通讯世界网消息(CWW)2018年国度提出了新型基础设施建设(“新基建”)，并将其列入了2019年政府事情陈诉；2020年4月，中央明确“新基建”范围，包括5G建设、大数据中心、人工智能等七大领域，受到业界的普遍存眷。尤其在新冠肺炎疫情期间，线上办公、远程集会、远程医疗需求再次发作性涌现，业务上云迎来新的发展期。
在信息技能快速发展的配景下，数据中心作为各行各业的信息基础设施，为数字经济转型提供了紧张支持，也是未来云网融合发展的战略性基础资源，是决定移动、宽带用户体验的内容资源和云计算、大数据等新兴业务的基础承载设施，进而数据中心的规划结构将成为行业存眷的重点。同时，资本市场也对“新基建”跃跃欲试，有助于数据中心实现范围建设。
海内数据中心的发展履历了由运营商主导的以通讯机楼为主的分散、小范围化发展阶段，逐步向市场驱动的范围化、尺度化、高密度、绿色节能偏向发展。只管海内数据中心发展有一定的基础，但数据中心整体结构仍然存在东部资源紧张、西部资源空闲等问题，如安在现有数据中心结构的基础上进一步优化结构、提升效益、精准投入，以应对未来新兴业务发展需求是大数据中心发展演进的要害环节。
大数据中心结构驱动力
5G与云计算、IoT、AI、边沿计算等新兴技能的互促发展，使大数据中心成为未来焦点的信息基础设施载体可提供强有力和遍及的基础设施保障。算力、数据存储量以及PUE能效等问题都对数据中心结构提出了新的要求，超大型和大中型数据中心折务接纳远端部署，降低成本，处置惩罚“冷温数据”和非时效性较高的业务；边沿计算数据中心接纳漫衍式部署，满足超低时延、高实时性、高宁静性、当地化等需求场景，这种南北极漫衍将成为未来数据中心产业新形态。
5G、物联网、云计算等新兴技能将动员数据量爆炸式增长，引领数据中心需求猛增。根据思科预测，2025年全球数据流量将会从2016年的16ZB上升至163ZB，动员数据中心总体建设范围连续高速增长，而且集约化建设的大型数据中心比重将进一步增长。新兴技能催生数据量的爆炸式增长，数据中心大型化、园区化、集群化趋势明显。随着云计算技能的范围商用，大型云基础设施要求在相对集中的区域内部署多个大型数据中心园区，满足其超大范围计算和数据存储的需要。
海量的数据处置惩罚能力和能耗要求影响数据中心的总体结构。自2012年以来，业界最大范围的人工智能训练(如2012年的AlexNet、2014年的GoogleNet、2017年的AlphaZero等)使用的计算量成指数级增长，已往的六七年间计算量已经增长了30多万倍。因此，未来满足人工智能领域激增的计算需求，作为计算能力主要提供者的数据中心相干技能也面临新的挑战。AI服务器引入新的计算焦点和架构以满足人工智能计算负载的需求，将直接关系到与之相匹配的供电、散热、功耗等要害技能。而随着政策对一线都会能耗限定渐渐严酷，思量到中西部地域电价远低于东部地域，使得大型和超大型数据中心需在更大地域范围内结构，以降低综合成本和能耗水平。
2020年国民经济和社会发展计划草案明确实行天下一体化大数据中心建设重大工程，结构10个左右区域级数据中心集群和智能计算中心；十三五规划明确了13个都会群，以及“京津冀协同”“长江经济带”“大数据综合试验区”等多项政策使得区域间的协同发展越发精密，产业和资源随着生齿而聚集，由都市圈引领都会群发展、都会群动员区域发展将是数据中心发展的新模式。
总之，政策引领、行业数字化转型发展以及信息技能的迭代演进将成为数据中心结构的焦点驱动力。
大数据中心结构想考
整体结构架构
低时延、高带宽、高并发的业务需求驱使数据中心条理化结构。面向未来，依据服务区域用户漫衍、业务承接模子、建设运营成本等差异，打造条理化的数据中心结构架构，如图1所示。
图1 大数据中心整体结构架构
国度级数据中心的定位及结构要求
国度级数据中心主要面向天下性谋划业务、大型客户托管类业务，且主要为冷数据、离线计算分析以及其他对网络时延要求较低的业务；以建设超大型数据中心园区或集群为主，思量到建设运营成本，园区优先选择政策利好、能源富足、土地成本低、自然天气相宜、自然冷源充沛、地质稳定的区域规划结构。
网络互联要求方面，国度级数据中心应具备建设主干网节点的传输、光缆资源及宁静可靠性要求，同时需具备多个直连主干网链路，实现天下性业务的快速转接。国度级数据中心相互间互为备份，进一步提升数据中心的宁静可靠性。
