“東數(shù)西算”下數(shù)據(jù)中心高性能計算的六大趨勢八大技術

在數(shù)字經(jīng)濟時代下，算力正在逐漸成為新的生產(chǎn)力，廣泛應用在社會的方方面面，為各行各業(yè)的數(shù)字化轉型提供動力基礎。數(shù)據(jù)中心是算力的物理承載，是數(shù)字化發(fā)展的關鍵基礎設施。

目前，我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)正從高速發(fā)展向高質量發(fā)展演進。在布局上，國家一體化數(shù)據(jù)中心、新型數(shù)據(jù)中心等政策文件的出臺和“東數(shù)西算”工程的實施，為數(shù)據(jù)中心的協(xié)調融合發(fā)展指明方向，促進國家數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)布局的不斷優(yōu)化。

數(shù)字技術驅動的第四次工業(yè)革命給人類生產(chǎn)生活帶來巨大改革。作為各種數(shù)字技術應用物理基礎，數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)業(yè)賦能價值正逐漸凸顯。國際上，世界大部分國家都在積極引導數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展，數(shù)據(jù)中心市場不斷擴大，投資并購活躍競爭日趨激烈。在國內，“新基建”的發(fā)展和“十四五”數(shù)字中國建設目標的提出，為我國數(shù)字基礎設施建設提供重要指導。中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入新階段，數(shù)據(jù)中心規(guī)模穩(wěn)步增長，低碳、高質量、協(xié)調發(fā)展的格局正在逐步形成。

六大方位穩(wěn)速發(fā)展

一、數(shù)據(jù)中心支出增長狀況：國際穩(wěn)定，國內加速

全球數(shù)據(jù)中心的增加相對穩(wěn)定。按照全球服務器年增加量統(tǒng)計，2015 - 2021年投入使用的新增服務器規(guī)模相對穩(wěn)定，凈增加值也相對穩(wěn)定。預計未來幾年數(shù)據(jù)中心規(guī)模將繼續(xù)穩(wěn)步增長。

我國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模持續(xù)穩(wěn)定增長，大型以上數(shù)據(jù)中心規(guī)模快速增長。近年來，中國數(shù)據(jù)中心機架的規(guī)模穩(wěn)步增長。根據(jù)2.5kW標準機架的統(tǒng)計，到2021年底我國在用數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模已達520萬臺，近五年年均增速超過30%。其中，大型以上數(shù)據(jù)中心的機架規(guī)模增長更為迅速。按照2.5kW標準機架統(tǒng)計，機架尺寸為420萬，占比80%。

二、數(shù)據(jù)中心市場收入：國際平穩(wěn)，國內高增速

數(shù)據(jù)中心市場收入方面，2021年全球數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模超過679億美元，較2020年增長9.8%。預計2022年市場收入將達到746億美元，整體增速保持穩(wěn)定。

在新基建、數(shù)字化轉型和數(shù)字中國長遠目標等國家政策以及企業(yè)降本增效的需求推動下，中國數(shù)據(jù)中心業(yè)務收入持續(xù)高速增長。2021年，中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)市場收入達到1500億元左右，近三年年均復合增長率為30.69%。隨著中國各地區(qū)、各行業(yè)數(shù)字化轉型的深入，中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)的市場收入將保持持續(xù)增長趨勢。

三、新興市場強勁，國內場景多樣

從全球來看，在全球數(shù)字經(jīng)濟加速發(fā)展的推動下，印度、南非等新興市場逐步加強對數(shù)據(jù)中心的政策支持和產(chǎn)業(yè)投入，成為拉動全球數(shù)據(jù)中心需求增長的重要因素。2015年啟動的“數(shù)字印度”為印度的數(shù)字化發(fā)展提供持續(xù)助力，大數(shù)據(jù)中心建設是該計劃的重要內容之一。

2021年，南非通信和數(shù)字科學技術部發(fā)布《國家數(shù)據(jù)和云政策草案》，指導國家高性能計算和數(shù)據(jù)中心的建設。高性能計算和數(shù)據(jù)中心主要由Sentech和Broadband Infraco兩個現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心合并而成，將為各級政府、企業(yè)和高校提供云服務。政府主導的數(shù)據(jù)中心建設將為南非數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展奠定堅實的基礎。

市場方面，印度智能終端設備和數(shù)字消費場景日益豐富，數(shù)據(jù)存儲需求激增。同時，新冠肺炎疫情的加劇使得更多的線下商業(yè)活動轉向線上。數(shù)字技術的蓬勃應用和消費需求為印度數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境。跨國企業(yè)看好印度數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，通過數(shù)據(jù)中心建設加強數(shù)字化服務能力。2020年，亞馬遜將在印度特倫甘納邦投資28億美元建立新的數(shù)字中心，這將是亞馬遜在印度的第二個云計算區(qū)。亞馬遜對印度數(shù)據(jù)中心市場投入的持續(xù)增加，將使其更好地符合印度的數(shù)據(jù)本地化政策。

