国家发改委的信息显示,当前,“东数西算”工程的8个国家算力枢纽节点建设已全部开工,2023年新开工的数据中心项目近70个,“东数西算”工程正从系统布局进入全面建设阶段。可以预见,新一轮的数据中心建设大潮将蓬勃兴起。
大力发展数字经济,应该重点抓住“数据”与“算力”两个“牛鼻子”,夯实算力底座,尤其是数据中心已经是广泛共识。今天,数据中心的数量、规模、运行的工作负载已不可同日而语,那么数据中心的建设和运维还能穿新鞋走老路吗?
以云计算、人工智能、5G、工业互联网等新一代信息技术赋能的新型数据中心,必须具备高技术、高算力、高能效、高安全的典型特征,走高质量、可持续发展的道路。这是产业界、行业用户的共同心声。
低碳化、可持续发展相辅相成
科智咨询发布的《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》显示,2022年,中国传统IDC业务市场规模达到1368亿元,未来三年复合增长率达17.2%,预计2025年整体规模将突破2165亿元。一方面,IDC业务在持续迅猛增长,而另一方面,当前中国IDC资源利用率却较低,单机柜平均IT负载约为5KW,IDC机房运行PUE大于1.5,这与国际先进水平仍有较大差距。如何弥补这一鸿沟?必须兼顾成长与质量,更好地统筹规划,提升运营效率,节能降耗,实现绿色可持续发展。
3月23日,结合对行业的深刻理解和洞察,华为发布了对未来五年数据中心的发展趋势预判,总结出数据中心能源十大趋势:
趋势一:低碳化
趋势二:可持续发展
趋势三:快速部署
趋势四:高密化
趋势五:弹性扩容
趋势六:预制化
趋势七:储备一体
趋势八:分布式制冷
趋势九:智能营维
趋势十:安全可信
“低碳化”,即碳中和驱动着数据中心加速向低碳化迈进,绿电、新型储能、氢燃料电池等低碳技术的应用将日益增加。
面临“双碳”目标的挑战,各级政府对数据中心的能耗均采取了比较严格的限制,节能降碳已经成为数字化转型要实现的核心价值之一。市场分析机构IDC建议数据中心用户,应采用合适的标准评估当前的碳足迹,同时规划实现“双碳”目标的技术应用场景与路线图,并成立专属的组织架构、设置绩效考核体系,以及采用适合的数字技术及解决方案,才能最终达成绿色可持续发展的目标。
华为基于自身的成功实践,提出数据中心基础设施降碳应从“源头、使用、回收”三个环节发力。首先在源头,应该尽量使用绿色能源;其次,要确保能源的使用是高效的,目前大部分新建数据中心的PUE在1.25左右,随着技术的进一步,PUE将进一步降低;最后,要大幅提升能源的回收利用率,比如对数据中心的余热进行回收再利用等。
有业界专家指出,我国现有数据中心碳排放评价体系未能充分体现数据中心的经济效益和减碳效益,对能耗与碳排放水平的衡量不够全面、科学。未来,应建立更加科学的数据中心碳排放评价体系,合理衡量数据中心拉动数字经济发展的整体能源产出率和赋能全产业体系碳减排贡献,不断提升数字化、绿色化融合发展水平。
华为数据中心能源领域总裁费珍福也表示,数据中心不仅要低碳,更要实现可持续发展,那就需要从能源、资源利用效率、环保等多方面进行综合考虑。比如,评价数据中心的指标应从“唯PUE论”走向“xUE(PUE/WUE/SUE…)”综合指标评价;同时,还要加强对环保排放的重点监控,增加材料可回收率、减少噪音粉尘污染等。
未来,无论什么行业,也无论什么规模的企业,都要实现可持续发展,确保材料、工具、产品和服务都是绿色的,而且越早投入准备,成本就越低,效果会越早体现。举例来说,中国联通中原数据基地采用华为iCooling方案,实现了能效的全局优化,冷冻站的总功耗下降8%～10%,有效降低数据中心PUE约12%,每年节省电费624万元。
融合极简方能随需应变
Canalys预测,2023年中国云基础设施服务支出将增长12%。企业用户对云服务的要求将变得更加复杂,定制需求持续增加,这就对数据中心的建设、响应提出了新的更高要求。
举例来说,最新发布的GPT-4模型,其参数在GPT-3的基础上增加了百倍,其带来的算力需求将有数倍增长。在“东数西算”工程背景下,甘肃枢纽节点按照规划,庆阳数据中心集群到“十四五”末将新增2.5KW标准机架约30万个。为了满足客户日益增长的需求,数据中心不得不“大干快上”。华为预测,未来5年,在全球算力高速增长的驱动下,数据中心的建设速度将从当前平均9～12个月@1000柜,缩短到6个月甚至更短。快速部署成为“刚需”。
再比如,随着应用需求的增加,在数据中心这样寸土寸金的地方,如何充分发挥每一平方米空间的价值对用户来说都至关重要。因此,设备的高密部署成为不二选择。从芯片、服务器等技术的发展趋势来看,也确实在推动着数据中心从低功率密度走向高功率密度。在后摩尔定律时代,各种创新技术相继推出,包括多核堆叠、多(主)板堆叠等,部分CPU的核数甚至高达64核,与此同时GPU/NPU的功耗也在快速上升。华为预测,一个典型数据中心的单机柜功率将从当前的6kW/柜～8kW/柜提升到2027年的12kW/柜～15kW/柜。在高密环境中,如何平衡业务绩效与能耗确实是一个棘手的问题。
