互聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)中心建設(shè)

葉玲莉

數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展期，施耐德電氣助力河南正東云和中原云打造數(shù)據(jù)中心項目，加快河南省政務(wù)云平臺建設(shè)。

近年來，我國國民經(jīng)濟和社會信息化得到了快速發(fā)展。國家“三網(wǎng)融合”和“兩化融合”的政策指引，適度寬松的政府宏觀政策和“十二五”規(guī)劃的有力實施，給我國的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)注入了強勁的發(fā)展動力。而國家 “十三五規(guī)劃綱要”的提出，更是奠定了大力發(fā)展數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)設(shè)施的基調(diào)。

一、數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了三個時期：2000年前后的萌芽期、2004～2008年的緩慢上升期、2008年至今的快速發(fā)展期，這是與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟各主要行業(yè)的信息化建設(shè)的發(fā)展息息相關(guān)的。

據(jù)中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟研究統(tǒng)計，從2008年起至今我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)總體市場規(guī)模呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展態(tài)勢，其發(fā)展速度于2009年受全球金融危機的影響降至最低點3.0%，而2011年在“十二五”規(guī)劃的影響下，發(fā)展速度達到最高點15.4%。截至2015年，我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達3277.4億元人民幣，以高于GDP的速度發(fā)展。預(yù)計在“十三五”規(guī)劃的刺激下，2016年數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模將繼續(xù)高速增長，市場規(guī)模將達到3588.8億元。

在各政府部門對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的大力扶持下，我國數(shù)據(jù)中心市場迎來快速發(fā)展，但不能忽視的是，我國數(shù)據(jù)中心的發(fā)展還存在以下問題：

1. 目前全國數(shù)據(jù)中心整體布局尚不夠理想，重建輕用的現(xiàn)象仍然存在。

2. 《指導意見》的配套政策尚未完全落實到位，部分滿足條件的數(shù)據(jù)中心未得到電價優(yōu)惠政策，一些地區(qū)的數(shù)據(jù)中心企業(yè)電力引入成本過高。

3. 仍有一半以上的數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE沒有達到1.5的規(guī)劃要求，特別是中小型數(shù)據(jù)中心在綠色節(jié)能方面差距較大，同時數(shù)量龐大的老舊數(shù)據(jù)中心改造任務(wù)也頗為艱巨。

4. 政府部門不自建數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)而采購云服務(wù)的探索剛剛開始，引領(lǐng)作用尚未充分顯現(xiàn)，同時對云服務(wù)安全的意識也尚需提升。

5. 數(shù)據(jù)中心標準體系仍不夠完善，標準工作尚不能滿足產(chǎn)業(yè)界對數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能、服務(wù)質(zhì)量、評估評測、數(shù)據(jù)安全等方面的需求。

二、數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢

隨著新興技術(shù)不斷突破數(shù)據(jù)中心的功率密度和電源的限制，數(shù)據(jù)中心設(shè)施正在發(fā)生著巨大的變化。我們預(yù)計，未來數(shù)據(jù)中心將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

1. 采用模塊化設(shè)計。數(shù)據(jù)中心的新興技術(shù)，如超融合基礎(chǔ)設(shè)施、微服務(wù)和容器，可以讓每機架提供更多的電能，這反過來，需要對數(shù)據(jù)中心進行新的配置和設(shè)計。2011年以來，新的溫度和濕度的指導方針有助于“重新考慮數(shù)據(jù)中心的設(shè)計”，因此它可以被設(shè)計成不同的限制。這導致了越來越多的數(shù)據(jù)中心的設(shè)計采用了模塊化的方式，防止過度規(guī)劃。

2. 安全挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、軟件定義基礎(chǔ)設(shè)施都越來越關(guān)注安全。政府和工業(yè)部門都在提高法規(guī)和加強審查，特別是對銀行和金融業(yè)務(wù)。面對著新的安全威脅，我們不能只是保護數(shù)據(jù)中心的邊界，因此，安全必須集成在整個過程中。

