数据中心的发展是国家战略

  • 来源:计算机世界
  • 关键字:数据中心,国家战略,信息化,云存储
  • 发布时间:2011-09-02 14:06
  数据中心的概念起源于早期的计算机房和计算中心。目前一般指用于安置计算机系统及相关外部设备,包括数据通信、存储系统、备用电源、环境控制(例如空调、消防)和安全设备等的基础设施。近年来,随着信息化快速向人类经济社会生活各个领域的渗透和发展,特别是网络、视频和信息安全业务的急剧膨胀,全球和我国数字化的信息量均呈现出爆炸性增长的态势,对于数据中心的需求也急剧增加。传统的、各单位自建数据中心的发展模式,由于受到能源、散热、场地、人才和成本的制约,已经难以为继。数据中心的产业化和第三方服务成为必然趋势。

  由于需求庞大且与日俱增,数据中心正在发展成为一个具有战略重要性的新兴产业,成为新一代信息产业的重要组成部分。数据中心向着产业化的发展,也使信息资源与能源和材料并列,作为人类三大要素资源之一的战略意义更加凸显。与数据中心建设和发展相关的政策、战略和布局问题,已经上升到了国家战略的层面,需要引起国家领导层以及政府各相关部门的重视和关注。

  数字化的信息量呈现出爆炸性增长将是一个必然的、持续的、历史性的趋势,至少在相当长的一段历史时期(至少50年)内,不会改变。这也是为什么数据中心的建设和数据存储技术的发展受到全球广泛关注和重视的原因之一。

  显然,如何处理和建设这个数字世界,并不仅仅是一个简单的数据中心建设问题。把这个数字世界“放在哪里”,如何在全球或全国范围内妥善布局,是我们需要研究的一个新课题,也是我们面临的一个新挑战,需要从全局的、发展的、历史的角度加以思考。

  产业化是必然趋势

  IDC公司的研究表明,2009年中国各类数据中心和机房的总量约为52万个。其中小于100平方米的小型数据中心和微型机房是中国数据中心市场的主要形态,全国70% 以上的服务器安装运行于此类数据中心中。与发达国家相比,我国数据中心的发展水平相当落后,与我国信息化急剧发展的形势极不相称。

  我国数据中心的状况大致分为以下两方面:

  一方面,由于技术、资金和人才等原因,不少中小规模的数据中心技术架构落后,资源调配能力低,管理与发展不协调,资源平均利用率仅为20% 至30%,普遍存在能效差、水平低、重复建设等现象。与此同时,数据中心的维护升级则由于技术复杂、成本高昂、运维困难、用户需求变化迅速等原因,难以跟上技术进步的步伐、实现可持续和科学发展。

  另一方面,许多由信息化所催生或快速发展的新兴产业,特别是在金融、电信、政府、能源、交通、民生、网络经济、互联网服务、信息安全等行业,数据中心的发展则远远跟不上业务扩展和数据量爆炸性增长的需求。随着业务和数据集中管理所产生的需求的急剧增加,业务模式的不断变革和业务内涵的急剧扩展,网络视频信息等非结构化数据的急剧膨胀,以及对越来越高的信息安全和业务连续性要求所产生的数据备份需求,使传统数据中心在规模、能耗、效率、资源整合、绿色成长、快速响应、信息安全等方面,面临着极为严重的挑战,已经不堪重负。

  综合上述两个方面的情况,不难看出,一方面,许多地区没有足够的电力和冷却能力,甚至不断面临拉闸限电的危险,难以满足新一代高密度服务器和存储设备的需要;另一方面,面对存储需求的急剧膨胀,数据中心的容量增长却受到场地、空间的严重制约,扩容、发展等无从谈起。目前,一个上规模的数据中心3年的电能消费,大约等于该数据中心的建设费用;数据中心建设的速度可能完全赶不上数据量和存储需求增长的速度;存储技术的快速发展和升级,使各单位的IT人才资源捉襟见肘,根本无力应对。目前国内许多政府和企业数据中心已经陷入了营运危机,自建数据中心的路子已经走不下去了。但是,许多政府部门和企业仍然有着建设大规模数据中心的强烈欲望,中型(500?2000平方米)和大型企业级数据中心(2000平方米以上)增长很快。