同時，2019年字節(jié)跳動宣布未來三年將在印度市場投資10億美元，其中數(shù)據(jù)中心的投資占比較大。與投資活躍的印度市場相比，跨國公司對南非市場的投資仍處于初級階段。2019年微軟率先宣布在南非開設數(shù)據(jù)中心，成為全球領先的落戶非洲的云服務提供商之一；2020年亞馬遜在南非的首個云數(shù)據(jù)中心正式啟用，為數(shù)百萬客戶提供了便捷的云計算服務。隨著南非數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展，預計將有更多的數(shù)據(jù)中心和云服務提供商進入南非市場。

從中國范圍看，高科技、數(shù)字化轉型、終端消費等多樣化的算力需求場景不斷涌現(xiàn)，算力賦能效應凸顯。

在高科技方面，高度復雜的計算場景需要更多的高性能算力，超級計算可以通過高性能算力為醫(yī)療、航空航天、探索領域提供支撐。目前，E級超算已經(jīng)成為世界各國在超算領域競爭的重要方向，我國在算力和效率方面還有很大的提升空間。在工業(yè)數(shù)字化轉型方面，互聯(lián)網(wǎng)、通信、金融等現(xiàn)代服務業(yè)需要為大量終端客戶提供服務，數(shù)字化技術在企業(yè)中的應用相對成熟，數(shù)字化程度較高。

隨著十四五等政策的出臺，以及技術研發(fā)和業(yè)務應用的不斷演進，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中石油、中石化等中國傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)也開始積極推進算力基礎設施建設，為企業(yè)數(shù)字化轉型提供支撐。在移動消費和智能終端方面，近年來，我國移動終端用戶和智能終端設備數(shù)量快速增長，終端設備的應用場景不斷豐富，對實時計算能力的需求不斷增加。

在算力方面，中國數(shù)據(jù)中心的多元化發(fā)展趨勢正在逐步顯現(xiàn)，智算中心和邊緣數(shù)據(jù)中心將保持高速增長。長期以來，我國數(shù)據(jù)中心以通用算力為主，超算、智算和邊緣數(shù)據(jù)中心的應用和數(shù)量有待增加。隨著我國對高性能計算、AI計算和邊緣計算需求的不斷增加，超算、智算和邊緣數(shù)據(jù)中心將進一步發(fā)展，算力將呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。

目前，通用算力的數(shù)據(jù)中心仍是市場主力，按機架大小占比90%以上；超算中心主要應用于國家重大科研領域，商業(yè)應用場景較少；智算中心已經(jīng)從早期的實驗探索逐步走向商業(yè)試點。雖然現(xiàn)有規(guī)模不高，但隨著我國各種人工智能應用場景的豐富，智算的需求將快速增長，預計規(guī)模增長率將達到70%。邊緣數(shù)據(jù)中心可以為智能終端和物聯(lián)網(wǎng)設備提供實時算力。隨著中國數(shù)字化轉型的加速，包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對邊緣計算的需求將進一步增強，邊緣數(shù)據(jù)中心的規(guī)模增速有望達到30%。

四、大數(shù)據(jù)中心運營商望眼海外市場

為豐富業(yè)務來源，各大數(shù)據(jù)中心運營商積極拓展海外市場，拓展產(chǎn)業(yè)版圖。以中國電信、中國移動、CenturyLink 和 NTT Communications為代表的基礎電信運營商，以及以Equinix、萬國數(shù)據(jù)為代表的第三方數(shù)據(jù)中心運營商，憑借先發(fā)優(yōu)勢，已經(jīng)在國內掌握大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心資源。

基礎電信運營商和第三方數(shù)據(jù)中心運營商在不斷發(fā)展的過程中，依托資源、資金和技術研發(fā)優(yōu)勢，通過培育自有品牌、拓寬國際營銷渠道、提供全方位配套數(shù)據(jù)中心服務等方式，加快在全球范圍內的數(shù)據(jù)中心布局。比如全球領先的數(shù)據(jù)中心運營商Equinix，在新加坡、香港、東京、悉尼、雅加達等地都有數(shù)據(jù)中心布局；2021年，萬國將初步形成東南亞市場布局，并將在馬來西亞和印尼投資建設超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心園區(qū)；中國移動國際有限公司(CMI)2021年在德國法蘭克福的數(shù)據(jù)中心投入使用。