区域级(省级)数据中心的定位及结构要求
区域级(省级)集中数据中心主要面向区域集中谋划业务，以温数据为主；建设范围以大中型园区或集群为主，需统筹思量国度及地方相干政策、市场业务驱动、网络能力、灾备等多种因素。
起首，受市场和业务驱动力因素的影响大，重点结构需求旺盛、发展潜力大或信息产业集群区的省级/市及周边。
其次，网络能力需思量所服务区域内用户访问、业务时延、宁静可靠性等要求。
在用户访问方面，要满足区域内用户业务访问需求，其数据中心出口主要与省内城域网出口、IDC汇聚、主干网节点互联实现流量省内当地化转接，对于主要服务外省客户可实现IDC出口与省外主干网节点直连；区域内数据中心间组建MESH网络。
在业务时延方面，为了保障区域间数据中心的时延，通过区域内各主要数据中心与主干网直连，减少数据中心间跳数，包管差别区域间数据中心互访的网络时延要求。区域内数据中心思量到云业务跨数据中心的调理、迁移、互访、同步等时延要求，接纳数据中心间光缆直驱互联方式。
在宁静可靠性方面，区域级数据中心的建设结构还需思量可用性和容灾管理的需求，两地三中心、漫衍式多活将是未来区域数据中心结构与架构演进的偏向。
末了，思量到未来云计算业务将成为大数据中心的主要业务，区域内将部署多个大中型数据中心园区，以满足计算、存储的要求。如亚马逊区域级数据中心集群通常包罗多个大型数据中心单体修建组成，可满足数十万范围服务器部署需求。为了更好的匹配云计算业务的承载需求，区域数据中心结构应思量云Region(以区域内的焦点都会为中心结构云的地域)和AZ(Region内结构多个可用区)规划要求。
如图2所示，Region之间完全断绝，包管差别Region间最洪流平的稳定性和容错性。可用区(AZ)为电力和网络互相独立的物理区域，同一AZ内实例之间的网络延时最小，AZ之间内网互通，妨碍断绝，不出现妨碍扩散，使得用户的业务连续在线服务。
图2 云Region和AZ架构图
Region间思量跨域备份，包管高速传输带宽体系容量凌驾10TB.AZ间可利用低延迟光纤网络互联，同时包管超大带宽互通能力，通常两点间容量凌驾20TB。对于多AZ间以及AZ内部既满足灾备建设与业务接洽的要求，多个数据中心在建设上可以循序渐进地睁开，又相互保持一定的独立性，未来扩容升级可与现有架构保持良好兼容，同时多中心之间职位均等，并行地为业务访问提供服务，合理的结构可以或许实现对数据中心资源的充实合理利用。
边沿数据中心
超低时延的5G 、AI和工业物联网应用需要具备近端构建算力、当地化处置惩罚业务和可定制化等特定能力，促使云端数据处置惩罚能力下沉，海量轻量化边沿数据中心的需求涌现。边沿数据中心部署靠近信息源，具有属地化(地级市及以下)部署特点，漫衍极为遍及，满足属地用户需求，具有范围小、数目多、分散部署等特点。而运营商拥有大量的边沿机房，在边沿数据中心的部署中具有自然的上风。边沿数据中心更多面向5G、人工智能、物联网等新兴技能的落地部署，需保障用户业务体验的同时兼顾宁静可靠性。因此数据中心结构既要尽可能地靠近用户端保障用户业务体验要求，又要满足边沿数据中心机房资源和配套、网络的宁静可靠性要求，基于上述要求，边沿数据中心部署的业务匹配流程如图3所示。
图3 边沿数据中心的业务匹配流程
思量到用户的移动性，受限于边沿数据中心范围和可提供算力的限定，边沿之间、边沿与云数据中心之间的数据、业务迁移将越发频仍。而这对边沿数据中心与云数据中心间，以及边沿数据中心相互之间的网络提出了更高的要求。为了更好地顺应边沿业务需求，边沿数据中心与云数据中心间依赖现有城域网或主干网的物理链路，借助SR、EVPN等技能实现边—云间的点到点业务转发路径；边沿数据中心相互间依赖现有当地网光缆传输环，同样借助SR、EVPN、OTN等专线技能，以及行业主推的以算力为目标的快速转发计谋，建立点到点、点到多点的业务转发路径。
用户端节点
用户端节点主要满足园区企业内、用户个性化场景等越发切近用户端的业务需求，业务范围通常较小，以单台或多台服务器为主，可部署于综合局站、基站、接入局所等多场景。用户端机房的配套设施、出局光缆的可用性和可靠性通常差异性较大，机房情况较差，宜接纳定制化装备，如扩宽装备正常运行温度范围以顺应周边情况要求，集成自备电池提升运行等手段，提升业务的可靠承接。
