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新基建下数据中心将向高品质发展,智能化贯穿全周期

2020-08-11 09:06:01 来源 : 中国IDC圈

数据中心作为未来数字经济时代的基础设施,在新基建政策带动下获得了蓬勃发展的良机。据科智咨询(中国IDC圈)发布的《2019-2020中国IDC产业发展研究报告》预计,2019-2022年中国IDC业务市场规模复合增长率为26.9%。与此同时,在企业上云加速,5G商用等因素的共同作用下,边缘计算日渐成型。未来除了各种大型数据中心以外,形态各异的边缘数据中心也将如雨后春笋般投建运营。

但是我们也应该看到,由于算力需求爆棚,使得其对能源的消耗节节升高。目前,我国在用数据中心的整体耗电量已经超过了社会用电总量的2%,比三峡大坝的年均发电量还要高。这其中一方面是需求推动设备性能日益提高,导致处理器能耗上升;另一方面,为了保证高密高电机柜的有效散热,空调制冷系统的成本增加也非常明显,其中服务器、存储、网络等主设备已经占到设备散热量的80%。这直接导致冷却系统占机房的总功耗超过了40%。在这样的背景下,为了缓解能耗压力,北京,上海,广州和深圳等核心城市都推出了针对数据中心的限建政策。除了能耗之外,数据中心运维过程中产生的很多疏漏,还对于客户业务的稳定性造成了不小影响,值得注意的是,其中70%来自于人为。

总之,能耗居高不下和运维管理复杂这两个问题如果不加以解决,必将成为数据中心行业在未来发展的主要拦路虎。毕竟仅靠限建政策和增加运维人员,都是治标不治本的办法。

不过好在这些问题已经引起了全行业的重视。日前,华为就发布了面向2025年数据中心能源发展的十大趋势。其中很多观点颇为引人注目,我们也就此采访了华为中国政企数据中心解决方案营销总监李伟先生。

数据中心节能不能仅看PUE

众所周知,PUE是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。也是目前衡量数据中心是否节能的主要指标。虽然PUE的出现在当时有其合理性,但是经过将近20年的发展,从最初的企业数据机房演进到数据中心,再到现在的云数据中心甚至今后更加细分的边缘数据中心,PUE作为一种简单的指标,对于反应数据中心的节能水平而言,不足之处已经日渐显现。

李伟先生表示,事实上PUE目前已经不太能够客观反映数据中心的真实能耗现状了。举例来说,要想通过减少制冷能耗,通过提升服务器的进风温度即可实现,但这样做的弊端在于反而会提升服务器的能耗,这等于是“拆东墙补西墙”。要想真正降低数据中心能耗,还是应该从全局进行把握,需要在系统能耗曲线方面寻找最优拐点。

目前来说,数据中心的能耗整体上取决于基础设施,设备运行状态以及上层的应用使用。只有将L1和L2两层联动才能够实现单位算力的最低能耗。除此之外,还要依靠在L3层使用AI算法进行业务预测以及动态休眠技术还可以进一步降低能耗。简单来说就是,有多少数据流量(单位:比特)就消耗多少能耗(单位:瓦特)。这就是所谓的“比特瓦特联动”。事实上,这就好比过去电信领域在夜间由于用户通话较少会关闭一定数量的载波或业务板是一个道理。

未来数据中心制冷将因地制宜,多种技术并存

数据中心能耗的降低,单纯从技术角度而言,传统的风冷已经捉襟见肘。正如何宝宏博士所言“再冷的风也难以吹凉数据中心滚烫的芯”。在这样的背景下,行业内普遍认为液冷散热,间接蒸发冷却等方式将成为未来的主流。除此之外,还有很多数据中心通过“靠山吃水”等地利条件减轻制冷系统的能源消耗。比如阿里云千岛湖数据中心,腾讯贵安七星数据中心等莫不如此。但事实上,未来的数据中心节能降耗,很可能是通过多种技术的合力使然。

李伟先生表示,单纯从技术角度而言,液冷和间接蒸发冷却都是未来的趋势。但液冷目前尚未完全形成生态,所以其发展还尚需时日。但间接蒸发冷却技术由于采用间接自然冷,一个部件一次换热,相较于目前广泛使用的冷冻水系统需要水箱、冷却塔、阀门、水泵、冷机、精密空调和BMS等七大部件四级换热而言优势明显。在北方地区市场前景广阔。

但是从全国市场而言,由于环境差异巨大,所以目前很难有一种制冷系统能够实现放之四海而皆准。未来的数据中心散热,必然是充分考虑地理自然环境,结合自身特点应用多种技术共同作用。比如北方地区在冬天使用风冷,而夏天使用液冷,实现风液融合散热。同时加入AI算法匹配数据中心环境参数,实现从固定散热到弹性散热,从而最大限度提升能源使用效率。总之,未来数据中心制冷将因地制宜,多种技术并存。

高品质数据中心,标准化+智能化+平台化将是未来数据中心主旋律

由于数据中心是一个复杂的系统工程,涉及到很多模块的安装,对接,测试以及维护。所以未来在建设标准上也会更加严格,高品质数据中心会成为用户的主要诉求。李伟先生认为,目前模块化数据中心是主要趋势,但不同厂商的标准不同,未来需要形成行业标准从而实现MV无缝对接,以提升集成效率。同时,还需要构建完整的项目质量管理体系,如施工人员的资质,实施过程文档规范,例行质量监控以及复杂工程标准化操作等。所有这些也正是华为打造高品质数据中心理念的初衷。

另外,如开篇所述,目前数据中心的故障当中有70%是人为因素,所以智能运维在这些年逐渐成为了炙手可热的话题。从供配电,制冷以及运维等各个领域,均在探寻以智能替代人工的办法。关于这个问题,李伟先生认为,数据中心的AI智能化未来会是结合数据中心的全生命周期通盘考虑,比如模块智能化,能效智能化,设计智能化,运维智能化,安全智能化和运营管理智能化。具体来说,前期数据中心在设计阶段的模块和模组选型时,就会通过软件模拟计算如何实现最优搭建方案。通过预先的模拟分析更加了解数据中心在设计时的最优方案,从而方便后期快速部署;再比如供配电系统,某个环节出现问题都会影响整个系统的稳定运行,所以未来的数据中心会实现全链路智能化跟踪和监控;在运维领域,数据中心会通过大量的数据训练实现智能化。当出现问题时,依照告警级别区分轻重缓急,优先解决紧急的主告警,让连带子告警迎刃而解,以便最终实现告警压缩的目的。这对于减轻数据中心的运维压力善莫大焉。

与此同时,数据中心的安全和运营也将实现智能化。由于现在网络化和数字化程度越来越高,数据中心暴露在网络中的环节太多,所以未来防护也会从芯片和各种关键层面抓起,一旦出现风险立即将其消灭在萌芽状态。在运营方面,通过智能化手段可以帮助运营者分析用户需求,有效提升资源利用。比如分析哪些用户在某一时段对于哪种服务的需求会产生波动,运营者可以提前协调相关资源加以应对,从而提升数据中心的客户服务水平和盈利能力。无论是标准化还是智能化,最终都必须依托数字化的平台来进行管理和支撑,在数据中心设计,项目质量管理,维护和运营等方面需要借助各模块硬件信息及参数,集成实施规范,动态环境信息以及后期的维护和业务数据进行能源及管理效率等方面进行持续优化。综上所述,高品质数据中心,标准化+智能化+平台化将是未来数据中心的主旋律。

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