低碳化、可持續(xù)發(fā)展相輔相成
科智咨詢發(fā)布的《2022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》顯示,2022年,中國傳統(tǒng)IDC業(yè)務市場規(guī)模達到1368億元,未來三年復合增長率達17.2%,預計2025年整體規(guī)模將突破2165億元。一方面,IDC業(yè)務在持續(xù)迅猛增長,而另一方面,當前中國IDC資源利用率卻較低,單機柜平均IT負載約為5KW,IDC機房運行PUE大于1.5,這與國際先進水平仍有較大差距。如何彌補這一鴻溝?必須兼顧成長與質量,更好地統(tǒng)籌規(guī)劃,提升運營效率,節(jié)能降耗,實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。
3月23日,結合對行業(yè)的深刻理解和洞察,華為發(fā)布了對未來五年數據中心的發(fā)展趨勢預判,總結出數據中心能源十大趨勢:
??趨勢一:低碳化
??趨勢二:可持續(xù)發(fā)展
??趨勢三:快速部署
??趨勢四:高密化
??趨勢五:彈性擴容
??趨勢六:預制化
??趨勢七:儲備一體
??趨勢八:分布式制冷
??趨勢九:智能營維
??趨勢十:安全可信
“低碳化”,即碳中和驅動著數據中心加速向低碳化邁進,綠電、新型儲能、氫燃料電池等低碳技術的應用將日益增加。
面臨“雙碳”目標的挑戰(zhàn),各級政府對數據中心的能耗均采取了比較嚴格的限制,節(jié)能降碳已經成為數字化轉型要實現(xiàn)的核心價值之一。市場分析機構IDC建議數據中心用戶,應采用合適的標準評估當前的碳足跡,同時規(guī)劃實現(xiàn)“雙碳”目標的技術應用場景與路線圖,并成立專屬的組織架構、設置績效考核體系,以及采用適合的數字技術及解決方案,才能最終達成綠色可持續(xù)發(fā)展的目標。
華為基于自身的成功實踐,提出數據中心基礎設施降碳應從“源頭、使用、回收”三個環(huán)節(jié)發(fā)力。首先在源頭,應該盡量使用綠色能源;其次,要確保能源的使用是高效的,目前大部分新建數據中心的PUE在1.25左右,隨著技術的進一步,PUE將進一步降低;最后,要大幅提升能源的回收利用率,比如對數據中心的余熱進行回收再利用等。
有業(yè)界專家指出,我國現(xiàn)有數據中心碳排放評價體系未能充分體現(xiàn)數據中心的經濟效益和減碳效益,對能耗與碳排放水平的衡量不夠全面、科學。未來,應建立更加科學的數據中心碳排放評價體系,合理衡量數據中心拉動數字經濟發(fā)展的整體能源產出率和賦能全產業(yè)體系碳減排貢獻,不斷提升數字化、綠色化融合發(fā)展水平。
華為數據中心能源領域總裁費珍福也表示,數據中心不僅要低碳,更要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,那就需要從能源、資源利用效率、環(huán)保等多方面進行綜合考慮。比如,評價數據中心的指標應從“唯PUE論”走向“xUE(PUE/WUE/SUE…)”綜合指標評價;同時,還要加強對環(huán)保排放的重點監(jiān)控,增加材料可回收率、減少噪音粉塵污染等。
未來,無論什么行業(yè),也無論什么規(guī)模的企業(yè),都要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,確保材料、工具、產品和服務都是綠色的,而且越早投入準備,成本就越低,效果會越早體現(xiàn)。舉例來說,中國聯(lián)通中原數據基地采用華為iCooling方案,實現(xiàn)了能效的全局優(yōu)化,冷凍站的總功耗下降8%～10%,有效降低數據中心PUE約12%,每年節(jié)省電費624萬元。
融合極簡方能隨需應變