  从工业化的观点来看,各单位自建自用数据中心是小农经济自给自足的做法。今天,这种做法的弊端已经凸显,完全不能适应信息化发展的客观需求。数据中心从分散走向集中,通过采用最先进的存储技术,一体化的数据存储、备份、冗余和控制管理,形成更为便捷、经济、安全、规模化的服务,已经成为一个全球性的趋势。目前,基于云存储技术提供的数据存储服务,其效益大约为单位自建数据中心的10倍以上,产业化的优势非常明显。无论对于政府还是企事业单位,数据中心的发展都必须走产业化发展的路子,通过集约化达到有效地利用社会资源。

  近年来,全球第三方数据中心服务市场发展很快。2008年,全球第三方数据中心业务成交金额同比增长43%,达171亿美元。2010?2014年,拉丁美洲、英国的第三方数据中心市场将分别增长61% 和74%。2010年8月,美国政府提出要用5年左右的时间,整合联邦政府的1100个数据中心,到2015年将撤销至少800个数据中心,转移部分政府数据业务至第三方服务。显然,数据中心的产业化正在快速发展之中,第三方服务逐渐成为数据存储的主流。

  算一算

  从我国信息化水平已经与全球平均水平相当这个事实出发,按“数字化信息总量与全球平均水平相当”这个假设来估计,2010年我国数字化信息总量约为205.2EB。按各方预测的全球数字化信息总量增速(35%?65%)的中间值即48.5%,来估计我国数字化信息总量的增速,则2020年中国数字化信息的总量可能达到10585.24EB,或约150亿TB。

  另一方面,按国际上当前数字存储技术的先进水平(平均150TB/机柜)测算,150亿TB存储量大约需要约1亿个机柜。为此,大约需要2.5亿平方米的机房面积和7.5亿平方米的数据中心建筑面积。由此可以判断未来数年我国数据中心建设的需求量有多大。

  按照目前国际上云存储数据服务市场价(0.12美元/GB/月)的50%计算,即720美元/TB/年,如果我国150亿TB的数据量有10%存储在商业化的数据中心,则市场营收额大概在每年1.08万亿美元左右。由此可以估计未来数年我国数据中心产业的规模有多大。

  当然,考虑到未来存储技术的发展、存储密度的提高、存储成本的降低,上述关于2020年中国数据总量、存储需求总量、机柜和机房面积需求总量以及市场营收额的测算,都略显粗糙,还待进一步研究。但是,这些数据也足以说明将数据中心产业作为一个战略性新兴产业来认识和发展的必要性和重要性。

  产业化政策和战略

  毫无疑问,数据中心是国家经济、政治、社会、文化活动的核心资源和不可或缺的组成部分,将成为国家最重要的战略资产之一。及早将数据中心的规划和发展提上国家发展的议事日程,制定我国发展数据中心产业的政策和战略,不仅对于我国经济社会发展意义重大,也对我国国家安全和信息安全影响深远。

  其中,涉及的主要政策和战略问题包括以下几项:

  1.推进数据中心的产业化

  在数据中心向产业化发展的大趋势下,国家有必要尽快研究和出台一批推进数据中心产业化发展的举措。数据中心产业化的进程不仅将推动我国数据中心产业的发展,也将带动我国现代服务业的发展。

  首先,需要根据实际情况,从政策上逐步停止由国家财政投资兴建单位自用的数据中心,改而支持政府和企事业单位购买高效、节能、安全的第三方数据存储服务,形成数据中心产业发展必备的市场空间。同时,制定和完善政府对于数据中心服务的采购政策,使政府年度所需的数据存储费用列入国家财政预算,得到应有的制度保障。

  其次,需要制定相应的促进数据中心产业发展的财税和金融政策。目前,高等级数据中心的投入较大,全球顶级数据中心的造价大约为每平方米1万美元,我国则略低。为了加快数据中心产业的发展,需要鼓励民间资本的投入,有限制地引导外资介入,形成多元化、多层次的投融资机制,解决目前建设资金严重不足、发展迟缓的问题。加大数据中心产业发展的信贷支持力度;集中整合工业类、科技类专项资金对于数据中心产业发展的支持;大力发展风险担保和租赁;支持优秀企业在国内外资本市场公开上市或发行企业债券,拓宽企业融资渠道,降低企业融资成本,努力构建支撑数据中心产业化发展的资本平台。

  第三,需要加快制定数据中心产业发展的国家标准和行业标准,强化数据中心安全性、可靠性要求和市场准入机制,加强数据中心建设项目的安全评估;启动和重点建设一批规模化的数据中心产业园示范区,通过集约化建设和规模化经营,实现技术水平和能效的提高;打造数据中心产业链,鼓励产业聚集发展,形成一批特色明显、类型多样、竞争力强的数据中心集群,使数据中心产业不断发展壮大。