隨著越來越多的巨頭企業(yè)不局限于本土市場，積極拓展數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)業(yè)布局，全球數(shù)據(jù)中心的競爭舞臺將進一步擴大。“出?！逼髽I(yè)需要加強技術研發(fā)和資源獲取，以確保更大的競爭突破優(yōu)勢。

數(shù)據(jù)中心行業(yè)正在迎來并購的浪潮，大額交易頻繁，市場結構可能會呈現(xiàn)更強的趨勢。在全球低碳節(jié)能戰(zhàn)略背景下，發(fā)達城市及周邊地區(qū)的資源越來越難以獲取。同時，由于新的數(shù)據(jù)中心項目往往需要1-2年的建設時間，融資方便、資金充足、組織靈活的數(shù)據(jù)中心市場參與者往往通過并購方式“購買”數(shù)據(jù)中心資源或項目，以擴大業(yè)務規(guī)模。

以中國的情況為例。目前行業(yè)內有兩種并購方式。

1、資源類收購

多針對核定的能耗定額、土地使用權、廠房等。目的是填補部分地區(qū)數(shù)據(jù)中心的不足，儲備優(yōu)質地段的稀缺資源。

2、收購成熟的數(shù)據(jù)中心項目

通常以收購的數(shù)據(jù)中心盈利為目標，或者跨界進入數(shù)據(jù)中心行業(yè)的新企業(yè)意圖加快布局，縮短建設周期，降低轉型難度。

2021年，Equinix斥資3.2億美元收購尼日利亞數(shù)據(jù)中心和連接服務提供商MainOne填補非洲市場空白；寶能創(chuàng)展以16.5億元收購鵬博士旗下5個數(shù)據(jù)中心的9個機樓，加速進軍數(shù)據(jù)中心市場。并購模式下，企業(yè)可以快速獲取稀缺資源，提高市場份額和行業(yè)地位，甚至加速進入原本沒有涉足的空白市場?；A資源的擴張將有效促進企業(yè)的收入增長，在積累資金后將繼續(xù)加快并購獲取更多的資源，從而越強越強。

五、低碳環(huán)保：技術不斷完善

數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新技術的快速涌現(xiàn)，管理和財務制度的不斷完善，為數(shù)據(jù)中心的綠色低碳發(fā)展提供了有效助推。在技術創(chuàng)新方面，液冷、蓄冷、高壓直流、余熱利用、儲能電站等技術以及太陽能、風能等可再生能源的利用，可以進一步降低數(shù)據(jù)中心能耗和碳排放。在管理和財務方面，行業(yè)領先的數(shù)據(jù)中心通過建立綠色數(shù)據(jù)中心管理體系和內部碳定價體系推動數(shù)據(jù)中心的綠色轉型；綠電證書和綠電交易市場機制的建立和完善，可以有效激發(fā)數(shù)據(jù)中心使用綠色能源和減少碳排放的積極性。

國際互聯(lián)網(wǎng)巨頭積極推廣使用綠色能源，推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排。谷歌、蘋果和Facebook積極宣布可再生能源使用的進展，并分別于2017年、2018年和2020年在其操作系統(tǒng)中實現(xiàn)100%的可再生能源使用。微軟和亞馬遜計劃在2025年實現(xiàn)100%使用可再生能源的目標。為了更好地推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排，谷歌在2020年9月提出，到2030年全球所有數(shù)據(jù)中心都要實現(xiàn)每小時實時可再生能源供應，即24/7零碳運營管理計劃。通過優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的備用電源系統(tǒng)，包括儲能電池和低碳燃料(氫燃料)，微軟在2020年成功完成氫燃料電池的測試，這將為消除對柴油發(fā)電機備用電源的依賴，實現(xiàn)碳減排奠定堅實的基礎。

中國領先互聯(lián)網(wǎng)公司和第三方服務商也在積極開展節(jié)能減排技術實踐，建設和運營數(shù)據(jù)中心的綠色低碳水平達到全球領先水平。百度云(陽泉)計算中心應用市電直供+HVDC、自主研發(fā)的“零功耗”屋頂供冷機組和AI優(yōu)化技術，年均PUE 1.08；秦淮數(shù)據(jù)環(huán)首都數(shù)據(jù)中心采用模塊化、綠電交易及資源回收等技術，年均PUE 1.15，可再生能源利用率100%。中金數(shù)據(jù)昆山一號數(shù)據(jù)中心采用節(jié)能技術和清潔能源采購，實現(xiàn)碳中和目標。數(shù)據(jù)中心碳利用率(CUE)為0.49。

