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    “東數西算”工程中的數據中心技術創新
    2022-04-11 11:04
      李潔 王少鵬
      在數據中心發展過程中,我國產業布局不均衡、算力供需不匹配的問題逐漸凸顯,推動數據中心產業更好發展,進而更好賦能數字經濟成為業界研究的重點。
     
     
      長期以來,我國數據中心在東西部的發展特點迥異,北上廣深一線城市及東部熱點地區數字經濟發展強勁,算力需求較多,數據中心發展市場空間廣闊,成為最早的數據中心聚集區。西部地區數字經濟發展相對滯后,企業數字化轉型進程較慢,數據中心算力需求較少。
      根據中國信息通信研究院云計算與大數據研究所(以下簡稱“中國信通院云大所”)的算力大平臺統計信息,東部地區的在用機架數的全國占比為60%左右,但受土地、電力、能耗指標等限制,數據中心供不應求,有的地方甚至“一柜難求”。
      西部地區資源豐富,但數據中心市場需求不多,目前在用機架數在全國的占比不到20%,但仍存在供給過剩的情況。
     
      加強算力資源協同
     
      隨著雙碳目標的深入推進,以及數字經濟對算力需求和要求的不斷提升,平衡數據中心算力供需結構成為當務之急。
      數據中心規模的增長對所在地區能源、資源消耗較大,東部地區能源、資源有限,北上廣深等熱點地區已經因地制宜地制定了數據中心建設準入要求,如《上海市數據中心建設導則(2021)》《北京市數據中心統籌發展實施方案(2021-2023年)》等,對PUE(電能利用效率)、單機架功率、算力等都提出了更高的要求,期望用有限的資源建設更高水平的數據中心。西部地區依托能源、氣候等優勢,數據中心建設逐步加快,但是需求的缺乏使得大量算力資源未被較好應用。東西部地區數據中心算力供需結構失衡,不能更好地實現賦能作用,加強算力資源協同成為我國數據中心產業發展過程中亟需解決的問題。
      “東數西算”上承全國一體化大數據中心協同布局目標,下啟全國一體化算力調度賦能業務,是促進數據資源全域流通、優化算力基礎設施供需結構的關鍵舉措。
     
      儲能將迎來發展機遇
     
      從能源技術創新來說,“東數西算”工程將提升樞紐節點可再生能源使用率,有助于推動我國可再生能源與儲能技術發展。
      在雙碳目標實施的大背景下,作為信息產業的物理底座,耗能較高的數據中心面臨著較大的節能減排壓力。而西部地區水電、風電、光伏等可再生能源較為豐富,且發展潛力巨大。例如,甘肅省人民政府辦公廳印發的《甘肅省“十四五”能源發展規劃》提出了到2025年“可再生能源發電裝機占電力總裝機超過65%,非化石能源占能源消費總量比重達到30%,可再生能源發電量達到全社會用電量的60%左右”。
      “東數西算”工程實施后,數據中心對PUE、WUE(水資源利用效率)、CUE(碳利用效率)等能源使用效率的要求將進一步提升,采用風、光、水、電等可再生能源供電將成為構建低碳、零碳數據中心的重要方式之一,并可充分發揮西部樞紐節點數據中心集群的引領和示范作用。
      在可再生能源的使用上,數據中心可以通過加強電網中的綠電采購提升可再生能源利用率,或通過碳排放權交易的方式間接提升可再生能源的使用比率,同時還能夠通過自行構建可再生能源設施的形式為數據中心供電。
      由于可再生能源供給受自然條件影響較大,直接使用可再生能源供電存在供電不連續的風險,因此,可再生能源供電通常與儲能技術結合,通過儲能設備將電能存儲起來,以提升可再生能源供電的穩定性,為數據中心提供持續穩定的電力。
      在“東數西算”的驅動下,預期儲能將在數據中心市場規模和技術創新等方面迎來發展機遇。