大数据中心的发展演进
当前海内数据中心相互分散，“烟囱”效应明显。在新一轮数据中心大发展中，需要在国度、区域、省市等多个层面统筹数据中心的共建共享，根据同一战略、同一偏向、同一规划、同一尺度等方式举行协同结构和建设，才能有用支持新兴数字化业务的蓬勃发展，发挥信息基础设施基石的要害作用。
建设模式多样化、尺度化和模块化是紧张抓手
·建设模式的多样化
数据中心因其重资产属性，建设周期长，受市场因素影响大，存在一定的风险。传统的单一自投自建的数据中心建设模式，将随着“新基建”、公募REITs试点等支持政策的连续推出，逐步向多样化变化，如基金互助、股权、互助建设互助运营、租赁等模式，实现结构优化和资源高效利用。
·建设尺度化、模块化
数据中心建设趋向尺度化和规范化，包括数据中心选址、结构、结构、内部规划的修建和情况层面，以及IT装备和供配电制冷层面的装备的选型、节能优化等相干的国度尺度、行业尺度、以及相干组织(如OCP、ODCC、GCC等)，都在鼎力大举推进数据中心建设的尺度化和规范化。
同时针对差别的需求场景，建设方式也出现多样化，如仓储式、集装箱、微模块等尺度化的模块化，可以实现快速搭建组装，最洪流平地降低基础设施对机房情况的耦合，提高数据中心的整体运营效率，实现快速部署、弹性扩展和绿色节能。
数据中心的绿色节能是要害举措
大数据中心本质是电力转换为算力，算力转换为IT服务，随着计算能力不停提升，数据中心节能也成为了行业存眷的焦点，建设绿色、节能成为数据中心一定趋势。陪同着国度政策引导，IT装备的技能与效率的不停提高，制冷和供配电等基础设施技能的不停改进，相对于算力的快速增长，数据中心能耗增长出现放缓的趋势，与2010年相比，2018年全球数据中心计算实例增长了550%，而同期耗电量仅增长了6%。然而未来3~4年数据中心计算实例翻倍，因此，数据中心节能将成为行业存眷的重中之重，下面笔者将从IT装备和运营、制冷和供配电维度举行探讨数据中心的研究趋势。
·IT装备和运营的绿色节能
传统的计算能力遵照摩尔定律，单元芯片面积的计算能力在稳步提升；同样根据 OpenAI研究显示，从2012年以来，用于AI模子训练的计算能力每3.4个月将翻倍，这很洪流平上降低了IT装备的单元计算实例能耗。另外借助AI和大数据技能，实现差别应用场景、差别站点、差别时间的协同节能，在包管正常性能的基础上，使节能效果最大化，实现能耗与性能的最佳平衡。如谷歌接纳AI技能，将数据中心折务器、供配电、冷却装备综合思量，依据数据中心装备的运转状态与天气等因素，优化冷却装备的设定、服务器休眠等举措，使整体功耗到达最小，为行业应用推广提供了很好的鉴戒。
·供电方式和制冷的主要节能方式
在数据中心能耗中，制冷和供电体系能耗仅次于IT装备；如PUE=1.5的数据中心，制冷和供电体系消耗约占整体能耗的40%左右。探索低能耗提升效率，优化制冷和配电体系成为业界研究的重点。如在装备供电方面，高压直流(HVDC)供电相比交流的UPS减少了整流逆变环节，其事情效率有较洪流平的提升，但却面临现有存量改造范围大、成本高等问题，亟待解决。
随着装备功耗的逐步提升，传统的风冷面临着效率低、难于满足需求的问题；借助自然冷却技能存在依赖周边情况，难于遍及推广；浸没式液冷技能将IT装备浸没在绝缘冷却液中，借助冷却液吸收IT装备产生的热量，具有静音效果好、机柜放置装备密度高、占地空间小的优点，可以很洪流平上节省TCO成本。
在国度“新基建”战略引导以及5G、云计算、AI、大数据等新兴技能的驱动下，大数据中心将迎来新一轮的发展，并随信息技能发展而不停演进。如安在现有数据中心结构的基础上进一步优化结构、提升效益、精准投入，以到达战略性信息基础资源储备的需要，是整个行业存眷的重点。本文探讨了大数据中心背后的业务驱动力，并对数据中心结构的要害因素、面向云业务场景的数据中心结构想路举行了梳理和思索，提出了面向未来数据中心发展演进的趋势和偏向，为后续数据中心行业的规划建设和发展提供参考依据。信赖在国度战略及相应政策的支持下，陪同着数字化技能的快速发展，大数据中心将向着越发理性、智能、绿色、节能的偏向范围发展。
（文章来源：通讯世界全媒体）
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