SFKP • 计算机百科丨为什么很多世界 500 强企业的数据中心都建在贵州?

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今年 3 月初,中共中央政治局常务委员会召开会议指出,要加快「新基建」的建设进度。

所谓「新基建」,即是指新型基础设施建设,与传统修桥铺路盖房子的「旧基建」不同,「新基建」主要发力于科技端的基础设施建设。

根据官方定义,「新基建」主要包含 5G 基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等七大领域。

相比之下,人工智能、5G基建大家可能更加了解,为什么大数据中心也囊括其中?数据中心到底是个啥?为什么很多世界 500 强企业的数据中心都建在贵州?

名词解析:数据中心

数据中心,指用于安置计算机系统及相关部件的设施,例如电信和储存系统。一般它包含冗余和备用电源,冗余数据通信连接,环境控制(例如空调、灭火器)和各种安全设备。大型数据中心消耗的电约与一个小城镇工业业务规模一样多。

数据中心的发展史

数据中心对我们来说,其实就是一个提供集中存放计算、存储以及网络设备的场所。而作为一个「中心」,除了需要最基本的场地之外,还需要具备互联网基础服务,如稳定高速的互联网接入带宽、稳定充足的电力供应、恒温恒湿的机房环境、实时有效的集中监控等。

最初的数据中心其实就是一台大型计算机。早期的计算机系统操作和维护都复杂,需要一个特殊的环境来操作。

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上图即为最早的计算机之一,使用了 18000 只电子管、占地 170㎡、耗电 140~150KW 的它也顺带开启了与之配套的数据机房的诞生。

但那一时期的计算机性能较差,机房也没有精密的温度控制和指标测试等措施,导致计算机往往一天就要发生好几次故障,稳定工作时间只有几十分钟到几个小时。

为了连接计算机的各个部件需要用到大量的电缆电线。因为组件过多,因此当时应用了很多的方法,比如用标准的支架来安放设备、把电缆安装在屋顶或者地板下(类似于地暖)。

但尽管如此,当时的计算机运行时仍需要耗费大量的电力,并导致机器温度过高问题,因此开始有了专线电缆、风冷&液冷等降温控温措施。

早起的计算机成本很高、造价很贵,并且常常被用于军事目的,因此安全性也非常重要,控制房间访问权限、集中监控的基本设计方针也随之出现。

直到 20 世纪 80 年代,计算机的体积越来越小、设计越来越精密,不再需要像之前一样「防火防盗」,但之前的那一套方案也迎来了新的用武之地。

随着 IT 行业的发展,各个公司渐渐地认识到需要高效合理的控制 IT 资源。这一阶段的机房,IT 设备逐渐小型化,服务器逐步成为主体,多台计算机、服务器联网,开始大量共用网络设备。

但互联网的发展速度越来越快,各式各样的互联网企业应运而生,建立自己的机房对许多小公司是不可行或者性价比很低的。于是许多公司开始创建非常大的设备,被称为 Internet Data Center(IDC),它提供了商业上的系统部署和操作的解决方案,也就是我们现在所说的数据中心。

从行业发展看,1999 年以前 IDC 市场刚刚兴起还不太为人所知,但 2000 年它突然升温,全球的电信运营商和 IT 巨头纷纷加入竞争。而我国的数据中心发展元年,一般认为是 2005 年。

2005 年开始,中国的互联网行业迎来了大发展的时代。在这样的背景下,传统上各自为战的机房无论是经济性,安全性还是可靠性方面都已经不能满足企业或者用户对信息化的需求。于是,企业自建数据中心(EDC),互联网数据中心(IDC)逐渐开始出现,并在 2010 年达到了一个小高潮。数据中心也由此正式变成了一种互联网基础设施。

时至今日,我国的数据中心应用规模已经达到世界第二位,仅次于美国。

数据中心的分类

按照我国《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008),数据中心可根据使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性划分为 A、B、C 三级。

A级:容错型

在系统需要运行期间,其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致电子信息系统运行中断。

A级是最高级别,主要是指涉及国计民生的机房设计。其电子信息系统运行中断将造成重大的经济损或公共场所秩序严重混乱。像国家气象台;国家级信息中心、计算中心;重要的军事指挥部门;大中城市的机场、广播电台、电视台、应急指挥中心;银行总行等属 A 级机房。

B级:冗余型

在系统需要运行期间,其场地设备在冗余能力范围内,不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。B 级定义为电子信息系统运行中断将造成一定的社会秩序混乱和一定的经济损失的机房。科研院所;高等院校;三级医院;大中城市的气象台、信息中心、疾病预防与控制中心、电力调度中心、交通(铁路、公路、水运)指挥调度中心;国际会议中心;国际体育比赛场馆;省部级以上政府办公楼等属 B 级机房。

