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数据中心有力支撑数字经济快速发展

【信息来源:【信息时间:2019-08-01  】【字号 】【我要打印】【关闭

导读

随着互联网、云计算、大数据等技术的快速发展,数字经济成为我国经济发展的重要战略。数据中心作为科技创新和技术应用的实体,已成为各行各业信息化发展的关键基础设施,为数字经济发展提供了有力支撑。本文从数据中心产业发展基础、产业创新与技术发展热点、加快数字经济基础设施发展等方面阐述了数据中心作为基础设施的重要性,以及在数字经济发展中的关键作用;总结了产业发展存在的问题,并提出相应的策略建议。


一、引言


当前,数字经济已经成为各国GDP增长的核心动力,充分释放数字经济驱动经济增长的潜能成为各国经济发展的首要任务。数字经济发展聚焦于强化技术创新能力,深化融合创新应用,弥合数字鸿沟,将有力推动消费需求加速释放,促进新兴业态培育壮大,引领传统产业转型升级。当前,数字经济已经成为我国经济发展的重要战略,政府明确提出大力发展数字经济。2017年,习近平总书记在中共中央政治局第二次集体学习时的讲话中指出,要加快发展数字经济,推动实体经济和数字经济融合发展,推动互联网、大数据、人工智能同实体经济深度融合,继续做好信息化和工业化的深度融合。2018年,习近平总书记出席全国网络安全和信息化工作会议,提出要发展数字经济,加快推动数字产业化,依靠信息技术创新驱动,不断催生新产业、新业态、新模式,用新动能推动新发展。


数字经济发展已经成为我国落实国家重大战略的关键力量,对实施供给侧改革、创新驱动发展战略具有重要意义。据中国信息通信研究院统计,2017年我国数字经济总量达到27.2万亿元,同比名义增长超过20.3%,显著高于当年GDP增速,占GDP比重达到32.9%,同比提升2.6个百分点。在人工智能、云计算、大数据、区块链、物联网等信息技术快速发展的背景下,数据中心作为科技创新和技术应用的实体,已成为各行各业信息化发展的关键基础设施,为数字经济发展提供了有力支撑,为我国经济转型升级发挥了重大作用。


二、我国数据中心产业发展基础


从全球产业发展来看,2017年全球数据中心市场规模近465.5亿美元(仅包括数据中心基础设施租赁收入,不包括云服务等收入),比2016年增长10.7%,预计2018年将达到514亿美元(数据来源:中国信息通信研究院)。美国和欧洲地区占据一半以上的市场份额,但增速较缓;而以中国、印度、新加坡为代表的亚洲国家市场份额不大,但增长较快。


从我国数据中心产业发展来看,近年来,数据中心作为其重要基础设施,从规模到数量快速增长,到2017年年底,我国在用数据中心机架总体规模达到166万架,总体数量达到1844个,规划在建数据中心规模107万架,数量463个。2017年IDC市场收入达到650.4亿元左右,2012—2017年复合增长率为32%,持续保持快速增长势头,其中传统IDC业务收入为512.8亿元,占IDC全行业总收入的比重为78.8%,云服务收入137.6亿元,占比21.2%。


(1)从区域来看,全国数据中心布局渐趋合理

国内27个省、自治区、直辖市均建有大型或超大型数据中心,内蒙古、河北、贵州等能源充足、气候条件适宜地区的大型、超大型数据中心数量占比逐年上升,东部一线城市在用数据中心全国占比逐年降低。伴随周边地区数据中心的快速发展,一线城市数据中心紧张问题逐步缓解,如随着张北、廊坊、乌兰察布等周边地区大量新建数据中心的落地投产,承接部分大型互联网公司的应用需求,北京市数据中心应用不再“一柜难求”,数据中心租赁价格也有所降低,上海、广州、深圳也随着周边省市数据中心的建设,承接转移了部分应用需求。


(2)从产业结构来看,IDC服务商呈现多元化

除了电信运营商外,基于大量的产业需求,民营IDC企业运用各自优势快速发展,如万国数据、世纪互联、鹏博士、数据港等公司均已上市;另一方面,众多上市公司如科华恒盛、美利云、沙钢股份、高升控股等,通过兼并收购进入该行业。旧厂房改造成为一线城市数据中心建设新模式。数据中心作为高能耗产业,需要大量电力、水力及空间资源。一线城市电力、水力资源紧张,碳排放、标煤等考核指标严格,新建数据中心数量逐步减少。随着我国产业结构升级、新型城市规划建设,传统制造业企业逐渐迁移出一线大城市,大量老旧工业厂房空置,不少企业将原有建筑改造建设数据中心,充分利用原有电力水力资源,如北京顺义的人民教育出版社印刷厂、上海市的宝钢集团钢厂等。


