國家發(fā)改委的信息顯示,當(dāng)前,“東數(shù)西算”工程的8個國家算力樞紐節(jié)點建設(shè)已全部開工,2023年新開工的數(shù)據(jù)中心項目近70個,“東數(shù)西算”工程正從系統(tǒng)布局進入全面建設(shè)階段?？梢灶A(yù)見,新一輪的數(shù)據(jù)中心建設(shè)大潮將蓬勃興起。
大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟,應(yīng)該重點抓住“數(shù)據(jù)”與“算力”兩個“牛鼻子”,夯實算力底座,尤其是數(shù)據(jù)中心已經(jīng)是廣泛共識。今天,數(shù)據(jù)中心的數(shù)量、規(guī)模、運行的工作負載已不可同日而語,那么數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運維還能穿新鞋走老路嗎?
以云計算、人工智能、5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)賦能的新型數(shù)據(jù)中心,必須具備高技術(shù)、高算力、高能效、高安全的典型特征,走高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的道路。這是產(chǎn)業(yè)界、行業(yè)用戶的共同心聲。
低碳化、可持續(xù)發(fā)展相輔相成
科智咨詢發(fā)布的《2022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》顯示,2022年,中國傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)市場規(guī)模達到1368億元,未來三年復(fù)合增長率達17.2%,預(yù)計2025年整體規(guī)模將突破2165億元。一方面,IDC業(yè)務(wù)在持續(xù)迅猛增長,而另一方面,當(dāng)前中國IDC資源利用率卻較低,單機柜平均IT負載約為5KW,IDC機房運行PUE大于1.5,這與國際先進水平仍有較大差距。如何彌補這一鴻溝?必須兼顧成長與質(zhì)量,更好地統(tǒng)籌規(guī)劃,提升運營效率,節(jié)能降耗,實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。
3月23日,結(jié)合對行業(yè)的深刻理解和洞察,華為發(fā)布了對未來五年數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢預(yù)判,總結(jié)出數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢:
趨勢一:低碳化
趨勢二:可持續(xù)發(fā)展
趨勢三:快速部署
趨勢四:高密化
趨勢五:彈性擴容
趨勢六:預(yù)制化
趨勢七:儲備一體
趨勢八:分布式制冷
趨勢九:智能營維
趨勢十:安全可信
“低碳化”,即碳中和驅(qū)動著數(shù)據(jù)中心加速向低碳化邁進,綠電、新型儲能、氫燃料電池等低碳技術(shù)的應(yīng)用將日益增加。
面臨“雙碳”目標的挑戰(zhàn),各級政府對數(shù)據(jù)中心的能耗均采取了比較嚴格的限制,節(jié)能降碳已經(jīng)成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型要實現(xiàn)的核心價值之一。市場分析機構(gòu)IDC建議數(shù)據(jù)中心用戶,應(yīng)采用合適的標準評估當(dāng)前的碳足跡,同時規(guī)劃實現(xiàn)“雙碳”目標的技術(shù)應(yīng)用場景與路線圖,并成立專屬的組織架構(gòu)、設(shè)置績效考核體系,以及采用適合的數(shù)字技術(shù)及解決方案,才能最終達成綠色可持續(xù)發(fā)展的目標。
華為基于自身的成功實踐,提出數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施降碳應(yīng)從“源頭、使用、回收”三個環(huán)節(jié)發(fā)力。首先在源頭,應(yīng)該盡量使用綠色能源;其次,要確保能源的使用是高效的,目前大部分新建數(shù)據(jù)中心的PUE在1.25左右,隨著技術(shù)的進一步,PUE將進一步降低;最后,要大幅提升能源的回收利用率,比如對數(shù)據(jù)中心的余熱進行回收再利用等。