六、央地協(xié)同聯(lián)動

新型數(shù)據(jù)中心是產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，“四高三協(xié)同”內涵不斷豐富。2021年7月，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》，明確指出新型數(shù)據(jù)中心的發(fā)展方向和路徑。聚焦高技術、高算力、高能效、高安全四大特征，以及數(shù)云協(xié)同、云邊協(xié)同、數(shù)網(wǎng)協(xié)同的協(xié)同要求，引導中國數(shù)據(jù)中心高質量發(fā)展。同時，行動計劃還從布局、網(wǎng)絡、算力、產(chǎn)業(yè)鏈、綠色低碳、安全等方面對新型數(shù)據(jù)中心建設給予了全面指導。

1、布局，形成國家樞紐節(jié)點、省數(shù)據(jù)中心、邊緣數(shù)據(jù)中心的梯次布局；

2、網(wǎng)絡，聚焦全國、區(qū)域、邊緣網(wǎng)絡關鍵節(jié)點，推動網(wǎng)絡質量提升，促進多網(wǎng)協(xié)同發(fā)展；

3、算力，引入FLOPS來評估數(shù)據(jù)中心的算力，引導數(shù)據(jù)中心從粗放的機架規(guī)模增長向高質量的算力和效率提升演進。

4、產(chǎn)業(yè)鏈，鼓勵核心技術和標準研發(fā)，加強產(chǎn)業(yè)鏈體系建設；

5、綠色低碳，加快綠色技術產(chǎn)業(yè)應用，提高新能源利用水平，優(yōu)化綠色管理能力建設；

6、安全性，將提高網(wǎng)絡安全保障能力和數(shù)據(jù)資源管理能力，提高新數(shù)據(jù)中心的可靠性。

八大技術不斷變革

一、新能源技術的應用

儲能技術通過“削峰填谷”成為降低數(shù)據(jù)中心電力成本的重要途徑。數(shù)據(jù)中心能耗大，電力成本占總運營成本的60%-70%。目前，雖然很多數(shù)據(jù)中心通過節(jié)能優(yōu)化提高數(shù)據(jù)中心的電力利用率，但電力成本在數(shù)據(jù)中心總成本中仍占很大比例。為了平衡電網(wǎng)的用電時段，供電公司通常提供峰谷電價。數(shù)據(jù)中心可以利用儲能系統(tǒng)將電能儲存在低谷期，在高峰期使用，降低數(shù)據(jù)中心的用電成本。

蓄冷、儲能都是重要的解決方案。蓄冷在夜間電力負荷較低時制備冷能，在白天電力負荷較高時將制備的冷能應用于空調系統(tǒng)。儲能是通過儲能器件來實現(xiàn)。鋰電池以其高密度和高輸出電壓成為下一代數(shù)據(jù)中心的備用儲能方案之一。

與新能源存儲技術的融合不斷深化，數(shù)據(jù)中心的能源結構得到有效轉變，提高綠色低碳水平。隨著數(shù)據(jù)中心能耗政策的收緊和碳中和目標的確立，新能源供電逐漸成為數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)零碳排放的重要途徑，風、光、水、氫等清潔能源的比重將不斷增加。數(shù)據(jù)中心可以直接利用新能源實現(xiàn)能源供應，也可以通過碳排放交易間接促進新能源的使用。

新能源發(fā)電雖然具有清潔環(huán)保的優(yōu)勢，但新能源的供給容易受到自然條件的影響，難以保證其連續(xù)性。和新能源儲能技術融合，可有效提高新能源供給的穩(wěn)定性，解決可再生能源系統(tǒng)應用電源不平衡、穩(wěn)定性差的問題。

國內外一些數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始嘗試新能源和儲能的大規(guī)模供電方案，為新能源和儲能技術在數(shù)據(jù)中心的應用和推廣提供了重要參考。2020年8月，美國能源開發(fā)商Capital Dynamics與數(shù)據(jù)中心運營商Switch簽署了太陽能和儲能項目的購電協(xié)議?；诖藚f(xié)議，Switch將獲得全天候綠色電力支持。該項目包括一個127MW的太陽能發(fā)電廠和一個240MWh的電池儲能系統(tǒng)。

國內方面，2021年7月，世紀互聯(lián)新一代荷蘭存儲數(shù)據(jù)中心項目在佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心收官，這是一個實現(xiàn)大規(guī)模儲能技術應用的數(shù)據(jù)中心項目。該項目以數(shù)據(jù)中心為主要負載對象，配備2MWh儲能容量，1MW輸出功率。整個儲能系統(tǒng)由儲能容器、PCS倉和環(huán)網(wǎng)柜組成，并在交流側與光伏發(fā)電系統(tǒng)耦合。最后將數(shù)據(jù)中心的10kV高壓側接入電網(wǎng)，使數(shù)據(jù)中心形成負載可變可調的綜合體，可以根據(jù)電網(wǎng)和新能源發(fā)電的需求調整充放電策略。