3. 物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的外部沖擊正在引發(fā)數(shù)據(jù)中心的新需求。Gartner預(yù)測到2020年，將有250億個設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，從而為數(shù)據(jù)中心的存儲和通信帶來更大的外部需求。此外，物聯(lián)網(wǎng)也將越來越成為運營數(shù)據(jù)中心的一部分，諸如使用傳感器監(jiān)測溫度和物理安全的資產(chǎn)管理。

4. 開放標準。由Facebook公司開發(fā)的開放計算項目（OCP），已部署在一些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中，從而降低運營成本。開始有越來越多的地方數(shù)據(jù)中心采用創(chuàng)新技術(shù)。未來網(wǎng)絡(luò)和存儲開放的標準也將發(fā)生變化，即使是一個單一的開放式標準。

5. 高級指標。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都只注重簡單的指標，如能源使用效率（PUE），但只有PUE是遠遠不夠的。人們需要更全面的衡量標準，以提高數(shù)據(jù)中心的效率。比如IT專業(yè)人員需要測量多余電量，并拓展到測量水的使用量，以及熱通道到辦公區(qū)域的熱量是多少。

6.液體冷卻。液體冷卻在業(yè)界已經(jīng)談?wù)摱嗄?，采用液體冷浸技術(shù)在某些系統(tǒng)中起著重要的作用，如高性能計算。液體冷卻的優(yōu)點包括部署其在特定領(lǐng)域的能力，很少有運動部件沒有噪音、非常安靜和可靠。盡管液體冷卻技術(shù)有其優(yōu)點，但目前許多數(shù)據(jù)中心并沒有采用該技術(shù)。

7.DCIM和智能技術(shù)。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理（DCIM）軟件包含與數(shù)據(jù)中心各個領(lǐng)域的進一步整合，以及預(yù)測分析技術(shù)。數(shù)據(jù)中心的管理將是DCIM和智能技術(shù)的結(jié)合。二者的結(jié)合將使數(shù)據(jù)中心管理達到一個新的水平。

三、數(shù)據(jù)中心發(fā)展模式

目前，數(shù)據(jù)中心主要有三種存在方式：一是企業(yè)自建數(shù)據(jù)中心，二是租用運營商數(shù)據(jù)中心，三是租用數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)。

自建數(shù)據(jù)中心是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在的形式，很多大型企業(yè)都擁有自己的數(shù)據(jù)中心，然后通過租用運營商的廣域網(wǎng)線路，實現(xiàn)多個內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)。比如：公安網(wǎng)、平安工程、銀行行業(yè)、石油行業(yè)等，這些專網(wǎng)使用的都是專有的數(shù)據(jù)中心，由各大政府部門、企業(yè)主導自行創(chuàng)建的。這種數(shù)據(jù)中心特別適用于“高富帥”的不缺錢的行業(yè)。這種自建的數(shù)據(jù)中心，使用非常靈活，可以根據(jù)自己需求任意改動。這種自建的數(shù)據(jù)中心安全度最高，信息泄露、受攻擊的可能性大為減少。

租用運營商數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)中心存在的主要形式。如百度、奇虎360、搜狐、新浪等企業(yè)大部分的數(shù)據(jù)中心都是租用運營商的。運營商提供場地、機柜、網(wǎng)絡(luò)帶寬和供電，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)直接將設(shè)備放入運營商網(wǎng)絡(luò)中即可，這樣一般只要一周就可以建設(shè)完一個數(shù)據(jù)中心并投入使用，速度非?？臁＿@種方式在互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中非常普遍，這樣互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)只需要關(guān)注自己的應(yīng)用設(shè)備（主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器）運行狀況即可，不必關(guān)心機房環(huán)境、空調(diào)、供電等一系列問題。雖然要向運營商支付不菲的租用金額，但仍可為互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)節(jié)省大量的人力和物力。

租用數(shù)據(jù)中心提供的服務(wù)是近兩年才出現(xiàn)的一種新型數(shù)據(jù)中心。這種方式是中小型企業(yè)的福音。中小企業(yè)受限于資金和背景，自己建造和租用運營商維護都很困難。通過直接租用大型數(shù)據(jù)中心的服務(wù)，就可以部署自己企業(yè)的業(yè)務(wù)。比如可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求，向億恩云租用100GT的硬盤和200G的內(nèi)存，10G的帶寬，對于中小企業(yè)，滿足這些性能的物理硬件完全不可見。

