
这两天,关于“东数西算”的新闻比较多,引起了行业内外的广泛关注。
其实,去年年中的时候,小枣君就发过“东数西算”的文章。
当时(2021年5月24日),发改委联合多个部门印发了一份文件,名叫《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》(发改高技〔2021〕709号)。在文件中,明确提出建设全国一体化算力网络国家枢纽节点,发展数据中心集群。
两天后(5月26日),在贵阳2021数博会开幕式上,官宣了全国一体化算力网络国家枢纽节点工程启动,从而将“东数西算”推向了公众的视野。
如今,发改委再次联合多个部门印发通知,同意在京津冀等8地启动建设国家算力枢纽节点,并规划了10个国家数据中心集群。
这标志着,“全国一体化大数据中心体系”已经完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。
今天这篇文章,小枣君将站在个人角度,对“东数西算”的关键内容进行解读,补充一些容易被忽略的信息,帮助大家更充分地了解这项国家级数字基建工程的细节。
“数”为数据,“算”为算力。
关于算力,这几年小枣君没少吆喝,大家应该都很熟悉,也就是对数据进行处理的能力。
“东数西算”,简而言之,就是建设数据中心,把东部地区经济活动产生的数据和需求,放到西部地区来计算和处理。
如今我们处于数字时代,离不开数字技术的支持。而数字技术的主要支持形式,就是联接力(通信)和算力(IT)。
联接力,包括以4G/5G、光宽带为代表的通信技术。而算力,分为硬件和软件,大家更为熟悉,包括CPU、内存、硬盘、操作系统、数据库、应用软件等等。
面对不同行业与应用场景,算力并不仅仅包含传统的IDC算力、运营商算力,也包括人工智能计算、超级计算和边缘计算、5G算力等各种形式的算力。更广义的算力,还包括相关算力、算法、数据传输运行的网络和算网、云网环境。换言之,广义的算力,包括了联接力。
这些年来,随着数字技术向各个行业领域进行快速渗透,联接力和算力的重要性日益增加,成为先进生产力的代表。
没有它们,我们国家现在积极推进的数字化转型,就不可能成功。而我们寄予厚望的数字经济发展,也会失去动力来源。
想要获得澎湃的动力,就必须建设大量的联接力和算力基础设施。
我们现在拼命建设的5G和千兆城市,就属于联接力基础实施。而算力基础设施,大家都知道,主要是指数据中心(IDC)。
在2020年初国家提出的“新基建”战略中,明确将数据中心列为七大建设领域之一。
国家“十四五规划”更是说得非常明白:要“加快构建全国一体化大数据中心体系,强化算力统筹智能调度,建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群,建设E级和10E级超级计算中心。”
根据预测,国内对算力的需求,将以每年20%的速度增长。大力推动算力基础设施建设,刻不容缓。
根据“东数西算”工程的具体规划,国家将在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8地启动建设国家算力枢纽节点,并在张家口、芜湖、韶关等地建设10个国家数据中心集群。
8个枢纽节点,实际上是“4+4”结构,分为两种类别,定位不同,作用和要求也不尽相同。
京津冀地区、长三角地区、粤港澳大湾区、成渝地区,属于第一类。这些地区,是我们国家的经济发展核心区域,也是重要的城市群。尤其前三个,本身就处于东部沿海经济发达地区。
这些地区用户规模较大、应用需求强烈。建成之后的枢纽节点,基本上都是服务于本区域的需求,属于“内部消化”。
而内蒙古、贵州、甘肃、宁夏,都在西部地区,当地的算力需求不大,他们作为枢纽节点,主要作用是“对外输出算力”。
也就是说,他们可以凭借自身土地成本低、可再生能源丰富(风力、水力发电)、气候适宜(北部气温低)的优势,建设低成本、低能耗的数据中心,承接东部地区的算力需求。
除了成本差异之外,东、西部枢纽节点的主要区别,在于“任务”不同。
搞通信的同学都知道,由物理距离带来的通信时延,是不可避免的。西部数据中心向东部输送算力,最大的问题在于时延。
所以,自动驾驶(车联网)、工业制造(机器人)、远程医疗、金融证券、灾害预警等对时延非常敏感的网络应用,一定会在所在地或距离所在地最近的数据中心完成。
