互联网时代的数据中心建设

叶玲莉

数据中心产业迎来高速发展期，施耐德电气助力河南正东云和中原云打造数据中心项目，加快河南省政务云平台建设。

近年来，我国国民经济和社会信息化得到了快速发展。国家“三网融合”和“两化融合”的政策指引，适度宽松的政府宏观政策和“十二五”规划的有力实施，给我国的数据中心产业注入了强劲的发展动力。而国家 “十三五规划纲要”的提出，更是奠定了大力发展数据中心等基础设施的基调。

一、数据中心产业发展现状

我国数据中心产业的发展经历了三个时期：2000年前后的萌芽期、2004～2008年的缓慢上升期、2008年至今的快速发展期，这是与互联网的发展和国民经济各主要行业的信息化建设的发展息息相关的。

据中国数据中心产业发展联盟研究统计，从2008年起至今我国数据中心产业总体市场规模呈现不断上升的发展态势，其发展速度于2009年受全球金融危机的影响降至最低点3.0%，而2011年在“十二五”规划的影响下，发展速度达到最高点15.4%。截至2015年，我国数据中心产业市场规模达3277.4亿元人民币，以高于GDP的速度发展。预计在“十三五”规划的刺激下，2016年数据中心市场规模将继续高速增长，市场规模将达到3588.8亿元。

在各政府部门对战略性新兴产业的大力扶持下，我国数据中心市场迎来快速发展，但不能忽视的是，我国数据中心的发展还存在以下问题：

1. 目前全国数据中心整体布局尚不够理想，重建轻用的现象仍然存在。

2. 《指导意见》的配套政策尚未完全落实到位，部分满足条件的数据中心未得到电价优惠政策，一些地区的数据中心企业电力引入成本过高。

3. 仍有一半以上的数据中心设计PUE没有达到1.5的规划要求，特别是中小型数据中心在绿色节能方面差距较大，同时数量庞大的老旧数据中心改造任务也颇为艰巨。

4. 政府部门不自建数据中心转而采购云服务的探索刚刚开始，引领作用尚未充分显现，同时对云服务安全的意识也尚需提升。

5. 数据中心标准体系仍不够完善，标准工作尚不能满足产业界对数据中心绿色节能、服务质量、评估评测、数据安全等方面的需求。

二、数据中心发展趋势

随着新兴技术不断突破数据中心的功率密度和电源的限制，数据中心设施正在发生着巨大的变化。我们预计，未来数据中心将呈现以下发展趋势：

1. 采用模块化设计。数据中心的新兴技术，如超融合基础设施、微服务和容器，可以让每机架提供更多的电能，这反过来，需要对数据中心进行新的配置和设计。2011年以来，新的温度和湿度的指导方针有助于“重新考虑数据中心的设计”，因此它可以被设计成不同的限制。这导致了越来越多的数据中心的设计采用了模块化的方式，防止过度规划。

2. 安全挑战。物联网、云计算、软件定义基础设施都越来越关注安全。政府和工业部门都在提高法规和加强审查，特别是对银行和金融业务。面对着新的安全威胁，我们不能只是保护数据中心的边界，因此，安全必须集成在整个过程中。

3. 物联网。物联网的外部冲击正在引发数据中心的新需求。Gartner预测到2020年，将有250亿个设备连接到互联网，从而为数据中心的存储和通信带来更大的外部需求。此外，物联网也将越来越成为运营数据中心的一部分，诸如使用传感器监测温度和物理安全的资产管理。

4. 开放标准。由Facebook公司开发的开放计算项目（OCP），已部署在一些超大规模数据中心中，从而降低运营成本。开始有越来越多的地方数据中心采用创新技术。未来网络和存储开放的标准也将发生变化，即使是一个单一的开放式标准。

5. 高级指标。大多数数据中心都只注重简单的指标，如能源使用效率（PUE），但只有PUE是远远不够的。人们需要更全面的衡量标准，以提高数据中心的效率。比如IT专业人员需要测量多余电量，并拓展到测量水的使用量，以及热通道到办公区域的热量是多少。

