未来数据中心的5个优化方向

“数实相融正在促进个人生活、企业经营、社会治理、人与自然和谐共生的高质量发展。同时，数实相融对算力产生了更大的需求，支撑算力的核心则是数据中心，”在浪潮信息举办的IPF2022论坛上，浪潮信息服务器产品线副总经理陈彦灵在演讲中表示，未来数据中心将朝着集中化、规模化方向发展，多、快、好、省已经成为数据中心用户的核心诉求。
　　
　　随着数字经济对社会发展的影响逐步加深，数字产业及数字基础设施建设的重要性日益凸显。年初，国家发改委等四部门批复同意京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等八个地区启动国家算力网络枢纽节点建设，“东数西算”工程正式启动，全国一体化大数据中心创新体系的整体布局进入了落地阶段。
　　
　　与此同时，数据中心建设浪潮的到来也加大了对能源、环境的压力。陈彦灵引用数据表示，2021年，国内数据中心总耗电量达到2166亿千瓦时，占社会用电量2.6%，相当于同年1.3个上海市的总社会用电量。预计到2030年，中国数据中心总耗电量将达到5915亿千瓦时，占全社会用电量的5%。
　　
　　国家启动“东数西算”工程以及发布系列指引政策，着眼全国数据中心产业整体发展，优化产业布局，引导产业绿色、高效、低碳。特别是在“双碳”目标之下，国家明确要求未来全国新建数据中心的PUE降到1.3以下，国家枢纽数据中心PUE降低到1.25以下，逐步对PUE超过1.5的数据中心进行节能降碳改造。
　　
　　不仅仅是国内，数据中心产业的绿色发展已经引起了全球产业的重视，绿色集约将成为数据中心发展的主流方向。第三方数据显示，超大规模数据中心将从2019年的512个增长到2021年的691个，而数据中心的数量也从2019年的42.9万个降低到2021年的41.5万个。
　　
　　在这一背景下，数据中心产业面临着产业环境、技术手段、市场需求的多方面变革。陈彦灵表示，浪潮信息根据多年来的数据中心服务经验，以及发展中遇到的产业问题，进行分析、归类、凝练，最终提出了面向未来数据中心的5个优化方向。
　　
　　超大规模数据中心快速增长运维管理亟需智能化升级
　　
　　根据经验，一个运维人员的运维上限约为400台设备。随着数据中心向大型化、超大型化发展，动辄数十万台服务器的数据中心则需要数百个运维人员——这不仅造成组织架构的复杂和成本的增加，运维效率和精准度也会快速下降。
　　
　　因此，陈彦灵认为未来数据中心运维效率提升的方向是标准化、自动化、可视化以及智能化。建立开放、标准的数据接口和协议，实现平台归一化和安全化；通过自动化运维减少人工操作，提升运维效率；通过数字孪生技术，可以实现运维的可视化；通过智能化手段可以快速定位故障并快速对维修方案进行预判。
　　
　　浪潮信息构建了标准、开放、智能的运维方案，助力数据中心跨平台高效运维。在硬件管理上，浪潮提供了OpenBMC、OpenRMC等开放的管理方案，在监控协议层面，浪潮信息可以提供标准的Redfish、IPMI、SNMP等标准协议，通过ISPIM平台对外提供标准的用户接口以及第三方平台访问接口，可以实现无侵入带外管理、自动化资产管理、数字孪生可视化管理等方案，管理规模可以达到十万台以上。目前该方案已经在金融、通信、能源以及互联网等多个行业进行了部署，整体管理效率提升了10倍以上。
　　
　　交付规模井喷整机柜实现数据中心大规模快速交付
　　
　　不同规模的用户对交付周期会有不同的要求，大型互联网用户高峰期日交付量超1万台，普通传统用户的高峰期日交付也会超5000台。如果采用单节点交付方式，每人每天大概可以交付12台左右，远远无法在交付窗口期完成设备交付。
　　
　　由开放计算发展而来的整机柜交付是解决这一问题的最佳方案。浪潮信息的测试对比显示，按照1500台设备计算，采用单节点交付大概需要125人/天、整机柜不带交换机交付大概需要45人/天、整机柜带交换机交付需要25人/天。整机柜交付相比传统的交付模式，整体交付效率可以提升5倍。集成度越高，交付时间越短，交付成本越低。