有業(yè)界專家指出,我國現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心碳排放評價體系未能充分體現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟效益和減碳效益,對能耗與碳排放水平的衡量不夠全面、科學(xué)。未來,應(yīng)建立更加科學(xué)的數(shù)據(jù)中心碳排放評價體系,合理衡量數(shù)據(jù)中心拉動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的整體能源產(chǎn)出率和賦能全產(chǎn)業(yè)體系碳減排貢獻,不斷提升數(shù)字化、綠色化融合發(fā)展水平。
華為數(shù)據(jù)中心能源領(lǐng)域總裁費珍福
解讀數(shù)據(jù)中心能源十大趨勢
華為數(shù)據(jù)中心能源領(lǐng)域總裁費珍福也表示,數(shù)據(jù)中心不僅要低碳,更要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,那就需要從能源、資源利用效率、環(huán)保等多方面進行綜合考慮。比如,評價數(shù)據(jù)中心的指標應(yīng)從“唯PUE論”走向“xUE(PUE/WUE/SUE…)”綜合指標評價;同時,還要加強對環(huán)保排放的重點監(jiān)控,增加材料可回收率、減少噪音粉塵污染等。
未來,無論什么行業(yè),也無論什么規(guī)模的企業(yè),都要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,確保材料、工具、產(chǎn)品和服務(wù)都是綠色的,而且越早投入準備,成本就越低,效果會越早體現(xiàn)。舉例來說,中國聯(lián)通中原數(shù)據(jù)基地采用華為iCooling方案,實現(xiàn)了能效的全局優(yōu)化,冷凍站的總功耗下降8%～10%,有效降低數(shù)據(jù)中心PUE約12%,每年節(jié)省電費624萬元。
融合極簡方能隨需應(yīng)變
Canalys預(yù)測,2023年中國云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)支出將增長12%。企業(yè)用戶對云服務(wù)的要求將變得更加復(fù)雜,定制需求持續(xù)增加,這就對數(shù)據(jù)中心的建設(shè)、響應(yīng)提出了新的更高要求。
舉例來說,最新發(fā)布的GPT-4模型,其參數(shù)在GPT-3的基礎(chǔ)上增加了百倍,其帶來的算力需求將有數(shù)倍增長。在“東數(shù)西算”工程背景下,甘肅樞紐節(jié)點按照規(guī)劃,慶陽數(shù)據(jù)中心集群到“十四五”末將新增2.5KW標準機架約30萬個。為了滿足客戶日益增長的需求,數(shù)據(jù)中心不得不“大干快上”。華為預(yù)測,未來5年,在全球算力高速增長的驅(qū)動下,數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度將從當(dāng)前平均9～12個月@1000柜,縮短到6個月甚至更短。快速部署成為“剛需”。
再比如,隨著應(yīng)用需求的增加,在數(shù)據(jù)中心這樣寸土寸金的地方,如何充分發(fā)揮每一平方米空間的價值對用戶來說都至關(guān)重要。因此,設(shè)備的高密部署成為不二選擇。從芯片、服務(wù)器等技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,也確實在推動著數(shù)據(jù)中心從低功率密度走向高功率密度。在后摩爾定律時代,各種創(chuàng)新技術(shù)相繼推出,包括多核堆疊、多(主)板堆疊等,部分CPU的核數(shù)甚至高達64核,與此同時GPU/NPU的功耗也在快速上升。華為預(yù)測,一個典型數(shù)據(jù)中心的單機柜功率將從當(dāng)前的6kW/柜～8kW/柜提升到2027年的12kW/柜～15kW/柜。在高密環(huán)境中,如何平衡業(yè)務(wù)績效與能耗確實是一個棘手的問題。