      算網融合、協同發展將成為重點
     
      從運維技術創新來看,運維管理是數據中心建設運行的重要環節,從風火水電到IT軟硬件均需要運維,以持續對外提供可靠服務。早期人工運維方式效率較低,運維工作更多依賴于運維人員個人經驗和技術水平。隨著數據中心承載業務量的快速增長,人工運維效率低的缺陷逐漸暴露,標準化、流程化的數據中心運維方式開始出現,隨之而來的,是能進一步提升數據中心運維效率的自動化運維工具。
      據開放數據中心委員會ODCC統計,近幾年我國數據中心在用機架規模年均復合增長率超過30%,數據中心的持續增多帶來更多的運維需求。在“東數西算”工程建設過程中,數據中心面臨的運維場景將更加復雜,多數據中心、多終端節點間的數據交互將變得更加頻繁。同時,用戶算力需求的不確定性也會加劇運維的復雜度。
      面對高復雜的運維場景,智能運維的重要性得到進一步凸顯。智能運維強調以數據為基礎,以算法為支撐,以場景為導向,可實現數據中心缺陷、故障及錯誤信息的實時分析處理。同時,智能運維還可基于歷史故障情況及現有知識經驗判斷故障及問題原因,并對相關故障及問題進行事前預測并主動規避,這將顯著提升數據中心算力服務質量。
      自動化、智能化運維成為數據中心運維發展的趨勢,也將為推動“東數西算”工程發展提供重要支撐。
      從算力技術創新來看,“東數西算”工程實現東西部地區算力供需對接,有助于推動算力技術創新發展。按數據中心算力類型劃分,可將數據中心劃分為通用數據中心、超算中心、智算中心,不同數據中心可面向特定場景提供針對性的算力服務。按數據中心算力供給量及所處位置劃分,可將數據中心劃分為云計算數據中心及邊緣數據中心。在數字經濟發展早期,我國數據中心算力結構主要以提供通用算力的數據中心為主,且主要部署在云端,邊緣數據中心應用較少。
      隨著業務應用場景的多樣化發展,不同類型的算力基礎設施將加速應用,通用、智算、超算等算力多元化發展的格局將被建立。算力技術將在芯片、服務器等IT基礎設施,以及算力編排與調度方面進行技術創新,支撐異構算力協同一體的需求。
      從網絡技術創新方面來看,當前,數據中心更加注重內部網絡技術創新,通過SDN技術實現網絡靈活可控,通過無損網絡等形式實現對數據的高效處理、傳輸。
      “東數西算”工程實施后,數據中心將更加關注數據中心間網絡互聯,算網融合、協同發展將成為重點。
      未來,數據中心網絡技術創新將主要集中于3個方面。一是網絡云化趨勢將進一步增強,算網一體、高度融合將成為算網設施發展基本形態。二是網絡智能化程度不斷提升,以期實現對算力資源的智能感知、編排、按需調度。三是網絡將變得更加安全。借助于區塊鏈、隱私計算等安全技術,網絡更加安全可靠,為算力度量和交易創造了條件。云化、智能、安全的算力網絡將為“東數西算”工程算力調度提供切實保障。在網絡質量方面,網絡優化后時延有望進一步降低,西部數據中心將可以承載更多時延要求相對較高的東部業務應用。
      “東數西算”工程的實施對于我國數據中心技術創新及產業發展均具有重要的指導意義。在技術創新方面,“東數西算”工程所帶來的產業發展機遇,將推動儲能、清潔能源、智能運維等的創新發展。在產業發展方面,“東數西算”工程的實施將在綠色低碳發展、產業生態建設、技術水平提升等方面發揮重要促進作用。
      作者簡介
      李潔,中國信息通信研究院云計算與大數據研究所副所長,開放數據中心委員會 ODCC 副主席;
      王少鵬,中國信息通信研究院云計算與大數據研究所高級業務主管。
      END
      來源:本刊原創文章
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