年底,我国数据中心的最终力量(包括一般产力和高性能产力)为79.74 EFLOPS(FP32)。将通用计算功能与高性能计算功能相结合的全国数据中心的整体计算效果达到18.16 GFLOPS/W(FP32)。随着数据中心整体规模的提高,我国的最终力量必然会更大,但如何在大产力的前提下实现高产效应,是需要业界共同研究的问题。

  3发展趋势

  3.1高速增长

  数据中心作为核心信息基础设施,近年来我国市长/市场规模全面快速增长,远高于世界市场平均增长率。随着新基础设施等相关政策的推进,多个地方政府出台了促进数据中心建设的政策文件,数据中心产业政策环境将持续改善。从产业需求的角度来看,5G、产业互联网、物联网、人工智能等信息技术和应用正在加快发展和部署,数据量呈爆炸式增长,对数据中心的需求不断增加,今后几年我国数据中心产业仍保持高速增长趋势,摩尔定律的减速有望进一步提高数据中心的增长速度。2021年我国IDI

  3.2优质生态

  随着通信运营商及第三方服务企业的固有库存市场进入新服务企业重叠产生的增量市场,多方势力竞争日趋激烈。激烈的竞争加速了数据中心的量化、透明的生态系统建设。各方考虑到自己的优势和特点等多种因素,用差别化战略应对激烈的竞争。

  运营商通过网络核心优势,加快数据中心、网络融合的发展,部署中国电信发布“2 431 X”数据中心布局模型等边缘节点,充分利用各省用户附近的数据中心资源,构建边缘数据中心,满足低延迟业务需求。中国联通将公布MEC规模商用网络,今后在全国完成数千个边缘节点的建设,加快边缘数据中心的建设和着陆速度,支持5G等核心技术和应用。为了加强服务优势,第三方服务提供企业不断加强运营管理能力和客户应对能力的提高,2020年万国数据三个数据中心获得“数据中心绿色等级评价”最高水平5A等级,今后将启动更多的数据中心绿色升级计划。探索可再生能源应用,进一步优化数据中心能效,降低运营成本。世纪互联除了现有的数据中心业务外,云平台建设和运营、网络互操作性等方面的业务和产品也越来越多样化,以满足客户的各种业务需求。

  3.3技术革新

  随着新一代信息技术的迅速发展,数据中心作为计算、存储和传输大量数据的实体,逐渐转变为复杂的集聚地,成为资源密集型、资本密集型、技术密集型产业。数据中心摆脱了现有机房模式的桎梏,技术革新浪潮加快,正在转变为技术出口商。(威廉莎士比亚、温斯顿、数据中心、数据中心、数据中心、数据中心、数据中心、数据中心、数据中心、数据中心)。

  从技术角度来看,云计算等上层技术对数据中心的IT设备、网络等提出了更高的要求。蝎子整个机柜服务器、OTII边缘服务器、无损网络、智能卡、可编程网络等登场,成为技术新热点、研发新方向。

  从基础设施的角度来看,数据中心是“风、火、水、电”支持设施,信通技术设备的演进和革新、基础设施加速变化、水冷、巴拿马电力、组装等新技术、新产品已部分应用于大型互联网企业数据中心。

  数据中心将成为新技术、新生态开发、未来技术创新下一次浪潮的高点,充分反映新基础设施的技术内涵,支持更好的上层应用开发,整合数字经济基础。

  3.4低功耗高效率

  根据国家对碳峰和碳中和的要求,能源消耗高的数据中心承担着非常重要的责任,低碳效率成为数据中心发展的重要方向。

  (1)使用新技术会提高数据中心的能源使用效率。随着间接蒸发冷却、水冷等新技术的成熟和部署,数据中心PUE越来越低[15]。阿里巴巴人和项目以接近1的PUE价值评价数据中心绿色等级AAAAA,证实了数据中心高性能趋势[16]。

  (2)除基础设施外,智能监控和管理对数据中心的高性能运营也至关重要。数据中心的设备数量、种类、监控系统也多种多样。缺乏集中的综合管理,运营和维护工作繁重,无法保证数据中心的稳定运行。与此同时,不断增长的能源成本和计算要求给数据中心运营带来了巨大压力,如何提高数据中心的运营效率和减少数据中心的运营成本是当前亟待解决的问题[17]。云计算等新技术将数据中心资源汇集在一起,大大提高了服务器利用率。报告显示,美国实施的数据中心优化计划(DCOI)在2019财年实现了102个数据中心关闭、184个关闭计划、2.45亿美元节约[18]等效果。

  3.5边缘云协作

  4G在移动互联网应用、短视频、高清电视、在线教育、电子商务等业务增长迅速,为云数据中心提供了巨大的流量。5G预测,边缘计算“约10%的企业生成数据是在现有的集中数据中心或云外部创建和处理的”。Gartner预测:“到2025年,这个数字将达到75%。”由于分散、高密度、低延迟和安全[20],边缘计算将为5G带来巨大支持,未来5G边缘的市长/市场空间将充满想象。

  对于云数据中心,基础架构的技术和产品相对成熟。从电源到冷却、服务器、现有部署、模块化部署,均进行了非常高的优化。对于边缘数据中心,是否采用与云数据中心相同的技术路径尚未讨论[21]。边缘数据中心的构建、运营和维护必须具有独特的特性。今后,“边缘云”将成为数据中心布局的必然趋势。

  3.8 AI能力

  AI应用程序需要很多GPU加速计算实现。同时,AI可以通过数据中心的集成管理支持数据中心的运输和故障预测等。在数据中心基础设施级别,可以收集和分析监测点的温度和湿度及气流模型,自动调整冷却和配电设备的输出,从而更有效地利用能源。通过基于AI的数据分析和挖掘,可以提前预测服务器、交换机和SSD故障,从而降低数据中心停机的风险。AI还可以自动运行和维护数据中心,保持无人值守,并提高数据中心的安全水平。谷歌已经在2016年将DeepMind的机器学习应用到数据中心,将用于冷却的能源减少了40% [26]。AI在数据中心的各个方面都表现出了巨大的潜力。今后,AI将主动支持灾难恢复,主导数据中心的运营和维护服务。因此,数据中心和第三方服务企业需要利用AI来跟上新的技术趋势,获得竞争优势。

  4结束语

  2010-2020年是我国数据中心产业高速发展的十年。在政府、产业组织、产业界的共同努力下,各种成果层出不穷。随着碳峰和碳中和化的提出,能源消费高的数据中心的绿色化将受到更多关注。今后,低消费效率、变云协作、数字网络协作、AI能力等将成为数据中心发展的重要趋势,需要业界进一步努力和探索,共同推动数据中心产业健康发展。



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