(3)从能效来看,总体能效水平逐步提升

截至2017年年底,受上架率影响,全国在用超大型数据中心平均运行PUE 1.63;大型数据中心平均1.54,最优水平达到1.2左右。2017年,在建超大型、大型数据中心平均设计PUE分别为1.41、1.48,预计未来几年仍将进一步降低。从绿色技术来看,国内数据中心不断创新绿色节能新应用,多个数据中心获得TGG(绿色网格)与开放数据中心委员会(ODCC)联合认证的5A级绿色数据中心。2015年,百度云计算(阳泉)中心采用整机柜服务器、高压直流+市电直供、机器学习控制系统、高温服务器等技术,实现年均PUE 1.23;2016年,阿里巴巴千岛湖数据中心采用湖水自然冷却系统、太阳能电池板、高压直流等技术,达到年均设计PUE 1.28;2017年,腾讯青浦三联供数据中心采用天然气三联供、离心变频冷机、磁悬浮冷机等技术,实现年均PUE 1.31;2018年,阿里巴巴/张北云联数据中心采用无架空地板弥散送风、全自动化BA系统实现自然冷源最大化等技术,实现年均PUE 1.23。


三、产业创新支撑数字经济快速发展

伴随云计算、大数据、人工智能等信息技术的发展,新一代的信息化技术应用对底层基础设施也提出了更快速、更高效、更节能的要求,数据中心产业不断进行技术创新和探索,正朝着大型化、模块化、绿色化的方向发展,推动技术创新和数字经济的应用与落地。


(1)整机柜服务器、模块化数据中心带动技术应用快速高效部署

天蝎整机柜服务器通过模块化设计、一体化交付、智能化管理,实现整体机柜、集中供电、集中散热、统一管理,可实现TCO(总投入成本)降低10%~20%,部署效率提升20倍,日交付能力提升至1万台,整体能效提升15%,故障率降低40%,支撑大量互联网新技术应用。天蝎整机柜服务器目前完成三代技术演进,1.0和2.0版本实现了服务器供电、散热和系统管理层面标准化、资源池化,在实际应用中大幅提高效率并降低能耗。例如,整机柜大容量存储服务器面向存储业务,单机柜可部署硬盘720块,密度提升50%,单TB功耗1.1W;整机柜ARM64服务器,对比同配置x86服务器,计算性能提升1~2倍,单节点功耗省40W;整机柜GPU服务器,通信带宽提升2~4倍,延时缩小1倍,比传统GPU服务器性能提升30%,功耗降低7%以上。3.0版本将实现对服务器计算、存储和传输资源的解耦和池化,解决云计算、大数据、人工智能等多种应用场景下,服务器部件资源利用不均衡等问题。整机柜服务器的创新应用推动产业快速发展,据统计截至2017年年底,天蝎整机柜服务器累计部署规模约1.5万架,近50万台服务器解决方案,产值达150亿元,节约用户投资10~15亿元,节约用电超2亿度。


模块化数据中心将数据中心的建设由“工地”迁移到“工厂”,通过工厂预制,现场安装可实现40天完成部署,大幅降低建设周期,实现快速灵活响应。通过冷热通道封闭、行间制冷、高压直流、配电架构简化等实现综合节能约26%,理论PUE可达到1.4左右,实现节能降耗,降低成本。据ODCC统计,截至2017年年底,微模块数据中心的部署量已从2013年的300套增长到4500套,相当于5万多个20A机架规模,预模块数据中心完成9100个40A整机柜的部署,相当于1.8万个20A标准机柜,模块化数据中心累计完成约7万个标准机架的部署,容纳服务器能力超过100万台。运行6年来安全稳定,平均PUE下降0.2~0.4,运行成本降低20%~40%,节能降支效果非常明显,对数据中心产业模块化、绿色化具有很强的带动和引领作用。


(2)GPU服务器、数据中心液冷等新技术支撑高性能计算应用落地

随着技术的发展,新应用对计算和存储的需求越来越高,需要更高的计算能力,GPU服务器通过数量众多的计算单元、超长的流水线和简单的控制逻辑,具备高效的图形处理能力和计算能力,有力支撑视频编解码、深度学习、科学计算等多种应用。近年来,各行各业落地的人工智能应用层出不穷,GPU服务器因其高并行计算性能和成熟的软件生态优势,成为现阶段人工智能领域应用最广泛的加速计算解决方案,市场呈现高速发展态势。


