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数据中心促进数字经济增长 成为下一波技术创新的制高点

2020-07-20 10:02:37 来源 : 中国信通院CAICT

2020年3月4日,中共中央政治局常务委员会召开会议,研究当前新冠肺炎疫情防控和稳定经济社会运行等重点工作,中共中央总书记习近平主持会议并发表重要讲话。会上明确指出,要加大公共卫生服务、应急物资保障领域的投入,加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度;要注重调动民间投资积极性。

以前提到基础设施建设,首先想到的是交通运输、机场、港口、桥梁、通信、水利、供电等;而在新基建层面,国家提到的是5G、数据中心、人工智能、工业互联网等内容。显然,新基建与传统基建相比,信息化、数字化、智能化特征更明显,对科技创新的要求更高。

作为基础设施的基础设施,数据中心一直在底层默默无闻。但是,数字化日益普及的今天,数据中心将更能体现新基建“基建+科技”的内涵。从基建的角度看,数据中心可以看作是一种特殊的建筑,需要做好风、火、水、电的设施配套;从科技的角度看,更是数字经济的支撑实体,发挥了数据计算、存储和传输的作用。因此,对于数据中心而言,如何盖好建筑固然重要,但更重要的是如何进行技术创新,以便能更好地存储和处理数据,满足上层应用的需求,发挥促进数字经济增长的作用。

2 理念决定架构

人类正在迈入数字时代。据中国信息通信研究院的报告,2020年中国数字经济规模将超过32万亿元,占GDP比重的35%。科学技术是第一生产力,驱动数字经济高速增长的核心引擎是广义的各类互联网技术,如5G、数据中心、云计算、大数据、AI和物联网等。三十多年来,互联网从窄带走向了宽带,从固定走向了移动,从PC走向了智能手机,从消费走向了产业,从文字走向了视频,从通信服务走向了内容服务,从信息互联网走向了价值互联网等。变化的背后是永恒,核心部分的永恒才可能支持外部的不断演变。互联网技术和应用沧桑巨变的背后,是其基本的设计理念。

《辞海》对“理念”一词的解释有两条,一是“看法、思想、思维活动的结果”,二是“理论、观念”,通俗地说就是指相信了什么,与错对无关。互联网信奉开放、对等、自由和分布等基本理念,是当时社会思潮的产物。但理念是社会性的,一种理念经常会持续几代人,是“老不死的”。理念决定架构,架构决定实现。为了实现互联网的这些基本理念,互联网的架构设计采用了“智能终端傻网络”的基本原则,即让网络本身尽可能地少干活,让网络边缘尽可能地多干活,以TCP/IP技术的实现为代表。架构是理念与当时的工程技术融合的产物,经常可以持续一代人的时间,是“不老死的”。实现与当下的具体环境有关,可以用当下最流行的技术,是“死不老的”。

互联网的这一架构设计,限制了网络的基本职责和权利,把控制权交给了网络边缘(如服务器、云计算、智能手机和IoT等),从根本上决定了三十余年来,全球电信运营商普遍创新乏力和集体“沦落”成为了比特管道,只因电信运营商位于互联网的中间。同时,相对传统电信网的设计,这一架构把从网络削弱下来的权利释放给了边缘,导致网络边缘的角色纷纷崛起,如互联网公司、智能手机厂家和各类业务应用等。

自20世纪90年代互联网商用以来,下层支撑IP网络的各类通信技术日新月异,IP支撑的上层互联网业务应用持续繁荣,但围绕IP网络的技术创新却相对缓慢,整体上相对乏善可陈,因此几十年来,呼吁替代和颠覆IP网络技术的声音从未间断过。但反过来看,创新必须基于一些不变,也正是因为位于底层通信和上层应用之间的IP网络技术保持了长期稳定,才让下层和上层技术可以纵马驰骋;否则,如果每层都在“颠覆性”创新,互联网迎来的将不会是创新的繁荣,而是根本无法协调的兼容性和互通性等爆炸性难题。

3 控制权的迁移

互联网的架构设计,将尽可能多的控制权释放给了网络边缘。控制权在哪里,复杂性就在哪里,创新就在哪里。因此,三十多年来,互联网创新在网络领域相对乏力的同时,创新的繁荣高度集中在网络边缘。互联网大致有两类网络边缘,一边是用户侧的,如智能手机、APP、5G、IoT、家庭网络和车联网等;另一边是服务侧的,如网站、服务器、云计算和数据中心等。

任何架构设计都是把双刃剑。互联网的基本设计理念,在把复杂性、控制权和创新力交给了网络边缘的同时,也就意味着同时把日常维护和安全防护等责任义务也一并交给了边缘,让位于边缘的用户和服务商面对自己的复杂性。这对服务商还好说,但对每个用户就出现问题了,因为要普通用户把自己变成计算机和互联网专家,才可能得到优质而安全的互联网服务,这是要求全球近40亿互联网用户都成为技术专家。