二、運維智能化不斷提升

智能運維的應用可以有效提升數(shù)據(jù)中心運維的流程化和標準化，提高運維管理的效率。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷提升，數(shù)據(jù)中心承載業(yè)務和數(shù)據(jù)量不斷增長，數(shù)據(jù)中心運維方式也在快速演進。智能運維工具的應用使得數(shù)據(jù)中心運維管理更加高效。

在人工運維時期，數(shù)據(jù)中心運維管理人員缺乏有效的運維工具，運維管理活動更多地依賴于其個人知識和技術水平。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的快速增長，數(shù)據(jù)中心運維服務的范圍和難度明顯提高。僅靠個人經(jīng)驗很難保證運維服務的質量。

在上述情況下，開始出現(xiàn)了流程化、標準化的運維。流程化和標準化運維旨在通過定義流程和標準文檔，促進運維管理活動的標準化，減少對運維人員個人知識和技能的依賴。自動化平臺運維是流程化、標準化運維的進一步發(fā)展。自動化運維工具通過平臺建設，將大量重復性的運維活動轉化為自動化操作，提高了運維效率，增強了運維過程的可視化。智能運維以數(shù)據(jù)為基礎，以算法為支撐，以場景為導向，為數(shù)據(jù)中心運維管理提供智能化解決方案，實現(xiàn)問題的實時分析和處理，降低報警噪音，并分析和預測故障和問題的原因。

2021年7月，工信部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》明確提出“以供配電、制冷、IT及網(wǎng)絡設備、智能系統(tǒng)等關鍵環(huán)節(jié)為重點，新數(shù)據(jù)中心，打造強者，彌補弱者”。政策引導數(shù)據(jù)中心運維管理智能化發(fā)展，行業(yè)對智能運維越來越重視。

中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和第三方服務商積極開展智能化運營實踐。萬國數(shù)據(jù)北京四號數(shù)據(jù)中心在基礎設施建設中使用大量具有專業(yè)經(jīng)驗的自動化設備替代人工操作，提高故障報警和響應速度，結合自主研發(fā)的運營管理平臺和應用軟件，實現(xiàn)從局部到區(qū)域再到全國的高效優(yōu)質運維。騰訊懷來貝瑞北云數(shù)據(jù)中心，基于騰訊研發(fā)的數(shù)據(jù)中心自動化管理平臺騰訊智微，構建了園區(qū)、區(qū)域、總部聯(lián)動的三級閉環(huán)管理體系，通過重構報警鏈路實現(xiàn)秒級靈敏感知。通過應用圖計算、物模型等技術，實現(xiàn)了告警收斂快，故障自動定位準確率高達99.9%。

智能網(wǎng)絡運維是數(shù)據(jù)中心智能運維重要的應用場景之一。智能網(wǎng)絡運維技術可以不斷促進網(wǎng)絡可見性、可管理性和可控性的提高。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴大，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的復雜性也在不斷增加。同時，用戶對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的質量、可靠性和安全性提出了更高的要求。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡在運維過程中存在信號干擾、應用保障等問題。人工運維效率差，在應對突發(fā)網(wǎng)絡故障時難以做出及時的網(wǎng)絡故障處理和運維。

目前，業(yè)界提出了以“自動駕駛網(wǎng)絡”為代表的智能網(wǎng)絡運維優(yōu)化技術，融合AI技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的控制、自動運維及優(yōu)化，恢復和治愈各類網(wǎng)絡故障，管理擁塞，支持網(wǎng)絡自動調優(yōu)和自我進化，為用戶提供更好的網(wǎng)絡服務。

在2021開放數(shù)據(jù)中心峰會上，中國信通院、華為、中國移動研究院等單位聯(lián)合發(fā)布了《超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡無損以太場景評測規(guī)范》，從功能、性能、可靠性、兼容性、運維等維度對分布式存儲、集中式存儲和高性能計算場景進行了評測。根據(jù)評估結果，無損網(wǎng)絡分為五個等級，分別為無損能力尚不成熟、具備基本無損能力、無損能力成熟、無損能力良好、無損能力卓越，運維是其重要的等級評定維度。