而西部数据中心,更多会承接后台加工、离线分析、冷数据存储备份等对时延不敏感的网络应用。
什么是“冷数据”?访问频率低的数据,就是冷数据。相对应的,访问频率高的,是“热数据”。不高不低的,是“温数据”。
数据存储具有从热到冷的变化特征。绝大多数数据,将在产生后的6个月,变成“冷数据”。冷数据占整个数据总量的80%,对存储资源的占用比例很高。
“东数西算”,从表面上来看,是推动数据中心的建设。但小枣君个人认为,更重要的意义在于,推动数据中心的有序建设。
也就是说,重点在于政策引导、宏观布局,不单纯追求数量的增加,而是严格控制增长过程的健康、合理。
这些年,国内数据中心增长速度迅猛。目前,国内数据中心规模达到了500万标准机架,在运营的超过200万,算力为130EFLOPS(每秒一万三千亿亿次浮点运算)。国内每年新增的机柜数量,超过30万。
在云计算、大数据的推动下,各地建设数据中心的热情过于高涨,甚至是有一点狂热。
各个地区,不管自身地理位置是否合适,也不管是否有足够的经济和技术实力,都在开工建设数据中心。有的数据中心,功能落后、利用率低、能耗高,基本没有发挥作用,甚至处于亏损烧钱的状态。
这里,刚好给大家普及两个和数据中心有关的重要指标。
首先是上架率。
上架率=已上架开机运行的服务器数量/机架可容纳的服务器数量,指标越高,意味着数据中心利用率越高。
另一个指标是PUE,也就是Power Usage Effectiveness,电能使用效率。
PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗。其中数据中心总能耗,包括IT设备能耗,以及制冷、配电等其它系统的能耗。
PUE的值肯定大于1,越接近1,则表明该数据中心的非IT设备耗能越少,即能效水平越高。
根据“东数西算”的文件要求,东部地区集群数据中心的PUE指标必须控制在1.25以内,西部地区1.2以内,平均上架率不低于65%。
这就等于给数据中心建设划了一条红线。很多已建成的数据中心,可能会面临关停的命运。(国内大部分数据中心,PUE在2-3之间。)
针对核心枢纽节点之外的地区,文件更是明确要求:“地方政府不得给予土地、财税等方面的优惠政策”,“统筹省内数据中心规划布局,与国家枢纽节点加强衔接,参与国家和省之间算力级联调度”。
换句话说,非枢纽节点,最多只能建设中小型数据中心,当一个配角。
这样的规划要求,显然有利于产业的合理布局,也有利于国家“双碳”战略目标的实现。
2020年,全国数据中心共耗电2045亿千瓦时,占全社会用电量的2.7%。预计到2025年,这个值将达到3952亿千瓦时,占比将提升至4.05%。
当前中国的电力结构仍以燃煤发电为主,在数据中心供电结构中,火电占比超过70%,会产生大量的温室气体及其他污染物。
数据中心电力成本,占其运营成本的56.7%。如果不能控制电费,也将对数据中心的经济效益造成不利影响。
所以,国家才搞“东数西算”,将算力迁移到能源成本更低的西部地区,既能提升国家整体算力水平,也能节约经费,降低对环境的影响。
根据目标,到“十四五”末,东部数据中心总量占比,由60%下降至50%左右。西部数据中心占比,由10%上升至25%左右。
目前,各大厂商在数据中心绿色节能方面都进行了大量的投入。以中兴通讯为例,他们在产品和技术方面,进行了四个方面的规划匹配:
第一,持续研发暖通产品,全链路液冷产品,支撑极致节能。
PUE持续走低,最大的影响还是在暖通架构和暖通产品,架构上的核心主要是加大自然冷却的应用时间,提升设备COP。针对间蒸蒸发冷却空调,中兴通讯持续进行研发,在芯体、风道等核心部件和技术上进行创新。
另一方面,拉通服务器、交换机等产品,进行数据中心液冷产品和方案的研发,实现从冷源到芯片的全链路技术贯通。
第二,打造柔性用能电力模块,适配数据中心多能互补能源结构。
数据中心的能源结构从单一市电变为多能互补,市电、可再生能源等能源多端口输入,在变配电和不间断电源、电池方面进行整合,形成柔性用能的电力模块,把用电、备电、储能进行场景的设备整合和智能调动,形成数据中心能源网的本地路由器。
第三,预制模块化数据中心进行架构和场景扩展,推进工程产品化系列化创新。