不能让全球的互联网用户都成为计算机和互联网专家,必须让用户不再承受复杂性之苦,才可能更好地普及和发展互联网。思路有两条,一方面是尽量对普通用户屏蔽复杂性,典型代表是智能手机去掉了键盘改为更友好的触屏技术;另一方面,把用户需要面对的复杂性从用户迁移到云端,让服务商去处理。

TCP/IP把互联网的控制权和复杂性放到了网络边缘,但没有做进一步的区分用户边缘和提供商边缘的职责分工。而云计算在延续互联网“智能终端傻网络”理念的同时,也扩展了这一架构的基本设计思路,把“智能终端”的功能做了进一步的安排,即把控制权和复杂性从消费者手中的“智能终端”进行转移,越过中间的网络,迁移到服务商的“智能终端”(即云端),从而大幅减少了用户需要面对的复杂性。

把复杂性迁移到云端,在解放了用户的同时,也就意味着控制权和创新也从用户手中转移到了云计算/互联网服务商。这意味着在互联网架构2.0下,云计算以及云的同盟军必将长期受益,比如下层的数据中心和上层的PaaS/SaaS等。

4 数据中心将成为技术创新的高地

数据中心就是网络版的大型计算机,是云计算的骨骼,用物理身躯支持着云计算的发展。数据中心主要由两部分组成,一是围绕建筑的土地、配电、制冷和安防等基础设施,二是机架、服务器、交换机和防火墙等IT设备。如果从基建的角度看,数据中心位于新旧基建的交叉口,像是传统基建里做IT的、IT行业里做传统基建的,是数字基础设施的基础设施。

早期修建数据中心(即“机房”)的目的,是为了放置和维护昂贵而脆弱的大型机和小型机等,为用户使用珍贵的计算资源提供基础性环境服务。在还没有PC的时代,如果要使用计算资源来办公、运行游戏或编程等,需要预约“机时”,然后通过交通网络把自己“人肉”送到机房。对比今天的云计算,可以把这种计算服务叫做“地计算”:机房管理员根据资源预约情况,手工做好计算资源的分时管理,让多租户能够共享计算资源,只不过用户要去计算资源那边,而不是像云计算那样计算要到用户那边。

早期的机房主要是用来堆放计算机的,就像一个存放计算机的专用仓库,没有多少技术含量。到了互联网时代,机房/数据中心的技术含量开始上升,但基本还是直接引进,比如从计算机、电信、电力和制冷等行业直接拿过来,再做些配置,几乎不会针对数据中心环境做大的创新和优化,因为专门针对数据中心场景做大的优化根本就不划算。

互联网的设计初衷是用于计算机之间的通信。但到了20世纪90年代中后期,WWW的发明直接改变了互联网的业务流量模型,占主导地位的流量从通信类的对等(P2P)模式变成了浏览、购物等的客户/服务器流量模式,这也导致互联网上的服务器从通信服务的配角变成了内容服务的主角,从后台走到前端,与用户直接面对面。于是,服务器的“服务地”和资源管理就愈发重要,让提供资源的数据中心和管理资源的云计算从配角慢慢转移到了舞台中央。

互联网业务和流量的变化催生了云计算,云计算改变了数据中心,数据中心成了复杂性的聚集地,变成资源密集型、资本密集型,而且正在变成技术密集型,也将必然会发展为技术创新的新高地。

事实上,围绕数据中心的技术创新潮正在到来,这个过程是从上到下、由内而外发生的。先是上层发生了云计算革命,然后倒逼下层的服务器、网络和存储等技术的进化;先是数据中心最核心的IT领域做出了改变,然后又外溢到非IT领域,如供配电和制冷等,这些非IT领域也开始与IT领域类似,开始走向开放化、标准化、模块化和预制化等。

5 结束语

以开放数据中心委员会正在进行的项目为例,早期的工作重点是IT领域,比如计算方面的天蝎整机柜/多节点/OTII服务器等,网络方面的SDN/智能网卡/无损网络,以及存储方面的企业级硬盘等,现在则是越来越多的新项目围绕数据中心的非IT领域展开,比如供配电预制化、一体化的巴拿马项目以及液冷技术等。数据中心正在从拿来主义的技术输入方,正在发展出自己的新技术,并形成自己的新生态,未来必将溢出到更多场景成为技术的输出方,转变成技术创新的高地和数字经济发展的基石。

新基建政策必然会促进数据中心更快的发展,将对完善数据中心产业自身格局、带动投资促进经济稳定增长、加强相关产业的数字化水平,以及推动信息化进程、提高我国信息科技实力等起到更加重要的作用。

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