同時，華為在《華為數(shù)據(jù)中心自動駕駛網(wǎng)絡白皮書》中將自動駕駛網(wǎng)絡定義為五個等級，指出全自治網(wǎng)絡是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡發(fā)展的終極目標。在全自治網(wǎng)絡下，網(wǎng)絡系統(tǒng)本身將面對任何場景，具備執(zhí)行、監(jiān)控、分析和決策的能力，全面實現(xiàn)閉環(huán)管理的自動化，真正實現(xiàn)“無人駕駛”。

三、項目建設周期縮短

隨著裝配式建筑技術與模塊化數(shù)據(jù)中心的深度融合，新一代裝配式模塊化數(shù)據(jù)中心的可靠性和體驗得到了大幅提升。隨著信息技術的快速迭代和用戶對數(shù)據(jù)中心交付周期要求的縮短，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設模式越來越難以滿足實際需求，數(shù)據(jù)中心預制成為實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心快速建設的關鍵技術之一。

數(shù)據(jù)中心預制技術已經(jīng)發(fā)展了很多年。早期的預制式數(shù)據(jù)中心采用一體機的形式設計，單個盒子集成了數(shù)據(jù)中心的所有子系統(tǒng)，可以滿足小型數(shù)據(jù)中心快速部署和應急建設的要求。

在一體機的基礎上，行業(yè)逐漸實現(xiàn)了設備區(qū)、配電區(qū)等核心區(qū)域的模塊化，傳統(tǒng)的預制模塊化數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)。由于可靠性、空間和標準化的限制，傳統(tǒng)的預制模塊化數(shù)據(jù)中心仍然主要用于小規(guī)模和特定的場景。隨著預制模塊化概念的成熟和模塊化數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，預制模塊化建筑技術與模塊化數(shù)據(jù)中心的融合不斷加深，新一代預制模塊化數(shù)據(jù)中心開始出現(xiàn)。

四、液冷技術商用條件漸成熟

液冷技術發(fā)展迅速，系統(tǒng)可靠性逐步提高。液冷技術是利用液體作為傳熱介質在熱源附近進行換熱制冷，而不是像風冷那樣通過空氣間接制冷。由于液體具有相對較高的比熱容，其制冷效果和能效遠高于風冷，在高密度、大規(guī)模、高散熱要求的數(shù)據(jù)中心中優(yōu)勢明顯。

根據(jù)液冷機房末端與服務器等熱源的接觸方式，液冷可以分為間接液冷技術和直接液冷技術。在間接液冷中，熱源與冷卻液不直接接觸。在直接液冷技術中，冷卻液直接與發(fā)熱的電子元器件接觸進行熱交換和制冷。間接液冷以冷板為主，其中單相冷板液冷方案較為常見。直接液冷以浸沒式為主，散熱效率高，噪音低。

目前，我國液冷技術發(fā)展迅速，已有大規(guī)模商用案例，這與我國數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴大，單個機柜功率密度不斷提高有關。阿里巴巴、百度、騰訊、華為、中科曙光等IT公司都有液冷技術的成熟應用案例。阿里巴巴仁和云計算數(shù)據(jù)中心采用全浸沒式液冷服務器，該數(shù)據(jù)中心成為國內首個綠色等級為5A的液冷數(shù)據(jù)中心。

隨著液冷技術的應用實踐，近年來，行業(yè)內對液冷技術的研究正在逐步深入。2019年，中國信通院云計算與大數(shù)據(jù)研究所(以下簡稱“中國信通院云所”)聯(lián)合出版了《冷板式液冷》和《液冷革命》兩本書，對比分析液冷技術發(fā)展的內因和外因，以及不同的液冷技術方案。

2020年，ODCC與阿里巴巴舉辦浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心開源大會，阿里巴巴正式開放浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心技術規(guī)范；2021年初，ODCC與UDP（聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署-丹麥科技大學合作伙伴）哥本哈根能效中心、ITU(國際電信聯(lián)盟)共同發(fā)布了題為《Innovative Data-Centre Cooling Technologies inChina-Liquid Cooling Solution》的液冷研究報告，總結了液冷技術在中國的應用進展。

2021年，ODCC發(fā)布了《浸沒式液冷服務器可靠性白皮書》，其研究內容是液冷服務器長期運行后的可靠性評估方法；2022年4月，由中國信通院云大所牽頭的液冷五大系列行業(yè)標準正式實施，為數(shù)據(jù)中心液冷行業(yè)發(fā)展提供了有效指導。

隨著對邊緣計算能力的需求越來越大，液冷技術的應用場景將從云端擴展到邊緣。隨著終端計算能力需求的不斷增加，傳統(tǒng)的云計算能力逐漸向邊緣下沉，邊緣計算服務器的功率密度和散熱需求也在同步增加。為了降低數(shù)據(jù)中心的冷卻能耗，提高數(shù)據(jù)中心的整體能效，一些邊緣數(shù)據(jù)中心開始引入液冷邊緣服務器，通過液冷技術的應用提高邊緣數(shù)據(jù)中心的能效水平。