Canalys預測,2023年中國云基礎設施服務支出將增長12%。企業(yè)用戶對云服務的要求將變得更加復雜,定制需求持續(xù)增加,這就對數據中心的建設、響應提出了新的更高要求。
舉例來說,最新發(fā)布的GPT-4模型,其參數在GPT-3的基礎上增加了百倍,其帶來的算力需求將有數倍增長。在“東數西算”工程背景下,甘肅樞紐節(jié)點按照規(guī)劃,慶陽數據中心集群到“十四五”末將新增2.5KW標準機架約30萬個。為了滿足客戶日益增長的需求,數據中心不得不“大干快上”。華為預測,未來5年,在全球算力高速增長的驅動下,數據中心的建設速度將從當前平均9～12個月@1000柜,縮短到6個月甚至更短?？焖俨渴鸪蔀椤皠傂琛?。
再比如,隨著應用需求的增加,在數據中心這樣寸土寸金的地方,如何充分發(fā)揮每一平方米空間的價值對用戶來說都至關重要。因此,設備的高密部署成為不二選擇。從芯片、服務器等技術的發(fā)展趨勢來看,也確實在推動著數據中心從低功率密度走向高功率密度。在后摩爾定律時代,各種創(chuàng)新技術相繼推出,包括多核堆疊、多(主)板堆疊等,部分CPU的核數甚至高達64核,與此同時GPU/NPU的功耗也在快速上升。華為預測,一個典型數據中心的單機柜功率將從當前的6kW/柜～8kW/柜提升到2027年的12kW/柜～15kW/柜。在高密環(huán)境中,如何平衡業(yè)務績效與能耗確實是一個棘手的問題。
還有一個關鍵問題不能忽視,就是如何讓數據中心“保鮮”?按照傳統(tǒng)數據中心構建方式,用一年甚至幾年時間建成一座數據中心,建成之日就是過時之日,數據中心難以跟上用戶業(yè)務發(fā)展的速度。通常,數據中心的生命周期為10～15年,而IT設備的生命周期是3～5年,這就相當于數據中心會同時迎來“三代租客”,而每一代租客IT設備的功率密度都不同,并且會持續(xù)增加。也就是說,當前6kW/柜~8kW/柜的數據中心是無法匹配未來12kW/柜~15kW/柜的業(yè)務需求的。因此,數據中心在設計建設之初,就要考慮到如何“保鮮”,讓數據中心能夠適應業(yè)務的快速增長,實現(xiàn)按需部署、靈活擴容、彈性升級。
綜上,新型數據中心基礎設施及相關設備若想緊跟時代和用戶需求的變化,就不能再按照傳統(tǒng)的構建方式,必須找到新的“捷徑”。
“捷徑”究竟在哪里呢?當然是“預制化”構建。通俗地說,就是搭積木。有成功案例為證,我國西南地區(qū)最大的人工智能計算中心——成都智算中心攜手華為,應用“預制模塊化+鋼構+土建”三種建設方案于一體的方式,集成高效一體化電力模塊、智能鋰電、AI等先進節(jié)能產品和技術,工程現(xiàn)場采用“樂高式”快速堆疊,將施工周期縮短50%以上,減少建筑垃圾80%。另外像華為云東莞數據中心,由于全部采用預制模塊化方案交付,6～9個月即可交付,很好滿足了云服務快速上線的需求。
未來,大型數據中心將走向集約化、規(guī)?；?與此相適應,基礎設施要確保按需部署、安全可靠。因此,預制化不可或缺,并將成為數據中心建設的主流方式。預制化的關鍵之一就是產品預制化,包括供電系統(tǒng)預制化與溫控系統(tǒng)預制化。以供電系統(tǒng)為例,通過廊橋式母排、卡扣式安裝等預制技術,可將交付時間從傳統(tǒng)的兩個月縮短到兩周;通過工程產品化,提前在工廠進行UPS、進線母聯(lián)柜、配電柜等多部件融合測試驗證,規(guī)避了多廠家的協(xié)調溝通,保證效率與安全。
智能營維、安全可信兩手硬
數據中心畢竟不是擺設,僅外表“光鮮靚麗”還不夠,高效、低成本、安全、長久的營維才是立足之本?！?022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》就提出,“高效、智慧、綠色、協(xié)同、安全”是未來中國IDC產業(yè)的發(fā)展特點。
數據中心要“智能營維”與“安全可信”兩手抓、兩手硬。