在计算能力不断提升的同时,IT设备的功率密度也在不断增加,亟需新型制冷技术提供更高效的数据中心散热能力。液冷技术运用水或矿物油,通过浸没式、冷板式、喷淋式等方式使IT设备快速冷却,大大提高了换热效率。国外IBM、Google等公司已开始大量探索,随着技术的不断成熟,液冷技术在国内逐步落地。除了应用于国家超算中心外,也逐渐出现了商用案例,如位于中科院大气物理研究所的地球数值模拟装置原型系统和位于国家电网电力科学研究院仿真中心的超级计算系统,都采用了曙光集团的液冷服务器。液冷的市场化程度正逐步加强,应用方案也逐渐渗透到互联网、金融、教育、影视等领域,应用场景和环境越来越丰富,如目前已有互联网公司小规模的部署应用浸没式液冷方案。此外,采用液冷技术将大幅减少数据中心制冷系统耗电,降低PUE,提高数据中心能源效率。


(3)智能化监控、管理平台简化基础设施管理,加速企业创新

随着数据量的高速增长,新建数据中心大多以大规模、超大规模为主,大量的设备和复杂的系统为高效管理带来了挑战。智能化的数据中心基础设施管理通过对IT设备和数据中心风火水电基础设施的在线监控、管理,节省了大量维护时间和费用,让企业更加专注于上层业务。在人工智能、云计算的快速发展下,部分管理平台如DMaaS,将基础设施管理与IT设备管理进行集成,运用大数据分析和机器学习等算法可实现有效预测和防止数据中心基础设施发生的事件和故障,缓解数据中心效率低下和容量不足的问题,提高了数据中心运营效率。


智能运维机器人或将替代大量传统人工巡检。随着数据中心单体规模不断攀升,越来越多的基础设施设备需要日常维护和管理,传统做法是人工定期巡视,对于关键设备需有专人24h值班巡检。人工投入大、成本高、效率低、可靠性差是众多数据中心面临的共同问题。智能运维机器人能24h不间断地在数据中心巡逻,收集环境数据的同时,还能实时读取主要设备的异常情况并自动报警,大大提升巡逻的可靠性和规范性,降低劳动强度、提高运营效率、降低运行维护成本。未来通过优化智能运维机器人智能巡检、深度学习的能力,将逐步实现以智能机器人辅助人工巡检甚至替代人工巡检,形成“智能化管理平台+智能机器人+专业工程师”的三道运维安全防线。


四、加快数字经济基础设施发展的策略建议


随着技术创新和产业快速发展,我国已初步形成完整的数据中心产业链条,但多个环节仍存在规模小、服务质量差等问题,不少数据中心仍以粗犷模式发展,如数据中心建设前期缺乏科学合理的规划选址、专业的系统设计等;暖通、电气等基础设施采购中,多数关键设备来自进口,随着智能化在线管理的发展,基础设施的安全隐患成为一大问题;建设过程中,由于管理和技术水平低造成施工质量差、周期长等问题;运营管理中,缺乏精准的监控管理系统,造成电力、空间等资源的浪费等,亟需采取措施完善数据中心产业链各环节,更好地支撑数字经济的发展。


(1)加强政策标准引导和产业信息公开

依托工业和信息化部发布的《全国数据中心应用发展指引》,每年持续更新,将全国数据中心的总体情况进行公布,为用户选择数据中心作参考。加强数据中心选址模型、运维管理等技术规范标准的宣传推广,引导用户科学合理规划建设数据中心。


(2)加大国产设备品牌的培育和支持

设立数据中心基础设施技术研究专项,加大数据中心供配电、制冷设备的研发投入,借助液冷等新技术更迭,持续开展技术产品创新实现弯道超车,提升国产品牌服务能力。


(3)支持国内数据中心服务商走出去

加快推进国内数据中心产业规模化、产业化发展,提升产业效率。借助一带一路、丝绸之路等国家战略,支持国内数据中心服务商推进沿线国家的数据中心建设和服务。依托国内互联网企业全球化发展布局,支持数据中心服务商开展全球化业务服务,增强国际竞争力。


(4)持续加强数据中心人才培养

开展数据中心产学研项目研究与合作,设立数据中心相关专业,加大高校定向人才培养。跟踪调研产业人才需求,借助第三方行业组织和机构,开展数据中心人才培训,切实满足产业实际发展需要。

来源:中国信通院