五、高密服務器研發(fā)加快

數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增長和土地、電力資源的集約開發(fā)推動了高密度數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。在過去很長一段時間內，為了滿足用戶日益增長的數(shù)據(jù)處理需求，數(shù)據(jù)中心主要通過增加空間和擴大機架和服務器規(guī)模來提供更多的算力，但這也會導致數(shù)據(jù)中心運營成本的增加和數(shù)據(jù)中心空間的浪費。

經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)日益緊張的土地資源，使得通過擴大服務器規(guī)模來增加算力的數(shù)據(jù)中心建設模式難以發(fā)展。建設高密度的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為提高數(shù)據(jù)中心算力水平的重要措施。高密度的數(shù)據(jù)中心可以進一步提高數(shù)據(jù)中心每平方米的算力，可以更好地滿足大數(shù)據(jù)場景下的計算和存儲需求。

高密度的服務器部署顯著提高了數(shù)據(jù)中心單位面積的算力，降低了數(shù)據(jù)中心的運營成本。建設高密度數(shù)據(jù)中心的關鍵是部署高密度服務器。與傳統(tǒng)服務器不同，高密度服務器的電源和風扇采用共享方式設計，位于同一機箱的多個服務器節(jié)點可以共享電源和風扇。

一方面減輕了機體的重量和空間占用，提高了數(shù)據(jù)中心單位面積的算力；另一方面，可以提高電源和散熱系統(tǒng)的使用效率，降低數(shù)據(jù)中心的運營成本。隨著數(shù)據(jù)中心功率密度的增加，數(shù)據(jù)中心的平均機架功率也在增加。有研究機構發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，目前全球5-9kW/架的機架占最多，功率超過10kW/架的機架占近30%。單機架功率的提升與高密度服務器的規(guī)?；渴鸷蛻妹芮邢嚓P。目前，Intel、IBM、華為、浪潮、曙光等廠商加快了高密度服務器的產(chǎn)品設計和市場布局。

六、容災備份能力增強

數(shù)據(jù)的重要性不斷凸顯，容災備份需求推動備份一體機市場快速增長。它是存儲在數(shù)據(jù)中心的企業(yè)最重要的資產(chǎn)。在我國企業(yè)數(shù)字化轉型進程加快的背景下，數(shù)據(jù)中心和企業(yè)機房的容災備份能力逐漸受到業(yè)界關注。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護方式大多只能保護物理設備的數(shù)據(jù)，難以為云計算等環(huán)境提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護和備份服務。隨著數(shù)據(jù)中心分布式計算應用場景的增長，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護和備份方法越來越難以滿足需求。高效、全面、集成、統(tǒng)一、靈活的數(shù)據(jù)備份和恢復解決方案已經(jīng)成為下一代數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)保護解決方案的發(fā)展方向。

一體機備份是下一代數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)保護場景的重要方案。一體機備份機可以使用軟件、磁盤陣列、服務器引擎或節(jié)點來備份數(shù)據(jù)，并與備份軟件緊密結合，形成目錄、索引、計劃，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

目前，全球備份一體機市場保持高增長態(tài)勢，市場需求旺盛。為迎合行業(yè)發(fā)展，2021年9月，ODCC發(fā)布了《備份一體機技術規(guī)范》，對備份一體機的架構、功能、非功能、接口要求等進行了全面規(guī)范，有效促進了備份一體機的生產(chǎn)、測試和選型。

七、新存儲訪問協(xié)議不斷演進，網(wǎng)絡存儲深度融合

NVMe-oF協(xié)議已經(jīng)成為全閃存端到端的重要解決方案，存儲與網(wǎng)絡的融合日益加深。NVMe-oF已經(jīng)成為降低存儲網(wǎng)絡協(xié)議棧處理開銷、實現(xiàn)高并發(fā)和低延遲的重要技術。解決了通信協(xié)議帶來的存儲性能損失問題，進一步釋放了SSD的性能，加速了閃存的發(fā)展。NVMe-oF使主機和存儲設備通過網(wǎng)絡使用NVMe協(xié)議，有效提高了主機通過遠程網(wǎng)絡訪問存儲的性能，引起了業(yè)界的廣泛關注。目前，NVMe-oF支持FC網(wǎng)絡、IB網(wǎng)絡、無損網(wǎng)絡和標準以太網(wǎng)。其中，無損網(wǎng)絡作為業(yè)界關注的焦點之一，近年來取得了長足的進步。其性能遠優(yōu)于標準以太網(wǎng)，建設成本低于FC網(wǎng)絡和IB網(wǎng)絡。因此，在NVMe-oF和網(wǎng)絡融合發(fā)展的過程中，無損網(wǎng)絡將成為一個重要的發(fā)展方向。