6.液体冷却。液体冷却在业界已经谈论多年，采用液体冷浸技术在某些系统中起着重要的作用，如高性能计算。液体冷却的优点包括部署其在特定领域的能力，很少有运动部件没有噪音、非常安静和可靠。尽管液体冷却技术有其优点，但目前许多数据中心并没有采用该技术。

7.DCIM和智能技术。数据中心基础设施管理（DCIM）软件包含与数据中心各个领域的进一步整合，以及预测分析技术。数据中心的管理将是DCIM和智能技术的结合。二者的结合将使数据中心管理达到一个新的水平。

三、数据中心发展模式

目前，数据中心主要有三种存在方式：一是企业自建数据中心，二是租用运营商数据中心，三是租用数据中心提供的服务。

自建数据中心是传统数据中心存在的形式，很多大型企业都拥有自己的数据中心，然后通过租用运营商的广域网线路，实现多个内部数据中心的互联。比如：公安网、平安工程、银行行业、石油行业等，这些专网使用的都是专有的数据中心，由各大政府部门、企业主导自行创建的。这种数据中心特别适用于“高富帅”的不缺钱的行业。这种自建的数据中心，使用非常灵活，可以根据自己需求任意改动。这种自建的数据中心安全度最高，信息泄露、受攻击的可能性大为减少。

租用运营商数据中心是数据中心存在的主要形式。如百度、奇虎360、搜狐、新浪等企业大部分的数据中心都是租用运营商的。运营商提供场地、机柜、网络带宽和供电，互联网企业直接将设备放入运营商网络中即可，这样一般只要一周就可以建设完一个数据中心并投入使用，速度非常快。这种方式在互联网企业中非常普遍，这样互联网企业只需要关注自己的应用设备（主要是网络设备和服务器）运行状况即可，不必关心机房环境、空调、供电等一系列问题。虽然要向运营商支付不菲的租用金额，但仍可为互联网企业节省大量的人力和物力。

租用数据中心提供的服务是近两年才出现的一种新型数据中心。这种方式是中小型企业的福音。中小企业受限于资金和背景，自己建造和租用运营商维护都很困难。通过直接租用大型数据中心的服务，就可以部署自己企业的业务。比如可以根据自己的业务需求，向亿恩云租用100GT的硬盘和200G的内存，10G的带宽，对于中小企业，满足这些性能的物理硬件完全不可见。

不管是自建还是租用，都各有利弊，不好说哪种方式更好。租用数据中心服务代表着数据中心未来的发展方向，更具发展潜力，而传统的自建数据中心虽然饱受争议，但依然会长期存在，大型企业和政府部门依然乐于建造完全自我管理的数据中心。在未来相当长的一段时间内，这三种方式必然长期存在。

四、数据中心建设案例

定位于政务云平台的河南中原云数据中心项目是河南省政府重点扶持项目，也是河南正东云计算有限公司与河南中原云大数据集团有限公司战略合作项目。

在这个合作项目中，拥有丰富电力、水力、房产资源的盛润控股集团有限公司负责数据中心的基础设施建设和投资，拥有政府资源的河南中原云大数据集团有限公司负责数据中心的运营和宣传推广。双方发挥各自优势，以实现长期发展，达到资源共享、合作双赢的目的，从而加快河南省统一的政务云平台的建设。正如河南中原云大数据中心建设指挥部副组长郑治在接受采访时所表示：“中原云大数据中心的发展前景是非常乐观的，我们的发展目标是实现两万台机柜，20万台服务器，刚好是一个电厂的装机容量。但是具体实施的话，还得分期、一步一步地走。毕竟是一个响应国家的号召，等于是民营企业和国有企业，以及政府之间的合作，在这个数据产业里面，我们各方真正实现优势互补。”

作为中原云大数据中心项目咨询顾问方的施耐德电气，于2015年8月正式参与到整个项目的规划设计建设之中。在项目规划设计过程中，与用户、设计院一起密切配合，根据用户需求、场地条件、所在园区的外部资源，结合施耐德电气全球数据中心的工程设计经验，制订了最适合的技术方案，为整个项目的顺利进行，做好了充分的准备。