還有一個關(guān)鍵問題不能忽視,就是如何讓數(shù)據(jù)中心“保鮮”?按照傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建方式,用一年甚至幾年時間建成一座數(shù)據(jù)中心,建成之日就是過時之日,數(shù)據(jù)中心難以跟上用戶業(yè)務(wù)發(fā)展的速度。通常,數(shù)據(jù)中心的生命周期為10～15年,而IT設(shè)備的生命周期是3～5年,這就相當(dāng)于數(shù)據(jù)中心會同時迎來“三代租客”,而每一代租客IT設(shè)備的功率密度都不同,并且會持續(xù)增加。也就是說,當(dāng)前6kW/柜~8kW/柜的數(shù)據(jù)中心是無法匹配未來12kW/柜~15kW/柜的業(yè)務(wù)需求的。因此,數(shù)據(jù)中心在設(shè)計建設(shè)之初,就要考慮到如何“保鮮”,讓數(shù)據(jù)中心能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)的快速增長,實現(xiàn)按需部署、靈活擴容、彈性升級。
綜上,新型數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)設(shè)備若想緊跟時代和用戶需求的變化,就不能再按照傳統(tǒng)的構(gòu)建方式,必須找到新的“捷徑”。
“捷徑”究竟在哪里呢?當(dāng)然是“預(yù)制化”構(gòu)建。通俗地說,就是搭積木。有成功案例為證,我國西南地區(qū)最大的人工智能計算中心——成都智算中心攜手華為,應(yīng)用“預(yù)制模塊化+鋼構(gòu)+土建”三種建設(shè)方案于一體的方式,集成高效一體化電力模塊、智能鋰電、AI等先進節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù),工程現(xiàn)場采用“樂高式”快速堆疊,將施工周期縮短50%以上,減少建筑垃圾80%。另外像華為云東莞數(shù)據(jù)中心,由于全部采用預(yù)制模塊化方案交付,6～9個月即可交付,很好滿足了云服務(wù)快速上線的需求。
未來,大型數(shù)據(jù)中心將走向集約化、規(guī)?；?與此相適應(yīng),基礎(chǔ)設(shè)施要確保按需部署、安全可靠。因此,預(yù)制化不可或缺,并將成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主流方式。預(yù)制化的關(guān)鍵之一就是產(chǎn)品預(yù)制化,包括供電系統(tǒng)預(yù)制化與溫控系統(tǒng)預(yù)制化。以供電系統(tǒng)為例,通過廊橋式母排、卡扣式安裝等預(yù)制技術(shù),可將交付時間從傳統(tǒng)的兩個月縮短到兩周;通過工程產(chǎn)品化,提前在工廠進行UPS、進線母聯(lián)柜、配電柜等多部件融合測試驗證,規(guī)避了多廠家的協(xié)調(diào)溝通,保證效率與安全。
智能營維、安全可信兩手硬
數(shù)據(jù)中心畢竟不是擺設(shè),僅外表“光鮮靚麗”還不夠,高效、低成本、安全、長久的營維才是立足之本?！?022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》就提出,“高效、智慧、綠色、協(xié)同、安全”是未來中國IDC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點。
數(shù)據(jù)中心要“智能營維”與“安全可信”兩手抓、兩手硬。
當(dāng)前,ChatGPT的出現(xiàn)又一次引發(fā)了人工智能應(yīng)用的熱潮。越來越多的企業(yè)正積極尋求利用人工智能,促進其設(shè)備、生產(chǎn)和服務(wù)變得更加智能,達到降本增效的目標。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模越來越大,管理復(fù)雜度大大提升,僅憑人力已無法實現(xiàn)高效統(tǒng)一及時的管理運維。從IT設(shè)備到數(shù)據(jù)中心物理基礎(chǔ)設(shè)施再到上層的統(tǒng)一管理,人工智能技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,使得數(shù)據(jù)中心的自我感知、自我檢測、自我修復(fù)等能力日漸成熟。