八、泛在算力互聯(lián)需求增多，算力網(wǎng)絡創(chuàng)新加速

算力網(wǎng)絡連接無處不在的算力基礎設施，運營商積極進行落地實踐。金融、交通、教育、工業(yè)等行業(yè)對泛在算力場景的需求越來越大，用戶需要更優(yōu)惠、更高質量的隨時隨地可接入的算力服務。源于算力的無處不在的使用和交易需求的計算網(wǎng)絡已經(jīng)成為下一代計算基礎設施發(fā)展的重點。近年來，運營商加快了計算網(wǎng)絡的實施。計算融合是中國聯(lián)通CUBE-Net3.0的重點方向之一，中國聯(lián)通在全國多地開展了計算網(wǎng)絡建設試點，通過計算網(wǎng)絡業(yè)務鏈、網(wǎng)絡切片、資源感知實現(xiàn)計算資源調度和感知，從而形成云網(wǎng)絡安全融合服務。

中國電信在計算網(wǎng)絡建設過程中，強調以“云”為核心，注重網(wǎng)絡、算力和存儲資源的整合，推動天翼云不斷升級，實現(xiàn)天翼云和天翼邊緣節(jié)點的統(tǒng)一管理和調度。云網(wǎng)融合、云邊緣協(xié)同是電信云的優(yōu)勢。中國移動重點改造底層計算基礎設施，構建基于X86和ARM架構的通用計算網(wǎng)絡，不斷豐富基于GPU和ASIC的智能計算能力。

算力網(wǎng)絡技術的創(chuàng)新主要集中在三個方面:架構、調度技術和測量模式。在算力架構方面，傳統(tǒng)的計算與網(wǎng)絡分離模式逐漸向計算與網(wǎng)絡融合方向演進，算力基礎設施融合架構創(chuàng)新發(fā)展。在算力調度技術方面，算力調度已經(jīng)從之前只支持網(wǎng)絡的調度發(fā)展到算力與網(wǎng)絡相匹配的調度模式，算力調度技術的創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。

算力調度的技術創(chuàng)新主要包括計算能力跨區(qū)域調度、多級調度、算力資源統(tǒng)一安排、網(wǎng)絡協(xié)議、可視化監(jiān)控和智能運維。在算力測量方面，算力和網(wǎng)絡測量的內涵不斷延伸，算力測量從單節(jié)點測量向集成協(xié)同測量轉變。隨著算力網(wǎng)絡的形成，用戶的算力來源變得更加多樣化。在這種情況下，用戶所能獲得的算力不能用單個或局部節(jié)點來衡量，而是要用算力網(wǎng)絡平臺目前所能供應的、滿足用戶業(yè)務需求的算力來衡量。這種新的集成協(xié)作測量機制將重新驗證用戶的可用算力。

藍海大腦散熱技術

藍海大腦液冷散熱服務器可搭建NVIDIA 4 × A100 / 3090 / P6000 / RTX6000，并將液冷冷板固定在服務器的主要發(fā)熱器件上，依靠流經(jīng)冷板的液體將熱量帶走達到散熱目的。冷板液冷解決了服務器里發(fā)熱量大的器件的散熱，其他散熱器件還得依靠風冷。所以采用冷板式液冷的服務器也稱為氣液雙通道服務器。冷板的液體不接觸被冷卻器件，中間采用導熱板傳熱，安全性高。

藍海大腦擁有完全自主研發(fā)和靈活定制能力，是國內最早從事液冷GPU服務器的廠商之一，并且在獨到的加固、保密和安全等產(chǎn)品技術領域有深厚的積累。藍海大腦端到端的解決方案，賦能AI、云計算、大數(shù)據(jù)、5G、區(qū)塊鏈、元宇宙等新興技術創(chuàng)新和應用，積極為中國新基建、信創(chuàng)、東數(shù)西算、社會經(jīng)濟的數(shù)字化和智能化轉型升級提供堅實的算力保證。同時重視全球合作共贏，與英特爾、英偉達、希捷、華為、飛騰等國內外產(chǎn)業(yè)鏈伙伴保持緊密的戰(zhàn)略合作關系，加速產(chǎn)品方案的適配和應用場景拓展，更好地服務各行業(yè)用戶。

審核編輯：符乾江