數(shù)據(jù)中心作為未來數(shù)字經(jīng)濟時代的基礎(chǔ)設(shè)施，在新基建政策帶動下獲得了蓬勃發(fā)展的良機。據(jù)科智咨詢（中國IDC圈）發(fā)布的《2019-2020中國IDC產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》預(yù)計，2019-2022年中國IDC業(yè)務(wù)市場規(guī)模復(fù)合增長率為26.9%。與此同時，在企業(yè)上云加速，5G商用等因素的共同作用下，邊緣計算日漸成型。未來除了各種大型數(shù)據(jù)中心以外，形態(tài)各異的邊緣數(shù)據(jù)中心也將如雨后春筍般投建運營。
但是我們也應(yīng)該看到，由于算力需求爆棚，使得其對能源的消耗節(jié)節(jié)升高。目前，我國在用數(shù)據(jù)中心的整體耗電量已經(jīng)超過了社會用電總量的2%，比三峽大壩的年均發(fā)電量還要高。這其中一方面是需求推動設(shè)備性能日益提高，導(dǎo)致處理器能耗上升；另一方面，為了保證高密高電機柜的有效散熱，空調(diào)制冷系統(tǒng)的成本增加也非常明顯，其中服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等主設(shè)備已經(jīng)占到設(shè)備散熱量的80%。這直接導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)占機房的總功耗超過了40%。在這樣的背景下，為了緩解能耗壓力，北京，上海，廣州和深圳等核心城市都推出了針對數(shù)據(jù)中心的限建政策。除了能耗之外，數(shù)據(jù)中心運維過程中產(chǎn)生的很多疏漏，還對于客戶業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性造成了不小影響，值得注意的是，其中70%來自于人為。
總之，能耗居高不下和運維管理復(fù)雜這兩個問題如果不加以解決，必將成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)在未來發(fā)展的主要攔路虎。畢竟僅靠限建政策和增加運維人員，都是治標(biāo)不治本的辦法。
不過好在這些問題已經(jīng)引起了全行業(yè)的重視。日前，華為就發(fā)布了面向2025年數(shù)據(jù)中心能源發(fā)展的十大趨勢。其中很多觀點頗為引人注目，我們也就此采訪了華為中國政企數(shù)據(jù)中心解決方案營銷總監(jiān)李偉先生。
華為中國政企數(shù)據(jù)中心解決方案營銷總監(jiān)李偉先生
數(shù)據(jù)中心節(jié)能不能僅看PUE
眾所周知，PUE是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源的比值。也是目前衡量數(shù)據(jù)中心是否節(jié)能的主要指標(biāo)。雖然PUE的出現(xiàn)在當(dāng)時有其合理性，但是經(jīng)過將近20年的發(fā)展，從最初的企業(yè)數(shù)據(jù)機房演進到數(shù)據(jù)中心，再到現(xiàn)在的云數(shù)據(jù)中心甚至今后更加細(xì)分的邊緣數(shù)據(jù)中心，PUE作為一種簡單的指標(biāo)，對于反應(yīng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能水平而言，不足之處已經(jīng)日漸顯現(xiàn)。
李偉先生表示，事實上PUE目前已經(jīng)不太能夠客觀反映數(shù)據(jù)中心的真實能耗現(xiàn)狀了。舉例來說，要想通過減少制冷能耗，通過提升服務(wù)器的進風(fēng)溫度即可實現(xiàn)，但這樣做的弊端在于反而會提升服務(wù)器的能耗，這等于是“拆東墻補西墻”。要想真正降低數(shù)據(jù)中心能耗，還是應(yīng)該從全局進行把握，需要在系統(tǒng)能耗曲線方面尋找最優(yōu)拐點。
目前來說，數(shù)據(jù)中心的能耗整體上取決于基礎(chǔ)設(shè)施，設(shè)備運行狀態(tài)以及上層的應(yīng)用使用。只有將L1和L2兩層聯(lián)動才能夠?qū)崿F(xiàn)單位算力的最低能耗。除此之外，還要依靠在L3層使用AI算法進行業(yè)務(wù)預(yù)測以及動態(tài)休眠技術(shù)還可以進一步降低能耗。簡單來說就是，有多少數(shù)據(jù)流量（單位：比特）就消耗多少能耗（單位：瓦特）。這就是所謂的“比特瓦特聯(lián)動”。事實上，這就好比過去電信領(lǐng)域在夜間由于用戶通話較少會關(guān)閉一定數(shù)量的載波或業(yè)務(wù)板是一個道理。
未來數(shù)據(jù)中心制冷將因地制宜，多種技術(shù)并存
數(shù)據(jù)中心能耗的降低，單純從技術(shù)角度而言，傳統(tǒng)的風(fēng)冷已經(jīng)捉襟見肘。正如何寶宏博士所言“再冷的風(fēng)也難以吹涼數(shù)據(jù)中心滾燙的芯”。在這樣的背景下，行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為液冷散熱，間接蒸發(fā)冷卻等方式將成為未來的主流。除此之外，還有很多數(shù)據(jù)中心通過“靠山吃水”等地利條件減輕制冷系統(tǒng)的能源消耗。比如阿里云千島湖數(shù)據(jù)中心，騰訊貴安七星數(shù)據(jù)中心等莫不如此。但事實上，未來的數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗，很可能是通過多種技術(shù)的合力使然。
李偉先生表示，單純從技術(shù)角度而言，液冷和間接蒸發(fā)冷卻都是未來的趨勢。但液冷目前尚未完全形成生態(tài)，所以其發(fā)展還尚需時日。但間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)由于采用間接自然冷，一個部件一次換熱，相較于目前廣泛使用的冷凍水系統(tǒng)需要水箱、冷卻塔、閥門、水泵、冷機、精密空調(diào)和BMS等七大部件四級換熱而言優(yōu)勢明顯。在北方地區(qū)市場前景廣闊。
