中國云數據中心的優化布局與科學發展

摘要：云數據中心是下一代數據中心的主要代表形態，它對中國社會信息化水平的提高起到重要的作用，因此其科學規劃與可持續發展也是中國信息產業“十二五”規劃的重點之一。中國云數據中心的優化布局要統籌兼顧能源、氣候、網絡、政策等關鍵因素，采取政策引導與市場驅動相結合、政策扶持與市場監管相結合的發展指導原則。文章指出，中國云計算產業在符合國家能源戰略和信息化戰略的基礎之上才能實現可持續發展。

關鍵詞：云計算；互聯網數據中心；物聯網；能源利用率

數據中心通常是指在一個物理空間內實現信息的集中處理、存儲、傳輸、交換以及管理，而計算機設備、存儲設備、網絡設備等又是數據中心機房的關鍵設備。云計算是一種基于互聯網或者專網的分布式計算，在虛擬的網絡數據中心里，成千上萬臺電腦和服務器連接成一片電腦云，形成超級強大的運算服務能力。用戶通過電腦、筆記本、手機等終端設備接人數據中心，按自己的需求共享這種超級運算。數據中心是云計算的核心載體，云計算時代的數據中心可統稱為云數據中心，或者云IDC。云數據中心是業內所謂的下一代數據中心的主要代表形態。

從中國社會信息化發展水平實際出發，發展資源利用率高、運營成本低廉、業務可靈活擴展的云數據中心有利于進一步提高中國社會信息化水平，推動IT產業的整體升級，達到節能減排的總體目標，也有利于保障中國的信息安全。國家層面對云數據中心產業進行戰略布局、統籌規劃及科學發展有著重大的意義。

1、中國數據中心空間分布

隨著互聯網的發展，電子政務、電子商務和企業信息化應用的不斷深入，以及“兩化融合”、十一大產業振興規劃、三網融合等政策措施的推進，電信、金融、政府、能源等重點行業的旺盛需求，都對數據中心市場的增長不斷注入活力，因此近幾年來中國數據中心市場一直在快速增長。賽迪顧問調查顯示：2010年中國數據中心IT市場規模達到839億元人民幣，同比增長17.8％。

如圖1所示，中國目前數據中心空間布局不合理，東、中、西部尚未形成優勢互補的產業格局。根據對具有一定規模的兩百多家IDC機房的統計調查結果，IDC機房主要分布在北京、上海、浙江、廣東等地區。

中國數據中心的現有布局存在諸多問題。首先是安全隱患問題突出，一旦沿海中心城市和地區發生重大災難，將造成國家和行業的重大損失；其次是東部地區氣候條件、能源條件、土地成本不具備優勢，數據中心運營成本居高不下，能源和成本也成為制約這些地區發展云數據中心的重要瓶頸。

目前，伴隨著云計算和物聯網等新興產業發展的升溫，各地云數據中心的建設存在著投資過熱的情況。這些數據中心往往沒有明確的目標客戶群，有的是由跨國IT巨頭規劃承建，沒有緊密結合各地不同區域的經濟結構，精確定位區域云計算中心的主要服務模式、商業模式和服務對象。這會導致云數據中心產業發展的資源浪費，特別是東南部地區云數據中心的快速發展會將進一步加重現有布局失衡的問題。

2、云數據中心優化布局的影響因素

依據國家信息產業和互聯網“十二五”規劃的發展要求，國家統籌規劃、協調發展，建設節約能耗、提高能源利用效率(PUE)、降低成本、滿足業務需要的綠色高效云數據中心是當務之急。

中國地域廣闊，經濟發展不均衡，能源、氣候、地質、經濟等方面區域性差異也非常大，云數據中心的優化布局難度很高。一般來講，電力供應、氣候、土地價格、人力成本、業務市場、信息化水平、政策環境等都是影響和制約云數據中心發展的重要因素。結合中國國情和云數據中心的特殊性，文章在本章節將重點分析能源供應、氣候條件、網絡水平和政策環境四大關鍵因素對云數據中心優化布局的影響。

2.1 能源影響因素

據Gartne預測，到2011年，全球數據中心三分之一以上的預算將是環境成本。數據中心約60％的資產支出和50％的運營成本都與能源有關。在確保高性能的同時，將冷卻散熱降至最低是云數據中心實現“綠色”所必須要做的，這就要求更科學、更合理的供電方式和制冷系統的配置。現在全球很多大型的數據中心開始考慮把數據中心建在具有特殊資源的地區以節約散熱成本，如水資源豐富，氣候寒冷或者清潔能源豐富且價格低廉的地方。

