互聯網時代的數據中心建設

葉玲莉

數據中心產業迎來高速發展期，施耐德電氣助力河南正東云和中原云打造數據中心項目，加快河南省政務云平臺建設。

近年來，我國國民經濟和社會信息化得到了快速發展。國家“三網融合”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”規劃的有力實施，給我國的數據中心產業注入了強勁的發展動力。而國家 “十三五規劃綱要”的提出，更是奠定了大力發展數據中心等基礎設施的基調。

一、數據中心產業發展現狀

我國數據中心產業的發展經歷了三個時期：2000年前后的萌芽期、2004～2008年的緩慢上升期、2008年至今的快速發展期，這是與互聯網的發展和國民經濟各主要行業的信息化建設的發展息息相關的。

據中國數據中心產業發展聯盟研究統計，從2008年起至今我國數據中心產業總體市場規模呈現不斷上升的發展態勢，其發展速度于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”規劃的影響下，發展速度達到最高點15.4%。截至2015年，我國數據中心產業市場規模達3277.4億元人民幣，以高于GDP的速度發展。預計在“十三五”規劃的刺激下，2016年數據中心市場規模將繼續高速增長，市場規模將達到3588.8億元。

在各政府部門對戰略性新興產業的大力扶持下，我國數據中心市場迎來快速發展，但不能忽視的是，我國數據中心的發展還存在以下問題：

1. 目前全國數據中心整體布局尚不夠理想，重建輕用的現象仍然存在。

2. 《指導意見》的配套政策尚未完全落實到位，部分滿足條件的數據中心未得到電價優惠政策，一些地區的數據中心企業電力引入成本過高。

3. 仍有一半以上的數據中心設計PUE沒有達到1.5的規劃要求，特別是中小型數據中心在綠色節能方面差距較大，同時數量龐大的老舊數據中心改造任務也頗為艱巨。

4. 政府部門不自建數據中心轉而采購云服務的探索剛剛開始，引領作用尚未充分顯現，同時對云服務安全的意識也尚需提升。

5. 數據中心標準體系仍不夠完善，標準工作尚不能滿足產業界對數據中心綠色節能、服務質量、評估評測、數據安全等方面的需求。

二、數據中心發展趨勢

隨著新興技術不斷突破數據中心的功率密度和電源的限制，數據中心設施正在發生著巨大的變化。我們預計，未來數據中心將呈現以下發展趨勢：

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

2. 安全挑戰。物聯網、云計算、軟件定義基礎設施都越來越關注安全。政府和工業部門都在提高法規和加強審查，特別是對銀行和金融業務。面對著新的安全威脅，我們不能只是保護數據中心的邊界，因此，安全必須集成在整個過程中。

3. 物聯網。物聯網的外部沖擊正在引發數據中心的新需求。Gartner預測到2020年，將有250億個設備連接到互聯網，從而為數據中心的存儲和通信帶來更大的外部需求。此外，物聯網也將越來越成為運營數據中心的一部分，諸如使用傳感器監測溫度和物理安全的資產管理。

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

5. 高級指標。大多數數據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，以提高數據中心的效率。比如IT專業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域的熱量是多少。

6.液體冷卻。液體冷卻在業界已經談論多年，采用液體冷浸技術在某些系統中起著重要的作用，如高性能計算。液體冷卻的優點包括部署其在特定領域的能力，很少有運動部件沒有噪音、非常安靜和可靠。盡管液體冷卻技術有其優點，但目前許多數據中心并沒有采用該技術。

7.DCIM和智能技術。數據中心基礎設施管理（DCIM）軟件包含與數據中心各個領域的進一步整合，以及預測分析技術。數據中心的管理將是DCIM和智能技術的結合。二者的結合將使數據中心管理達到一個新的水平。

三、數據中心發展模式

目前，數據中心主要有三種存在方式：一是企業自建數據中心，二是租用運營商數據中心，三是租用數據中心提供的服務。

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

租用運營商數據中心是數據中心存在的主要形式。如百度、奇虎360、搜狐、新浪等企業大部分的數據中心都是租用運營商的。運營商提供場地、機柜、網絡帶寬和供電，互聯網企業直接將設備放入運營商網絡中即可，這樣一般只要一周就可以建設完一個數據中心并投入使用，速度非常快。這種方式在互聯網企業中非常普遍，這樣互聯網企業只需要關注自己的應用設備（主要是網絡設備和服務器）運行狀況即可，不必關心機房環境、空調、供電等一系列問題。雖然要向運營商支付不菲的租用金額，但仍可為互聯網企業節省大量的人力和物力。