  最后,需要为数据中心产业的发展创造良好的法律法规环境,包括规范数据中心产业市场行为,避免垄断和恶性竞争;制定和完善与数据保护相关的法律法规,既维护经营者的合法权益,也保护企业的网络隐私和商业秘密;对公共数据、企业数据和个人隐私实施严格和严密的法律保护。

  数据中心产业是发展新一代信息技术产业的重要方向之一,在“十二五”战略性新兴产业的发展规划中,应该加快数据中心产业发展,做好产业布局,协调指导产业发展。

  2.合理规划我国数据中心产业的布局

  高能耗和高致热是全球数据中心面临的两大难题,两者皆与数据存储密度不断提高有关。全球数据中心的能耗大约占全球ICT能耗的1/4强;而全球大多数的数据中心中,约63% 的能耗与ICT设备的散热有关。因此,在能源丰富、气温较低的地区建设数据中心成为数据中心产业布局必须考虑的基本要素。目前全球最大的12家数据中心,纬度在北纬35?45度的有6家,平均纬度为北纬38.6度。

  在具有特殊资源的地区,或水资源丰富、或气候寒冷、或清洁能源丰富且价格低廉,都成为全球很多大型数据中心选址的优先考虑,目的就是节约巨额的散热成本。数据中心向地球南北两极的迁移成为一个全球性的趋势。谷歌和微软等将太阳能发电作为数据中心能源供应的首选,同时,为降低空调需求,拟在北极圈内建设数据中心机房。加拿大则充分利用多伦多市紧临安大略湖的优势,抽取安大略湖深层(约83米)冷水(4℃)制冷。目前,我国有些号称“火炉”的城市,却正在建设、准备建设大规模或超大规模的数据中心产业基地,显然极为不智。

  我国现有的数据中心大多集中在发达地区,有的甚至处于城市中心区域。五大国有商业银行数据中心和备份中心均集中选址在北京、上海。我国具有一定规模的228家互联网数据中心机房也主要分布在北京、上海、浙江、广东等地。这种布局的战略隐患十分突出。一方面,如果发生重大灾难造成各种信息系统的瘫痪,将严重危及国家经济和社会的安全;另一方面,从能源供给和消耗的角度来看,也很不经济。

  从国家战略布局考虑,我国数据中心建设的重心应该放在黄河以北,温度适宜、能源充足、空间广阔、土地低廉的“三北(华北、东北、西北)”地区,并将数据中心产业发展作为我国开发大西北战略的重要举措之一,为“三北”和欠发达地区创造发展新兴产业、转变增长方式、缩小数字鸿沟的巨大机会。数据中心产业基地应力求置于电厂附近,以节省电网建设成本、减少电力资源长距离传输发生的成本和损耗;更应支持充分利用太阳能、风能等绿色能源。

  有人质疑,将设立于“三北”的数据中心的数据远送至华东甚至华南地区是否经济,对此,中国联通研究院就光纤传输与电能传输的成本和能耗做了对比分析,结论是光纤传输的百公里建设成本仅为210万元,电能传输则高达2.4亿元;光纤传输的电力损耗为5.2千瓦时,电能传输则为25千瓦时。显然,在“三北”地区建设大规模的超级数据中心,再利用宽带通信网络向华东、华南传输数据,以替代大量煤炭和电力的输送,是变“以电力网输送电能”为“以电信网输送数据”,可以大大减少资源浪费、节约空间和保护环境,不失为一个国家科学发展的良策。

  3.促进数据中心产业绿色节能

  据美国斯坦福大学的研究表明,全球数据中心的能耗在2000年?2005年翻了一番,2010年再增加75%。Gartner的调查显示,2007年?2020年,全球数据中心的碳排放量将由80百万吨当量激增到340百万吨当量,直追钢铁、造船、飞机等产业。能源花费占IT预算的比例已经从8%激增到48%,电力和制冷问题成为数据中心面临的最大问题。在美国,3年的纯能源成本消耗已经等同于设备购置成本;而在欧洲,甚至两倍于设备购置成本;在亚太地区,数据中心服务器的电力消耗以每年23%的速度递增,超过每年16%的世界平均增长水平。随着数据中心产业规模的不断扩大,其绿色节能的紧迫性也日益突出。