中國因地理條件的差異和經濟發展的不平衡導致目前電力資源分布的極不均衡。圖2顯示了中國部分地區電力供需情況。互聯網業務和數據中心最為集中的北京、上海、廣東、浙江等東部地區，電力資源非常緊缺，需要大量外購。云數據中心(包括普通數據中心)需要安全可靠不間斷的電力供應保障。目前東部地區經常迫于供電壓力采取拉閘限電的做法，對數據中心的供電安全帶來極大的威脅。相反西北部的幾個省份，電力資源都比較富裕，特別是內蒙古、黑龍江、青海等省電力富裕度最高。如果云數據中心重點向電力豐富的西部、北部省份布局，不但能夠緩解東部電網供電壓力，且能減少西電東送的輸配損失。

2.2 氣候影響因素

雖然氣溫、臺風、洪水、干旱等自然氣候因素都是云數據中心布局的影響因素，但溫度條件是需要重點考慮的氣候因素。所在地的常年平均氣溫是影響云數據中心能耗的決定性因素之一，甚至是決定PUE高低的重要因素。

圖3是中國各主要城市全年的平均溫濕度統計。在溫度方面，深圳、上海、杭州等南部城市的平均溫度最高，都在15℃以上；而西部城市西寧、銀川、蘭州和東部的哈爾濱的年平均氣溫在10％以下。濕度方面，南部和東部的城市濕度都很大，一般在70％以上，對應的空調除濕負荷就比較大。西部、東部、北方的城市濕度較小，空調除濕的負荷就較小。

另一方面，溫度如果較低，云數據中心利用自然冷源自然冷卻的時長占比就比較高，機房的能耗就低。因此西北部、東北部地區云數據中心節能潛力相對巨大。

2.3 網絡影響因素

雖然近幾年中國互聯網的發展取得了舉世矚目的成就，但是它的發展極不平衡：東部沿海地區最優，華中和東北地區次之，東西部差距較大。由圖4所示，從網絡流量的集中系數(各省流量處以全國平均值)來看，東部沿海地區各省的流量平均集中系數超過全國平均值的1倍以上，是華中和東北省份的2～5倍，是西部10省的平均集中系數的10倍。

這種網絡流量分布的不均衡與中國各地區互聯網業務發展水平也是相關的，目前數據中心的分布也基本符合東密西疏的規律。在云數據中心的發展需求方面，東部地區的建設需求遠高于西部地區，但是國家利用產業優化布局的手段，有機會改變這一局面。這種改變符合云計算技術的內在規律，也符合國家的產業政策和發展戰略。

從另一方面看，由于云數據中心規模大、集中度高、出口帶寬高、可靠性要求苛刻，因此對互聯網架構的影響相比普通的數據中心更大。目前西部欠發達地區的網絡能力相對較差，還無法滿足差大規模數據中心的帶寬和承載需求。圖5是截至2009年中國各省的互聯網總出口帶寬的現狀，由圖可以看出北京、廣東、浙江、江蘇等互聯網發達地區網絡帶寬水平在全國處于遙遙領先的地位，這些地區同時也是互聯網數據中心密度最高的地區。

因此，一方面中國東部、南部的網絡流量通過云數據中心的優化布局可以實現向西北部、東北部等地區轉移、疏導；另一方面，西部、北部、東北部地區的網絡帶寬和架構也需要提前規劃、擴容，從而可以為大規模云數據中心的建設提供足夠的基礎設施保障。

2.4 政策環境因素

當前，中國云數據中心產業有一個非常好的政策環境。近年來，國家實施四萬億投資項目、十一大產業振興規劃，政府也在積極推進兩化融合、三網融合、智能電網、物聯網等等，這些項目的實施都需要數據中心作為后臺支撐，為數據中心市場的發展注入新的活力。2010年10月18日，工業和信息化部與國家發改委聯合印發《關于做好云計算服務創新發展試點示范工作的通知》，確定在北京、上海、深圳、杭州、無錫等5個城市先行開展云計算服務創新發展試點示范工作。這幾個城市基本也是從云數據中心的建設為起點。

特別是從2000年開始，國家推出西部大開發戰略，惠及陜西省、甘肅省、青海省、寧夏回族自治區、新疆維吾爾自治區等12個省級區域。黨的十六大又提出了“支持東北地區等老工業基地加快調整和改造，支持資源開采型城市發展接續產業”的國家戰略，惠及東北三省。依托能源和氣候優勢，西部和東北各省在發展云數據中心方面極具政策優勢。

除了國家5個試點城市，很多城市都依托高新區規劃建設數據中心產業園、離岸數據中心園區等產業園區，如廊坊在建的國際數據中心項目、重慶的國際離岸數據中心實驗區項目，都有當地的區位優勢，但是區位優勢需要服從于國家戰略，云數據中心的優化布局國家需要早做考慮。