　　
　　浪潮信息从2010年起开始整机柜系统的研制和交付工作，具有多年的沉淀和技术积累。目前面向超大规模、大规模数据中心可以提供多种方案，整体的交付效率可以提升5~10倍，同时还可以解决整机柜服务器节点搬迁的问题。在实际落地中，浪潮信息更是通过整机柜完成了8小时1万台服务器的上架交付的行业记录。此外，浪潮信息还提供模块化数据中心解决方案，通过模块化的预制工艺，可以使数据中心建设周期缩短50%以上。
　　
　　算力基础设施能耗加速增长供电散热亟需绿色创新
　　
　　“降低PUE已经成为客户对数据中心的基本需求。”陈彦灵表示。
　　
　　从目前看，降低数据中心的PUE，减少制冷电力消耗是核心方向。通过中压直供、间接蒸发冷却、集中供电等方式可以实现数据中心40%以上的能耗节约，以1万台服务器的数据中心为例，采用这些节能技术，一年可以减少近5万吨的二氧化碳排放。而从当前的技术方案来看，只有通过液冷方式才可以把数据中心的PUE降低到1.2以下。
　　
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　　在IPF2022大会上，浪潮信息携手京东云共同发布了天枢（ORS3000S）液冷整机柜服务器。该产品是面向新一代绿色数据中心所构建的支持冷板式液冷散热、集中供电，可实现一体化交付的整体解决方案。通过高压直流供电，可以降低数据中心供电损耗3%以上，通过柜级液冷可以将50%的热量通过液体带走，降低风扇及空调电力消耗，可以降低数据中心能耗36%以上。通过集中供电、动态的电源管理、前置IO架构，可以带来近10%的电力节约，可以实现原生的液冷部署，实现数据中心累计能耗40%以上的降低。除了整机柜液冷服务器外，浪潮还提供了面向现有数据中心的液冷改造方案，可以实现累计功耗10%~40%的降低。
　　
　　数实相融催生多元计算场景算力基础设施多元化趋势明显
　　
　　在智慧时代，计算场景呈现多元化，大数据、AI推理、AI训练、关键计算、科学计算对算力需求从MB级到PB级，计算类型也呈现计算精度多样化，为了支撑多元化计算场景落地，算力芯片呈现百花齐放态势，通用计算芯片、可定义计算芯片、AI计算芯片并存将是未来的主旋律。
　　
　　融合、标准、精准将助力算力设施多元化升级，通过硬件重构，构建计算、存储、IO资源池，通过软件定义方式，按照业务感知、按需组合方式可以快速、高效的面向图形识别、自然语言处理、大数据、关键计算等场景提供高效算力服务。面向多计算场景，通过标准化+微定制，可以快速满足多计算场景的硬件精准化设计，提供高效、多元、多态的算力设施供给。
　　
　　多场景算力多样化部署云边协同高效协同
　　
　　随着5G、人工智能技术的发展，数字技术与实体经济相融合，云、边、端共存，云边协同将是未来数据中心的发展方向。面向自动驾驶、智慧城市、工业质检等智慧应用，业务决策也将从传统数据中心走向边缘侧、端侧。陈彦灵认为，未来将有20%的决策在端侧发生，有60%的决策在边缘侧发生。算力供给方式也将走出数据中心，部署到边缘侧，以提供高效、低时延的算力服务。同时，在边缘侧的算力设施也将面临形态多样化、部署场景复杂化、算力多元化的挑战。
　　
　　多年来，浪潮一直在边缘计算场景进行产品布局，并提供了完整的边缘服务器解决方案，包括边缘微中心、边缘服务器、便携AI服务器、边缘微服务器等多种方案，可以满足近场景端AI推理应用、车载算力、质检等AI场景和大数据搬迁的场景，以及面向近场的微型数据中心需求。
　　
　　陈彦灵表示，只有通过高效运维、快速交付、绿色节能、多元算力、云边协同的方式才可以推动数据中心集约、绿色、高效发展，同时开放计算也是实现数据中心高质量发展的必由之路。陈彦灵倡议产业上下游共同推动开放社区发展，通过建标准、建生态，联合产业上下游，围绕开放计算共同创新，将数据中心领先的技术普适化，推动我国数据中心产业的高质量发展，支持我国双碳目标在数据中心领域落地。
　　
　　编辑：Harris