1.项目资源优势

具体来看，中原云大数据中心的优势表现在以下几个方面：

（1）房产优势。河南正东云计算数据中心母公司为河南盛润控股集团有限公司，母公司旗下的子公司郑州四棉纺织有限公司正在转型升级，其现有厂房用地，基础设施齐全，经改造后可直接用来建设中原云大数据中心。

（2）用能优势。中原云大数据中心拟采用河南盛润控股集团有限公司所属子公司郑州市郑东新区热电有限公司为其提供双路直供电。郑东热电公司拥有2台20万千瓦热电机组，自备电量能满足2万台机柜，20万台服务器项目用电、用蒸汽需求。同时，郑东热电公司利用溴化锂制冷技术，采用热电厂具有一定温度、压力的热化蒸汽，作为溴化锂制冷机的动力，将多余的热负荷转换为数据中心的冷源。该制冷方式电能消耗仅是电动制冷机用电量的2%～3%。这样可以为数据中心的运行节约大量的电能。

（3）电力保障。中原云大数据中心采用3路供电专线，其中2路供电专线由郑州市郑东新区热电有限公司自有发电厂提供，另外1路供电专线由国家电网提供。郑东新区热电有限公司向中原云铺设的电缆共有两路四根，并且在原有设计上新增了2000多米控制线缆，用以保障大数据机房的用电可靠性。

（4）水力优势。河南中原云大数据中心有三路水源，一路来自厂区的自备井，一路来自白沙水厂，还有一路来自郑东水务水源。

2. 项目特点与技术难点

中原云大数据中心项目在建设工程中有其独特的特点和技术难点。负责此项目的施耐德电气系统架构经理奚晓青表示，由于该项目业主对整个项目的要求非常高，要求充分利用现有的资源来建设数据中心，以降低项目的初期投资成本和后续的运营成本。同时，项目进度又十分紧张，给规划设计工作带来了很大的压力。另外一方面，由于靠近郑东热电厂，该数据中心可以利用发电厂产生的余热，通过分布式能源技术，也就是三联供技术，大幅度降低数据中心运营成本。

此项目也有一定的技术难点。奚晓青表示，由于数据中心在原有厂房的基础上进行改造，在数据中心主体结构上，有很多先天条件的限制，不利于设备的安装、摆放和管线的敷设，以及人流、物流的划分，大大增加了工程施工难度。另外一方面，由于采用分布式能源技术，需要对项目的可靠性进行充分论证，并做好冗余备份措施，最大限度保障数据中心安全可靠的运行。

3. 施耐德电气的优势

施耐德电气作为此项目的咨询顾问方，在中原云大数据中心项目建设上也表现出极大的优势。

首先，施耐德电气具有良好的品牌效益。作为全球能效管理专家，施耐德电气也是数据中心基础设施建设领域解决方案和服务的领导者，拥有业内最广泛最丰富的数据中心基础设施建设的产品组合和架构选择，除了不提供柴油发动机和IT设备，其他所有的与数据中心相关的产品都能提供。从中低压配电设备到空调制冷系统，再到运维管理体系，可以说是无所不包。同时，基于其丰富的产品线和工程经验，施耐德电气还有遍布全球的技术专家团队，不论项目需要咨询、设计，还是产品、运维，他们都有相关领域的技术专家，为客户提供最专业的解决方案。正是如此优异的表现，施耐德电气在全球获得了良好的口碑。

其次，面对市场快速增长的需求，传统的数据中心建设模式已经很难满足要求。施耐德电气针对本项目提供了预制化、微模块的解决方案，将传统12～18个月的建设周期大幅降低到4～6个月。同时，他们还为用户提供全球排名第一的数据中心监控管理软件StruxureWare，帮助用户管理整合好其数据中心资源。

第三，目前国内新建数据中心的PUE值通常都在1.6左右，在这个项目中，施耐德电气将此值降低到1.3，使项目的运行成本节省约30%，满负荷状态下，每年可节省电费数百万元。除了PUE外，施耐德电气还增加了对WUE的考量，也就是水资源的使用效率，以保证数据中心能够健康长久的运行发展。