3、中國云數據中心優化布局建議

云數據中心的優化布局是一個復雜的系統工程，除了前述的氣候因素、能源因素、網絡因素和政策因素之外，有時其他的因素也會產生很大的影響。但是總體來講，在中國經濟發展的重要轉型期，云數據中心的布局還是要以能源、氣候、政策為主要考慮依據，在布局方向明確的前提下，網絡等基礎設施要跟上。結合前面的分析，具體提出幾點建議。

(1)能源導向與氣候導向相結合

現階段，以能源富裕水平和氣候條件作為國家云數據中心布局的首選考慮因素是必要的。綜合來看，中國西部、北部和東北一些地區電力資源豐富，氣候較冷，電價較低，具備部署云數據中心的諸多有利因素：

·有利于緩解因云數據中心快速發展給東部地區帶來的供電壓力；

·有利于提高云數據中心的PUE；

·有利于提高云數據中心的運行安全：

·有利于降低云數據中心的運行成本；

·有利于優化西部和東北地區的產業結構，促進經濟發展。

因此，從能源供應、氣候條件和國家的發展戰略看內蒙古、青海、黑龍江、甘肅等地區適宜重點發展云數據中心產業，將來形成“西云東用”、“北云南用”、全國互聯網業務量進一步均衡的發展局面。

(2)政策引導與市場驅動相結合

云數據中心是數據中心的發展方向，根據用戶對象的不同，云數據中心可以分為面向公眾提供服務的商業化云數據中心，以及面向政府電子政務應用的“政務云”。政府并非商業機構，并不善于進行市場化的需求分析與運作，因此由政府主導的商業云數據中心往往面臨著市場定位不清、用戶需求不明、盲目投資、入不敷出的狀態。

一般來講，商業化云數據中心布局應該尊重市場的選擇，政府加以政策引導。如在有條件的地區(如西部能源富集地區，北方寒冷地區等)利用財政、稅收等政策吸引相關企業落地，不僅有利于云計算中心的發展，也有利于當地經濟的繁榮。另外，政府可以通過對數據中心資質、等級、服務質量、信息安全等方面的監管，加強對數據中心行業整體發展的把握和控制，彌補市場機制的不足。

目前世紀互聯在與地質部門合作，在北方寒冷地區選址；阿里巴巴在青海、甘肅等地考察選址；聯通正在與電力部門合作，在靠近電廠的地區建立數據中心。這些符合國家能源戰略和西部戰略的市場行為政府應予以政策扶持和鼓勵。

對于政務云數據中心的建設，政府則應該以身作則，在布局方面發揮直接的作用。

(3)政策扶持與市場監管相結合

云數據中心作為新興產業形態，國家應該有明確的扶持政策，同時云數據中心作為電信基礎設施，需納入電信監管體制之下。

國家應建立財政專項保證資金，支持能源、氣候、地質條件適宜地區發展數據中心產業。在投資審批上，嚴格把關大中型數據中心建設審批，特別是不符合國家能源戰略的投資要慎重審批。在新技術新業務試點地區選擇上，應優先考慮在西部和北部試點，支持綠色數據中心關鍵技術的國產化和自主化，在財政上給予重點傾斜，并在試點上給予政策上的優惠。盡快出臺與完善產業重點領域的稅收支持政策，在符合國家能源布局的數據中心建設方面給予稅收優惠政策，在固定資產折舊、人員培訓、高級技術人才收入等方面制訂出臺符合產業經濟特點的稅收優惠措施。

云數據中心產業監管體系需要進一步完善并得到強化。以法律法規作為監管依據和基礎，以事前的準入許可、事中的可管可控、事后的追根溯源作為監管指導方針。將云數據中心準入許可機制作為國家重要的引導手段，與扶持政策相配合，引導云數據中心在西部、北部、東北部符合條件的地區優先發展。

4、結束語

云計算是當前社會普遍關注的焦點和熱點，它被看作是新一代信息技術變革和業務應用模式變革的核心。云數據中心是云計算的關鍵基礎設施，是中國提升重要信息資源掌控力的重要載體。中國傳統數據中心數量較多、規模普遍偏小，能源利用率偏低，難以滿足云計算的發展需求，而部分新建和在建的云數據中心缺乏統籌規劃，空間布局不盡合理。要改變這一不利局面，中國相關部門必須加大重視力度并采取有效措施，在滿足社會業務需要和地方信息化發展需求的前提下，統籌兼顧能源、氣候、網絡、政策等關鍵因素，以政策引導與市場驅動相結合、政策扶持與市場監管相結合為指導原則，抓住云計算這一機遇，逐步優化云數據中心的空間布局。這樣才能推動中國信息通信技術(ICT)產業的整體升級，提升云計算產業的國際競爭力。