  数据中心的高PUE值不仅带来了耗电增加和运营成本的急剧攀升,而且产生了沉重的碳排放量负担。因此,如何利用各种技术手段,降低数据中心的能耗,已经成为一场必须进行的革命;制定数据中心绿色节能的政策已经尖锐地提上议事日程。发展数据中心产业必须同时以追求低PUE值为目标,打造更绿色高效的数据中心产业。为此,我国应重新修订《中国节能技术政策大纲》,在其中增加数据中心节能章节,加强数据中心建设项目的节能评估和审查。

  4.激励数据存储技术和服务的创新

  随着数据中心需求的急剧扩展,高密度、低能耗的数据存储技术日显重要,数据存储技术的创新发展也成为信息技术发展的重要领域之一。随着数据中心规模的扩大、复杂性的增加和应用种类的繁多,各种新技术都受到极大的重视。目前,“云存储”技术正在成为存储技术发展的主流之一,数据中心产业化的出路也在于发展云存储技术。因此,我国必须重视和加大对于存储技术,特别是云存储技术的研发和创新投入,增加技术攻关的强度,支持存储技术产业的发展。

  云存储的商业应用完全改变了第三方数据存储服务的模式,之前已有成功的先例。2006年3月,亚马逊首先在美国抛出其第一个公共Web服务计划S3,通过简单的Web服务接口,向用户提供无限量的存储服务。2007年11月,类似的服务在欧洲推出,1GB存储量每月收费0.12美元,通信费另计,两年半间,客户存储业务增加了10.2倍。业务增长的速度不仅令人印象深刻,也充分说明了市场对这种服务模式和商业模式的认可。2006年8月,亚马逊又抛出了有限量的弹性计算云计划EC2,采用虚拟化存储技术和先到先得的方式,为每一个用户提供虚拟的专用服务器和虚拟存储服务,企业则按租用的GB数、时间、安全性、质量和功能要求付费。目前,已能提供9 种服务方式。

  目前,我国数据中心产业化的发展已经起步。“十二五”期间,河北省重点在廊坊市建设高等级的云存储数据中心产业园区,即润泽国际信息港,准备为国家机关、大型企业、跨国公司等提供大型数据存储服务,并形成数据存储产业聚集区。

  此外,中金数据系统有限公司的北京数据中心自2008年起即向客户提供高等级的数据存储服务,目前运转良好并持续盈利,公司在建和规划的数据中心还有烟台、昆山、广州和成都等数据中心,总建筑面积超过38万平方米,机房面积超过13.7万平方米。

  综上所述,随着我国信息化的快速发展、数字化信息量的爆炸性增长,以及数据中心需求的急剧膨胀,发展我国数据中心产业的机遇已经呈现。推动我国数据中心产业化,制定相关的国家政策和发展战略,做好产业布局的规划和管理,已经刻不容缓。否则,一旦决策失误,混乱局面出现,再要收拾和整顿,造成的损失和代价将十分巨大。建议国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部等有关部门,尽快组织力量,研究和制定《发展我国数据中心产业的指导意见》,经国务院批准后发布,以通过国家政策的引导,促进我国数据中心产业健康和有序地发展。

  链接一

  数据中心的绿色节能水平一般以其能源利用有效性(PUE)指标,即数据中心总用电量和IT设备用电量的比值来衡量。显然,PUE等于1为最好。目前,欧美数据中心的PUE值一般为1.8?2,而比较先进的雅虎在纽约洛克港的数据中心PUE值为1.08,谷歌全球数据中心的PUE值平均为1.21,微软在都柏林的数据中心PUE值为1.25,被认为是“欧洲最佳数据中心”。我国数据中心的PUE值一般为2.5,甚至达到3,远远低于发达国家高水平绿色数据中心的节能水平,数据中心的能耗成本已经占到实际运营成本的70%以上。

  链接二

  润泽国际信息港项目于去年5月开工建设,总投资约98亿元(不含IT设备),占地面积2012亩,地上建筑面积262万平方米,其中数据中心机房建筑面积约62万平方米,含8万个机柜。该产业园区建成后,将成为目前国际上规模最大的数据中心,年营业收入预计可超千亿元,已经成为全球IT业界关注的焦点。

  作者介绍

  周宏仁 国家信息化专家咨询委员会常务副主任、研究员、博士生导师。曾任第三届上海市信息化专家委员会主任、上海市互联网经济咨询中心主任。2003年5月至今任国家信息化专家咨询委员会常务副主任,兼任联合国信息与通信技术工作组高级顾问。研究领域:战略规划与信息管理、电子政务和信息应用等。
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