租用數據中心提供的服務是近兩年才出現的一種新型數據中心。這種方式是中小型企業的福音。中小企業受限于資金和背景，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據中心的服務，就可以部署自己企業的業務。比如可以根據自己的業務需求，向億恩云租用100GT的硬盤和200G的內存，10G的帶寬，對于中小企業，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。租用數據中心服務代表著數據中心未來的發展方向，更具發展潛力，而傳統的自建數據中心雖然飽受爭議，但依然會長期存在，大型企業和政府部門依然樂于建造完全自我管理的數據中心。在未來相當長的一段時間內，這三種方式必然長期存在。

四、數據中心建設案例

定位于政務云平臺的河南中原云數據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據集團有限公司戰略合作項目。

在這個合作項目中，擁有豐富電力、水力、房產資源的盛潤控股集團有限公司負責數據中心的基礎設施建設和投資，擁有政府資源的河南中原云大數據集團有限公司負責數據中心的運營和宣傳推廣。雙方發揮各自優勢，以實現長期發展，達到資源共享、合作雙贏的目的，從而加快河南省統一的政務云平臺的建設。正如河南中原云大數據中心建設指揮部副組長鄭治在接受采訪時所表示：“中原云大數據中心的發展前景是非常樂觀的，我們的發展目標是實現兩萬臺機柜，20萬臺服務器，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。畢竟是一個響應國家的號召，等于是民營企業和國有企業，以及政府之間的合作，在這個數據產業里面，我們各方真正實現優勢互補。”

作為中原云大數據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劃設計建設之中。在項目規劃設計過程中，與用戶、設計院一起密切配合，根據用戶需求、場地條件、所在園區的外部資源，結合施耐德電氣全球數據中心的工程設計經驗，制訂了最適合的技術方案，為整個項目的順利進行，做好了充分的準備。

1.項目資源優勢

具體來看，中原云大數據中心的優勢表現在以下幾個方面：

（1）房產優勢。河南正東云計算數據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型升級，其現有廠房用地，基礎設施齊全，經改造后可直接用來建設中原云大數據中心。

（2）用能優勢。中原云大數據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，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，將多余的熱負荷轉換為數據中心的冷源。該制冷方式電能消耗僅是電動制冷機用電量的2%～3%。這樣可以為數據中心的運行節約大量的電能。

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

（4）水力優勢。河南中原云大數據中心有三路水源，一路來自廠區的自備井，一路來自白沙水廠，還有一路來自鄭東水務水源。

2. 項目特點與技術難點

中原云大數據中心項目在建設工程中有其獨特的特點和技術難點。負責此項目的施耐德電氣系統架構經理奚曉青表示，由于該項目業主對整個項目的要求非常高，要求充分利用現有的資源來建設數據中心，以降低項目的初期投資成本和后續的運營成本。同時，項目進度又十分緊張，給規劃設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，該數據中心可以利用發電廠產生的余熱，通過分布式能源技術，也就是三聯供技術，大幅度降低數據中心運營成本。

此項目也有一定的技術難點。奚曉青表示，由于數據中心在原有廠房的基礎上進行改造，在數據中心主體結構上，有很多先天條件的限制，不利于設備的安裝、擺放和管線的敷設，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，需要對項目的可靠性進行充分論證，并做好冗余備份措施，最大限度保障數據中心安全可靠的運行。

3. 施耐德電氣的優勢

施耐德電氣作為此項目的咨詢顧問方，在中原云大數據中心項目建設上也表現出極大的優勢。

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，施耐德電氣也是數據中心基礎設施建設領域解決方案和服務的領導者，擁有業內最廣泛最豐富的數據中心基礎設施建設的產品組合和架構選擇，除了不提供柴油發動機和IT設備，其他所有的與數據中心相關的產品都能提供。從中低壓配電設備到空調制冷系統，再到運維管理體系，可以說是無所不包。同時，基于其豐富的產品線和工程經驗，施耐德電氣還有遍布全球的技術專家團隊，不論項目需要咨詢、設計，還是產品、運維，他們都有相關領域的技術專家，為客戶提供最專業的解決方案。正是如此優異的表現，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，傳統的數據中心建設模式已經很難滿足要求。施耐德電氣針對本項目提供了預制化、微模塊的解決方案，將傳統12～18個月的建設周期大幅降低到4～6個月。同時，他們還為用戶提供全球排名第一的數據中心監控管理軟件StruxureWare，幫助用戶管理整合好其數據中心資源。

第三，目前國內新建數據中心的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省約30%，滿負荷狀態下，每年可節省電費數百萬元。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，以保證數據中心能夠健康長久的運行發展。