但是從全國市場而言，由于環(huán)境差異巨大，所以目前很難有一種制冷系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)放之四海而皆準(zhǔn)。未來的數(shù)據(jù)中心散熱，必然是充分考慮地理自然環(huán)境，結(jié)合自身特點應(yīng)用多種技術(shù)共同作用。比如北方地區(qū)在冬天使用風(fēng)冷，而夏天使用液冷，實現(xiàn)風(fēng)液融合散熱。同時加入AI算法匹配數(shù)據(jù)中心環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)從固定散熱到彈性散熱，從而大限度提升能源使用效率?？傊磥頂?shù)據(jù)中心制冷將因地制宜，多種技術(shù)并存。
高品質(zhì)數(shù)據(jù)中心，標(biāo)準(zhǔn)化+智能化+平臺化將是未來數(shù)據(jù)中心主旋律
由于數(shù)據(jù)中心是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到很多模塊的安裝，對接，測試以及維護。所以未來在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)上也會更加嚴(yán)格，高品質(zhì)數(shù)據(jù)中心會成為用戶的主要訴求。李偉先生認(rèn)為，目前模塊化數(shù)據(jù)中心是主要趨勢，但不同廠商的標(biāo)準(zhǔn)不同，未來需要形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)從而實現(xiàn)MV無縫對接，以提升集成效率。同時，還需要構(gòu)建完整的項目質(zhì)量管理體系，如施工人員的資質(zhì)，實施過程文檔規(guī)范，例行質(zhì)量監(jiān)控以及復(fù)雜工程標(biāo)準(zhǔn)化操作等。所有這些也正是華為打造高品質(zhì)數(shù)據(jù)中心理念的初衷。
另外，如開篇所述，目前數(shù)據(jù)中心的故障當(dāng)中有70%是人為因素，所以智能運維在這些年逐漸成為了炙手可熱的話題。從供配電，制冷以及運維等各個領(lǐng)域，均在探尋以智能替代人工的辦法。關(guān)于這個問題，李偉先生認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心的AI智能化未來會是結(jié)合數(shù)據(jù)中心的全生命周期通盤考慮，比如模塊智能化，能效智能化，設(shè)計智能化，運維智能化，安全智能化和運營管理智能化。具體來說，前期數(shù)據(jù)中心在設(shè)計階段的模塊和模組選型時，就會通過軟件模擬計算如何實現(xiàn)最優(yōu)搭建方案。通過預(yù)先的模擬分析更加了解數(shù)據(jù)中心在設(shè)計時的最優(yōu)方案，從而方便后期快速部署；再比如供配電系統(tǒng)，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，所以未來的數(shù)據(jù)中心會實現(xiàn)全鏈路智能化跟蹤和監(jiān)控；在運維領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心會通過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練實現(xiàn)智能化。當(dāng)出現(xiàn)問題時，依照告警級別區(qū)分輕重緩急，優(yōu)先解決緊急的主告警，讓連帶子告警迎刃而解，以便最終實現(xiàn)告警壓縮的目的。這對于減輕數(shù)據(jù)中心的運維壓力善莫大焉。
與此同時，數(shù)據(jù)中心的安全和運營也將實現(xiàn)智能化。由于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化程度越來越高，數(shù)據(jù)中心暴露在網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)節(jié)太多，所以未來防護也會從芯片和各種關(guān)鍵層面抓起，一旦出現(xiàn)風(fēng)險立即將其消滅在萌芽狀態(tài)。在運營方面，通過智能化手段可以幫助運營者分析用戶需求，有效提升資源利用。比如分析哪些用戶在某一時段對于哪種服務(wù)的需求會產(chǎn)生波動，運營者可以提前協(xié)調(diào)相關(guān)資源加以應(yīng)對，從而提升數(shù)據(jù)中心的客戶服務(wù)水平和盈利能力。無論是標(biāo)準(zhǔn)化還是智能化，最終都必須依托數(shù)字化的平臺來進行管理和支撐，在數(shù)據(jù)中心設(shè)計，項目質(zhì)量管理，維護和運營等方面需要借助各模塊硬件信息及參數(shù)，集成實施規(guī)范，動態(tài)環(huán)境信息以及后期的維護和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行能源及管理效率等方面進行持續(xù)優(yōu)化。綜上所述，高品質(zhì)數(shù)據(jù)中心，標(biāo)準(zhǔn)化+智能化+平臺化將是未來數(shù)據(jù)中心的主旋律。
采訪后記：
數(shù)據(jù)中心作為一種重資產(chǎn)，不僅能耗高企，且后期的管理運維工作量煩巨。特別是未來大型/超大型數(shù)據(jù)中心和形態(tài)各異的邊緣數(shù)據(jù)中心將成為兩個不同的發(fā)展趨勢。能源消耗將繼續(xù)增大，而傳統(tǒng)人工運維的弊端也將繼續(xù)暴露。
在這樣的背景下，如何通過應(yīng)用新技術(shù)實現(xiàn)計算力需求和能耗的平衡，并逐步提升數(shù)據(jù)中心運維運營管理水平，就成為了全行業(yè)必須深度思考的問題。筆者認(rèn)為，華為總結(jié)的2025年數(shù)據(jù)中心能源發(fā)展十大趨勢在這方面或許會為我們帶來更多有益的提示。
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