快速部署还将是数据中心零碳运营的要求,在架构上需要进行适配,比如在配电架构方面,在DR架构下进行相应的设计和开发。场景方面,主要是建筑适配,提出标准化方案和指导文件。
第四,DCIM深化AI节能和健康度预测,基于场景完善智能运维。
DCIM超越动环监控的范围,通过AI技术结合、特征参数的提取进行节能和健康度的建模,利用公司级的AI算法进行数据训练,最后形成最佳参数寻优。
刚才我们是站在国家的角度,算了一下“经济账”,结论显而易见。
接下来,我们站在微观的角度,看看建设数据中心,会给西部地区当地经济带来什么样的影响。
小枣君个人认为,数据中心作为数字化基础设施,主要是为国家宏观发展做贡献,对于当地来说,收益并不明显,至少和“老基建”没办法比。
数据中心开工建设期间,会带动一些当地的就业,以及基础的土建施工经济。然而,仅此而已。
说到这里,我们简单说说数据中心的产业链。
数据中心产业链如下图所示,主要分为上游的设备、设施、软硬件供应商,中游的IDC建设者和服务商,以及下游的各行业应用用户。
从数据中心硬件组成来说,主要分为底层基础设施(供配电系统、散热制冷系统等)和IT及网络设备(服务器、存储、数通设备等)。
这些设备、设施,肯定不会在当地生产制造。
数据中心建成之后,当地就只剩下电费和土地租金收入。
数据中心现在都是自动化运维,不像工厂,需要大量的工人,可以带动就业。
数据中心所承载的业务,都是应用层的价值。以互联网公司为例,他们通过数据中心赚取的利润,肯定不会在当地纳税,而是在总部所在地纳税。
所以说,建设数据中心,除了一些宣传价值之外,对当地经济帮助有限。
“东数西算”并不仅仅是算力领域的事,它和我们通信有密切的关系。
想要实现算力的顺畅流动,离不开通信网络的支持。换句话说,没有发达的“运力”,即便西部地区的算力再强、再廉价,也没有办法送到东部地区。
为了更好地落实“东数西算”,国家将会大力投资建设数据中心之间的骨干网络。尤其是西部地区的通信基础设施,将迎来全面升级。
东西部之间,将打造一批“东数西算”示范线路。
“东数西算”,肯定会采用全光网络。
OTN、ROADM/OXC、SDON、FlexO、光网自动化管控等技术,会发挥巨大的作用。像400G这样的高速光模块市场,也会受到进一步的刺激。
今年7月30日,在2022中国算力大会上,中兴通讯CTO王喜瑜表示:在“东数西算”的大背景之下,要实现一张全国性的算力网络,需要一个全新的光底座,通过400G代际演进,以及网络的MESH化,光缆路由优化,建立光层直达链路,实现全国、区域、省内分级时延圈,更好的服务“东数西算”及省内的算力网络。
好了,以上就是小枣君对“东数西算”的一些解读。
数据中心的建设,对带动产业发展有很大的帮助。但是,我们也要注意到,数据中心的一些利润值较高的软件和硬件,掌握在国外企业手中。国内的很多企业,虽然参与其中,但利润率更没有那么高。
换句话说,建设数据中心,很多钱可能最后都被老外赚走了。想办法提升国内数据中心相关企业的利润率,还是很有必要的。
另外,数据中心的安全,也需要引起更多的重视。
数据中心和电厂、水厂一样,是重要的国家基础设施,需要考虑应对战争、恐袭、地震、洪水等的威胁。除了线下的物理威胁之外,来自线上的网络安全攻击更加难以防范。
如何建立更加完善的数据中心安全制度和应急预案,如何提升数据中心的攻击防范能力,是值得不断思考和探索的问题。
随着数字化浪潮的蓬勃发展,算力需求的多样性和连接形态的多元化,促使数字化赋能从以网络为核心的信息交互,向以算力为核心的信息数据处理转变,更加面向行业与应用场景。算力网络为解决资源利用、异构纳管、泛在连接等问题,提供了新的路径,算力也成为信息基础设施的关键。
中兴通讯作为最有竞争力的通信网络设备商及最高性能的信创数字底座提供商之一,从云网融合统一,资源灵活调度,算力泛在连接,应用多元支撑等方面,助力运营商实现角色转型、创新引领、价值重构,助力用户实现算力资源战略统筹,以及面向行业的弹性服务,将发挥重要作用。
最后,希望“东数西算”工程能够平稳建设,为国家数字经济发展做贡献,帮助我们赢得未来更加激烈的科技和经济博弈。
谢谢!
参考文献:
1、《历史时刻!“东数西算”国家工程全面启动》,智东西;
2、《全网热议的“东数西算”,为什么能比肩南水北调?》,苏宁金融研究院
3、《数据中心产业图谱研究报告》,信通院