不管是自建還是租用，都各有利弊，不好說哪種方式更好。租用數(shù)據(jù)中心服務(wù)代表著數(shù)據(jù)中心未來的發(fā)展方向，更具發(fā)展?jié)摿?，而傳統(tǒng)的自建數(shù)據(jù)中心雖然飽受爭議，但依然會長期存在，大型企業(yè)和政府部門依然樂于建造完全自我管理的數(shù)據(jù)中心。在未來相當長的一段時間內(nèi)，這三種方式必然長期存在。

四、數(shù)據(jù)中心建設(shè)案例

定位于政務(wù)云平臺的河南中原云數(shù)據(jù)中心項目是河南省政府重點扶持項目，也是河南正東云計算有限公司與河南中原云大數(shù)據(jù)集團有限公司戰(zhàn)略合作項目。

在這個合作項目中，擁有豐富電力、水力、房產(chǎn)資源的盛潤控股集團有限公司負責數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和投資，擁有政府資源的河南中原云大數(shù)據(jù)集團有限公司負責數(shù)據(jù)中心的運營和宣傳推廣。雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢，以實現(xiàn)長期發(fā)展，達到資源共享、合作雙贏的目的，從而加快河南省統(tǒng)一的政務(wù)云平臺的建設(shè)。正如河南中原云大數(shù)據(jù)中心建設(shè)指揮部副組長鄭治在接受采訪時所表示：“中原云大數(shù)據(jù)中心的發(fā)展前景是非常樂觀的，我們的發(fā)展目標是實現(xiàn)兩萬臺機柜，20萬臺服務(wù)器，剛好是一個電廠的裝機容量。但是具體實施的話，還得分期、一步一步地走。畢竟是一個響應(yīng)國家的號召，等于是民營企業(yè)和國有企業(yè)，以及政府之間的合作，在這個數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)里面，我們各方真正實現(xiàn)優(yōu)勢互補?！?/p>

作為中原云大數(shù)據(jù)中心項目咨詢顧問方的施耐德電氣，于2015年8月正式參與到整個項目的規(guī)劃設(shè)計建設(shè)之中。在項目規(guī)劃設(shè)計過程中，與用戶、設(shè)計院一起密切配合，根據(jù)用戶需求、場地條件、所在園區(qū)的外部資源，結(jié)合施耐德電氣全球數(shù)據(jù)中心的工程設(shè)計經(jīng)驗，制訂了最適合的技術(shù)方案，為整個項目的順利進行，做好了充分的準備。

1.項目資源優(yōu)勢

具體來看，中原云大數(shù)據(jù)中心的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）房產(chǎn)優(yōu)勢。河南正東云計算數(shù)據(jù)中心母公司為河南盛潤控股集團有限公司，母公司旗下的子公司鄭州四棉紡織有限公司正在轉(zhuǎn)型升級，其現(xiàn)有廠房用地，基礎(chǔ)設(shè)施齊全，經(jīng)改造后可直接用來建設(shè)中原云大數(shù)據(jù)中心。

（2）用能優(yōu)勢。中原云大數(shù)據(jù)中心擬采用河南盛潤控股集團有限公司所屬子公司鄭州市鄭東新區(qū)熱電有限公司為其提供雙路直供電。鄭東熱電公司擁有2臺20萬千瓦熱電機組，自備電量能滿足2萬臺機柜，20萬臺服務(wù)器項目用電、用蒸汽需求。同時，鄭東熱電公司利用溴化鋰制冷技術(shù)，采用熱電廠具有一定溫度、壓力的熱化蒸汽，作為溴化鋰制冷機的動力，將多余的熱負荷轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)中心的冷源。該制冷方式電能消耗僅是電動制冷機用電量的2%～3%。這樣可以為數(shù)據(jù)中心的運行節(jié)約大量的電能。