智能營維主要體現(xiàn)在以下兩方面:第一,通過智能運營實現(xiàn)資產(chǎn)價值最大化,借助AI手段可以對業(yè)務(wù)負載的模型進行預(yù)測,從而有針對性地指導(dǎo)冷、電、空間資源的分配,協(xié)助管理者實現(xiàn)最佳商業(yè)決策;第二,通過智能運維實現(xiàn)OPEX最優(yōu)化,比如基于AI技術(shù)對數(shù)據(jù)中心運維數(shù)據(jù)進行分析,能夠更好地實現(xiàn)隱患識別、故障定位、節(jié)能調(diào)優(yōu)等,從而提升數(shù)據(jù)中心運維效率。舉例來說,華為廊坊云數(shù)據(jù)中心采用了基于AI的iCooling能效優(yōu)化系統(tǒng),實現(xiàn)了10%左右的能耗降低,年節(jié)省電費2300多萬元。
在智能營維方面,華為的一個“小目標”是實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心層面的自動駕駛——通過運維自動,5分鐘內(nèi)可完成2000機柜巡檢;通過能效自優(yōu),1分鐘內(nèi)從140萬個算法組合中推斷出最佳冷卻策略,實現(xiàn)“智”冷;通過運營自治,最大化挖掘資源價值。
在企業(yè)安全合規(guī)運營的需求驅(qū)動下,數(shù)據(jù)中心的安全、可靠、業(yè)務(wù)連續(xù)性也被提升到前所未有的高度。華為認為,數(shù)據(jù)中心只有同時具備“可靠、可用、安全、韌性、安全、隱私”六方面能力,才能真正稱得上安全可信。
提升數(shù)據(jù)中心的安全性,必須進行全面、統(tǒng)一的規(guī)劃,并有針對性地部署全方位、立體化的安全防護措施,從硬件和軟件兩方面做好萬全準備:在硬件層面,結(jié)合預(yù)測性AI,從被動安全走向主動安全,通過對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析,更好地實現(xiàn)器件級、設(shè)備級、系統(tǒng)級三層故障預(yù)警、壽命預(yù)判等;從軟件層面,要構(gòu)建從系統(tǒng)接入到結(jié)果審計的分層級防御能力,以便有效抵擋人為攻擊與威脅。
在確保數(shù)據(jù)中心安全可靠方面,華為已經(jīng)能夠做到通過AI預(yù)測性維護,實現(xiàn)主動安全;通過系統(tǒng)自動化故障響應(yīng),實現(xiàn)“1分鐘發(fā)現(xiàn)、3分鐘分析、5分鐘業(yè)務(wù)恢復(fù)”,形成故障快速處理閉環(huán);通過架構(gòu)安全,從器件到數(shù)據(jù)中心全方位構(gòu)筑安全防線,使系統(tǒng)可用性達到99.999%。
另外,像儲備一體、分布式制冷等新模式、新技術(shù),也能在很大程度上增強數(shù)據(jù)中心的安全可靠特性。比如,分布式制冷針對單個Datahall配置冷源,并按需設(shè)置冗余,即使出現(xiàn)單臺設(shè)備故障,機房仍可正常運行,從架構(gòu)設(shè)計上大幅提升了數(shù)據(jù)中心的可靠性。再比如,隨著電網(wǎng)中可再生能源的占比快速增加,其本身的間歇性、隨機性等固有特性對電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。儲備一體解決方案通過參與電網(wǎng)的調(diào)頻調(diào)峰,既能解決電網(wǎng)穩(wěn)定性問題,又能通過儲能削峰等手段獲取相應(yīng)收益。
讓數(shù)據(jù)中心早有準備
下一代低碳智能數(shù)據(jù)中心,將以“極簡、綠色、智能、安全”為特征,以“模塊化+智能化”為基石,實現(xiàn)架構(gòu)、供電、溫控和營維的重構(gòu)。不管是大型算力樞紐建設(shè),還是企業(yè)自用的數(shù)據(jù)中心,都要跟上預(yù)制化、智能化、高密化、安全可信的前進步伐,迎接綠色可持續(xù)發(fā)展時代的到來。
針對下一代數(shù)據(jù)中心的發(fā)展新趨勢,華為將“極簡、綠色、智能、安全”的核心理念融入其系列化、模塊化、智能化的數(shù)據(jù)中心及能源解決方案,讓數(shù)據(jù)中心早有準備。
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