當前,ChatGPT的出現(xiàn)又一次引發(fā)了人工智能應用的熱潮。越來越多的企業(yè)正積極尋求利用人工智能,促進其設備、生產和服務變得更加智能,達到降本增效的目標。隨著數據中心規(guī)模越來越大,管理復雜度大大提升,僅憑人力已無法實現(xiàn)高效統(tǒng)一及時的管理運維。從IT設備到數據中心物理基礎設施再到上層的統(tǒng)一管理,人工智能技術的應用越來越廣泛,使得數據中心的自我感知、自我檢測、自我修復等能力日漸成熟。
智能營維主要體現(xiàn)在以下兩方面:第一,通過智能運營實現(xiàn)資產價值最大化,借助AI手段可以對業(yè)務負載的模型進行預測,從而有針對性地指導冷、電、空間資源的分配,協(xié)助管理者實現(xiàn)最佳商業(yè)決策;第二,通過智能運維實現(xiàn)OPEX最優(yōu)化,比如基于AI技術對數據中心運維數據進行分析,能夠更好地實現(xiàn)隱患識別、故障定位、節(jié)能調優(yōu)等,從而提升數據中心運維效率。舉例來說,華為廊坊云數據中心采用了基于AI的iCooling能效優(yōu)化系統(tǒng),實現(xiàn)了10%左右的能耗降低,年節(jié)省電費2300多萬元。
在智能營維方面,華為的一個“小目標”是實現(xiàn)數據中心層面的自動駕駛——通過運維自動,5分鐘內可完成2000機柜巡檢;通過能效自優(yōu),1分鐘內從140萬個算法組合中推斷出最佳冷卻策略,實現(xiàn)“智”冷;通過運營自治,最大化挖掘資源價值。
在企業(yè)安全合規(guī)運營的需求驅動下,數據中心的安全、可靠、業(yè)務連續(xù)性也被提升到前所未有的高度。華為認為,數據中心只有同時具備“可靠、可用、安全、韌性、安全、隱私”六方面能力,才能真正稱得上安全可信。
提升數據中心的安全性,必須進行全面、統(tǒng)一的規(guī)劃,并有針對性地部署全方位、立體化的安全防護措施,從硬件和軟件兩方面做好萬全準備:在硬件層面,結合預測性AI,從被動安全走向主動安全,通過對設備運行數據的監(jiān)測分析,更好地實現(xiàn)器件級、設備級、系統(tǒng)級三層故障預警、壽命預判等;從軟件層面,要構建從系統(tǒng)接入到結果審計的分層級防御能力,以便有效抵擋人為攻擊與威脅。
在確保數據中心安全可靠方面,華為已經能夠做到通過AI預測性維護,實現(xiàn)主動安全;通過系統(tǒng)自動化故障響應,實現(xiàn)“1分鐘發(fā)現(xiàn)、3分鐘分析、5分鐘業(yè)務恢復”,形成故障快速處理閉環(huán);通過架構安全,從器件到數據中心全方位構筑安全防線,使系統(tǒng)可用性達到99.999%。
另外,像儲備一體、分布式制冷等新模式、新技術,也能在很大程度上增強數據中心的安全可靠特性。比如,分布式制冷針對單個Datahall配置冷源,并按需設置冗余,即使出現(xiàn)單臺設備故障,機房仍可正常運行,從架構設計上大幅提升了數據中心的可靠性。再比如,隨著電網中可再生能源的占比快速增加,其本身的間歇性、隨機性等固有特性對電網的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。儲備一體解決方案通過參與電網的調頻調峰,既能解決電網穩(wěn)定性問題,又能通過儲能削峰等手段獲取相應收益。
讓數據中心早有準備
下一代低碳智能數據中心,將以“極簡、綠色、智能、安全”為特征,以“模塊化+智能化”為基石,實現(xiàn)架構、供電、溫控和營維的重構。不管是大型算力樞紐建設,還是企業(yè)自用的數據中心,都要跟上預制化、智能化、高密化、安全可信的前進步伐,迎接綠色可持續(xù)發(fā)展時代的到來。
針對下一代數據中心的發(fā)展新趨勢,華為將“極簡、綠色、智能、安全”的核心理念融入其系列化、模塊化、智能化的數據中心及能源解決方案,讓數據中心早有準備。