还有一个关键问题不能忽视,就是如何让数据中心“保鲜”?按照传统数据中心构建方式,用一年甚至几年时间建成一座数据中心,建成之日就是过时之日,数据中心难以跟上用户业务发展的速度。通常,数据中心的生命周期为10～15年,而IT设备的生命周期是3～5年,这就相当于数据中心会同时迎来“三代租客”,而每一代租客IT设备的功率密度都不同,并且会持续增加。也就是说,当前6kW/柜~8kW/柜的数据中心是无法匹配未来12kW/柜~15kW/柜的业务需求的。因此,数据中心在设计建设之初,就要考虑到如何“保鲜”,让数据中心能够适应业务的快速增长,实现按需部署、灵活扩容、弹性升级。
综上,新型数据中心基础设施及相关设备若想紧跟时代和用户需求的变化,就不能再按照传统的构建方式,必须找到新的“捷径”。
“捷径”究竟在哪里呢?当然是“预制化”构建。通俗地说,就是搭积木。有成功案例为证,我国西南地区最大的人工智能计算中心——成都智算中心携手华为,应用“预制模块化+钢构+土建”三种建设方案于一体的方式,集成高效一体化电力模块、智能锂电、AI等先进节能产品和技术,工程现场采用“乐高式”快速堆叠,将施工周期缩短50%以上,减少建筑垃圾80%。另外像华为云东莞数据中心,由于全部采用预制模块化方案交付,6～9个月即可交付,很好满足了云服务快速上线的需求。
未来,大型数据中心将走向集约化、规模化,与此相适应,基础设施要确保按需部署、安全可靠。因此,预制化不可或缺,并将成为数据中心建设的主流方式。预制化的关键之一就是产品预制化,包括供电系统预制化与温控系统预制化。以供电系统为例,通过廊桥式母排、卡扣式安装等预制技术,可将交付时间从传统的两个月缩短到两周;通过工程产品化,提前在工厂进行UPS、进线母联柜、配电柜等多部件融合测试验证,规避了多厂家的协调沟通,保证效率与安全。
智能营维、安全可信两手硬
数据中心毕竟不是摆设,仅外表“光鲜靓丽”还不够,高效、低成本、安全、长久的营维才是立足之本。《2022-2023年中国IDC行业发展研究报告》就提出,“高效、智慧、绿色、协同、安全”是未来中国IDC产业的发展特点。
数据中心要“智能营维”与“安全可信”两手抓、两手硬。
当前,ChatGPT的出现又一次引发了人工智能应用的热潮。越来越多的企业正积极寻求利用人工智能,促进其设备、生产和服务变得更加智能,达到降本增效的目标。随着数据中心规模越来越大,管理复杂度大大提升,仅凭人力已无法实现高效统一及时的管理运维。从IT设备到数据中心物理基础设施再到上层的统一管理,人工智能技术的应用越来越广泛,使得数据中心的自我感知、自我检测、自我修复等能力日渐成熟。
智能营维主要体现在以下两方面:第一,通过智能运营实现资产价值最大化,借助AI手段可以对业务负载的模型进行预测,从而有针对性地指导冷、电、空间资源的分配,协助管理者实现最佳商业决策;第二,通过智能运维实现OPEX最优化,比如基于AI技术对数据中心运维数据进行分析,能够更好地实现隐患识别、故障定位、节能调优等,从而提升数据中心运维效率。举例来说,华为廊坊云数据中心采用了基于AI的iCooling能效优化系统,实现了10%左右的能耗降低,年节省电费2300多万元。
在智能营维方面,华为的一个“小目标”是实现数据中心层面的自动驾驶——通过运维自动,5分钟内可完成2000机柜巡检;通过能效自优,1分钟内从140万个算法组合中推断出最佳冷却策略,实现“智”冷;通过运营自治,最大化挖掘资源价值。
在企业安全合规运营的需求驱动下,数据中心的安全、可靠、业务连续性也被提升到前所未有的高度。华为认为,数据中心只有同时具备“可靠、可用、安全、韧性、安全、隐私”六方面能力,才能真正称得上安全可信。
提升数据中心的安全性,必须进行全面、统一的规划,并有针对性地部署全方位、立体化的安全防护措施,从硬件和软件两方面做好万全准备:在硬件层面,结合预测性AI,从被动安全走向主动安全,通过对设备运行数据的监测分析,更好地实现器件级、设备级、系统级三层故障预警、寿命预判等;从软件层面,要构建从系统接入到结果审计的分层级防御能力,以便有效抵挡人为攻击与威胁。
在确保数据中心安全可靠方面,华为已经能够做到通过AI预测性维护,实现主动安全;通过系统自动化故障响应,实现“1分钟发现、3分钟分析、5分钟业务恢复”,形成故障快速处理闭环;通过架构安全,从器件到数据中心全方位构筑安全防线,使系统可用性达到99.999%。
另外,像储备一体、分布式制冷等新模式、新技术,也能在很大程度上增强数据中心的安全可靠特性。比如,分布式制冷针对单个Datahall配置冷源,并按需设置冗余,即使出现单台设备故障,机房仍可正常运行,从架构设计上大幅提升了数据中心的可靠性。再比如,随着电网中可再生能源的占比快速增加,其本身的间歇性、随机性等固有特性对电网的稳定性带来挑战。储备一体解决方案通过参与电网的调频调峰,既能解决电网稳定性问题,又能通过储能削峰等手段获取相应收益。
让数据中心早有准备
下一代低碳智能数据中心,将以“极简、绿色、智能、安全”为特征,以“模块化+智能化”为基石,实现架构、供电、温控和营维的重构。不管是大型算力枢纽建设,还是企业自用的数据中心,都要跟上预制化、智能化、高密化、安全可信的前进步伐,迎接绿色可持续发展时代的到来。
针对下一代数据中心的发展新趋势,华为将“极简、绿色、智能、安全”的核心理念融入其系列化、模块化、智能化的数据中心及能源解决方案,让数据中心早有准备。