（3）電力保障。中原云大數(shù)據(jù)中心采用3路供電專線，其中2路供電專線由鄭州市鄭東新區(qū)熱電有限公司自有發(fā)電廠提供，另外1路供電專線由國家電網(wǎng)提供。鄭東新區(qū)熱電有限公司向中原云鋪設(shè)的電纜共有兩路四根，并且在原有設(shè)計上新增了2000多米控制線纜，用以保障大數(shù)據(jù)機房的用電可靠性。

（4）水力優(yōu)勢。河南中原云大數(shù)據(jù)中心有三路水源，一路來自廠區(qū)的自備井，一路來自白沙水廠，還有一路來自鄭東水務(wù)水源。

2. 項目特點與技術(shù)難點

中原云大數(shù)據(jù)中心項目在建設(shè)工程中有其獨特的特點和技術(shù)難點。負責此項目的施耐德電氣系統(tǒng)架構(gòu)經(jīng)理奚曉青表示，由于該項目業(yè)主對整個項目的要求非常高，要求充分利用現(xiàn)有的資源來建設(shè)數(shù)據(jù)中心，以降低項目的初期投資成本和后續(xù)的運營成本。同時，項目進度又十分緊張，給規(guī)劃設(shè)計工作帶來了很大的壓力。另外一方面，由于靠近鄭東熱電廠，該數(shù)據(jù)中心可以利用發(fā)電廠產(chǎn)生的余熱，通過分布式能源技術(shù)，也就是三聯(lián)供技術(shù)，大幅度降低數(shù)據(jù)中心運營成本。

此項目也有一定的技術(shù)難點。奚曉青表示，由于數(shù)據(jù)中心在原有廠房的基礎(chǔ)上進行改造，在數(shù)據(jù)中心主體結(jié)構(gòu)上，有很多先天條件的限制，不利于設(shè)備的安裝、擺放和管線的敷設(shè)，以及人流、物流的劃分，大大增加了工程施工難度。另外一方面，由于采用分布式能源技術(shù)，需要對項目的可靠性進行充分論證，并做好冗余備份措施，最大限度保障數(shù)據(jù)中心安全可靠的運行。

3. 施耐德電氣的優(yōu)勢

施耐德電氣作為此項目的咨詢顧問方，在中原云大數(shù)據(jù)中心項目建設(shè)上也表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。

首先，施耐德電氣具有良好的品牌效益。作為全球能效管理專家，施耐德電氣也是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域解決方案和服務(wù)的領(lǐng)導者，擁有業(yè)內(nèi)最廣泛最豐富的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的產(chǎn)品組合和架構(gòu)選擇，除了不提供柴油發(fā)動機和IT設(shè)備，其他所有的與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的產(chǎn)品都能提供。從中低壓配電設(shè)備到空調(diào)制冷系統(tǒng)，再到運維管理體系，可以說是無所不包。同時，基于其豐富的產(chǎn)品線和工程經(jīng)驗，施耐德電氣還有遍布全球的技術(shù)專家團隊，不論項目需要咨詢、設(shè)計，還是產(chǎn)品、運維，他們都有相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)專家，為客戶提供最專業(yè)的解決方案。正是如此優(yōu)異的表現(xiàn)，施耐德電氣在全球獲得了良好的口碑。

其次，面對市場快速增長的需求，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式已經(jīng)很難滿足要求。施耐德電氣針對本項目提供了預(yù)制化、微模塊的解決方案，將傳統(tǒng)12～18個月的建設(shè)周期大幅降低到4～6個月。同時，他們還為用戶提供全球排名第一的數(shù)據(jù)中心監(jiān)控管理軟件StruxureWare，幫助用戶管理整合好其數(shù)據(jù)中心資源。

第三，目前國內(nèi)新建數(shù)據(jù)中心的PUE值通常都在1.6左右，在這個項目中，施耐德電氣將此值降低到1.3，使項目的運行成本節(jié)省約30%，滿負荷狀態(tài)下，每年可節(jié)省電費數(shù)百萬元。除了PUE外，施耐德電氣還增加了對WUE的考量，也就是水資源的使用效率，以保證數(shù)據(jù)中心能夠健康長久的運行發(fā)展。