C级:基本型

在场地设备正常运行情况下,应保证电子信息系统运行不中断。A 级或 B 级范围之外的电子信息系统机房都称为 C 级。


和我国不同,美国的数据中心分为 4 级,根据冗余能力分别为:四级(有容错能力)、三级(在线保护)、二级(有冗余)、一级(无冗余)。

不管是那个分级标注,对于机房的可用性定义基本一致。

不同类别的数据中心会有不同的设计考量,从地点的选择开始,到外部电力运载需求、物理布局、冷却系统 (空调) 的考量、内部供电系统的设计、防火防震自然灾害、以及安全防护等等的设计都需要在开始建设数据中心前就考虑决定好。

数据中心的发展方向

多家机构研报指出,由于云计算、5G、产业互联网、人工智能等新兴领域的迅速发展,对数据中心的需求与要求都有明显的提高。甚至业内有专家提出数据中心的发展决定了云计算、5G、人工智能的上限。

总的来说,面向 5G 和物联网时代,数据中心有两大变化:

  • 数据中心 AI 化
  • 架构布局分布式

首先,随着 AI 技术的发展和应用场景的普及,数据中心也需要借助 AI 的力量来适应 AI 社会,来提供运维和管理的效率。

其次,分布式也是传统数据中心转型的一个重要方向。物联网时代万物互联,有越来越多的场景需要「低时延」的网络服务能力,比如无人驾驶汽车、AR/VR等等,虽然 5G 的落地可以解决一部分该问题,但仍需要数据中心的计算更接近各个终端,缩短数据和信息的物理传输距离。

国内数据中心发展现状

国内数据中心产业总体起步较晚,但受中国互联网行业发展迅速影响,国内数据中心近年来一直处于高速增长状态。

民生证券指出,2019 年中国 IDC (互联网数据中心)市场规模达到 1560.8 亿元,同比增长 27.1%,远高于世界平均水平(约 11%)。

据信通院的统计数据显示,2018 年的全国 IDC(互联网数据中心)的机架数量为 203.4 万个,到 2020 年有望增长到 326.7 万台,增长迅速。

地域结构上看,北上广深地区由于政策限制增长空间有限,但周边省市数据中心新建、扩建的投资需求将会显著增多,另外一些环境适宜、电价优惠、土地资源相对充裕的地区,如西北、西南等,数据中心数量也会有较大的增长潜力。

此次中央定调发展「新基建」,也正是看到了数据中心仍存在的巨大增长空间。此次受疫情居家隔离影响,游戏、视频等流量大幅增加,而未来 5G 网络、产业互联网等也将助力数据中心发展。

天时地利人和,我国的数据中心将迎来发展提速时代。

扩展补充

1. 为什么贵州有很多数据中心?

贵州被称为中国的大数据“硅谷”,三大运营商、华为、腾讯、苹果纷纷在贵州建立数据中心,此外还有谷歌、英特尔、戴尔、IBM、甲骨文、阿里巴巴、腾讯、百度、京东、富士康等世界 500 强厂商数据中心纷纷把自己的数据中心建立在贵州这块自古以来就荒凉落后的西部山区中。

究其原因,是因为贵州的地理条件特别适合建立数据中心。高海拔、低气温、低电价、非地震带。并且贵州本身水资源丰富,全年都有不停的自然风,且现在西部有很多现成的火电厂。

2. 为什么微软要把数据中心设在水下?

微软采用的技术原本是为潜艇研发的散热技术,利用海底的低水温来为数据中心散热。制冷消耗的电力占据服务器电力消耗相当大的比重,而微软将数据中心沉入海底,无疑会极大的降低制冷消耗的电力。

3. 随着数据的激增,数据中心的能耗会越来越高么?

2 月 28 日发表在顶级学术期刊、美国《科学》杂志的一篇论文给出一个结论:在过去十年间,全球数据中心的能耗水平大致持平。具体而言,该研究计算出 2010 年至 2018 年间,全球数据中心需求增长了 550%,数据中心能源使用仅增长了 6%。

4. 数据中心不够用,不能无限建造么?

虽然数据中心的能耗比逐渐下降,但现阶段仍需耗费大量的资源。所以北上深杭等核心一线城市对数据中心的政策越来越严格。

《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018 年版)》要求全市层面禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务中的数据中心(PUE 值在 1.4 以下的云计算数据中心除外),中心城区全面禁止新建和扩建数据中心。上海规定到 2020 年,全市互联网数据中心新增机架数严格控制在 6 万个以内,新建/改建互联网数据中心 PUE 值严格控制在 1.3/1.4 以下。

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