华为洞见数据中心发展十大趋势

2010~2019,数据中心行业经历了波澜壮阔的十年,经历了从数据机房到数据中心到云数据中心3个阶段。当前,随着云计算、大数据、人工智能、5G的迅猛发展,对数据中心的需求激增,数据中心又将迎来下一个黄金十年,但是随之而来的矛盾也日益突出。

瑞穆科技主要向客户提供安全可靠的边缘计算网关、工业路由器、工业级车载网关、工业以太网交换机、工业无线数据终端、安卓工业计算机等物联网产品;以及在此基础上结合传感器与云端数据分析技术而推出的垂直细分行业的物联网解决方案,包括“智能配电网状态监测系统”、“智能售货机系统”、“工业设备远程维护监控系统”、“智能车辆管理系统”等物联网创新解决方案等,帮助目标行业实现物联网智能化升级。

如果把云计算比作生产力,数据中心比作生产关系,生产力的发展决定了生产关系,落后的生产关系会制约生产力的发展。在云计算时代,数据中心面临日益增长的需求与资源获取难、建设周期长、能源消耗高之间的矛盾,同时在架构弹性及运营运维方面面临诸多挑战。只有解决好这些矛盾和挑战,才能匹配云计算的发展要求。

为此,本期#Σco时间#的话题重点聚焦于数据中心的未来发展,并特别邀请到了华为数据中心能源领域总裁何波从IT未来发展的角度推演对数据中心的要求,同时系统性阐述未来5年数据中心十大趋势,希望与线上的上万名嘉宾一起,共同探讨和定义下一代数据中心建设。

如今,数据中心正在从自用型/支撑型为主逐步转向经营型为主,云DC和边缘DC逐渐超越企业DC,成为行业建设主流。云DC呈现大型园区化,可用于大数据训练,边缘DC呈现海量小型化,可更好的完成低时延推理,从而实现云边协同。

华为把数据中心十大趋势分为五大行业趋势五大技术趋势

华为洞见数据中心发展十大趋势

趋势一:高密成为新常态,未来3~5年,15-20kW/柜成为主流

据何波介绍,数据中心基础设施设备需要同步向高密演进(高供电密度&高散热密度),维持合理的白空间占比。

随着IT算力持续演进,CPU和服务器功率持续提升。以华为典型2路服务器功率演进为例,2014年还是180W,等到2019年已经达到500-800W,同时AI也在不断加速落地,AI算力比重也将进一步提升。因此,华为要把高密达成规模和建设成本做到最优匹配。

趋势二:弹性架构,1代基础设施匹配2到3代IT功率演进

数据中心基础设施产品需具备全模块化的架构,才能够支撑IT的演进。从供配备电都需要模块化,如模块化UPS、模块化锂电、模块化配电等等。要知道,IT 3代更替,功率密度5年翻番,而且IT演进速度存在差异,不同密度将共存。因此,在数据中心1代建设时,一定要未雨绸缪匹配未来功率升级并满足高密度混合部署需求。

趋势三:低碳、绿色、环保,降低TCO,践行社会责任

低碳:碳足迹贯穿数据中心生命周期,2018年中国数据中心CO2排量约为49万公顷森林1年转化量;

绿色:当前全球数据中心的电力消耗约占总电力使用量的3%。预计未来5年,复合增长率为6%;

环保:在数据中心的全生命周期内应最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材等),保护环境和减少污染;

针对上述三点,数据中心需要从规划、设计、建设、运维全生命周期考虑如何做到最优的环境友好性,实现PUE进入1.2区间。

趋势四:业务需求短时爆发,快速部署成为刚需

伴随着业务端驱动,数据中心基础设施的建设周期是否可以像“火神山”“雷神山”一样快?华为认为:标准化和模块化是基础。

数据中心由支撑转向生产系统,要求更快建设速度。全模块化设计是关键:供电链路上,从SST到低压配电、密集母线、UPS、锂电、母线槽,实现E2E全模块化;供冷链路上,冷机、水泵和干管阀门组成水力模块,末端和支管组成MEP模块,得益于全模块化设计。

据介绍,通过模块化设计,典型数据中心的建设交付时间可以从18个月缩减到9个月(2020年可进一步降至6个月),同时还降低了对运维人员素质和数量的要求。

趋势五:全数字化+AI智能,数据中心向无人驾驶演进

如今,海量运维数据喷发,依靠人工无法达成可靠性保障和最优效率,同时运维人才持续紧张,每年新增需求超15%,数据、算力、算法已得到长足进步,AI进入落地期,再像以前一样依赖人的运维和优化成为不可能。

因此,数据中心应从设计阶段开始考虑“数字化”并贯穿生命周期始终,基于数字化的AI使能,将最大化数据中心价值。

趋势六:全模块化,并行部署,降TTM,支持IT弹性演进

快速部署和弹性扩容正驱动DC走向模块化,模块化冷电架构,支持IT功率弹性演进。预制模块化结构采用堆叠减振互锁技术,缓冲箱体堆叠冲击;供配电采用母线热插拔快联技术;温控采用立管,管路免焊接快联技术。

因此,全模块化架构对冷电产品的连接设计产生影响(如母排设计、管路设计),应从TCO最优的角度进行设计。

趋势七:供电极简,锂进铅退,设备高密化、模块化

极简供电的实现方式,不同行业可能有差异,锂电的规模应用不可逆转。华为采用SST技术省去工频变压器并降低功率变换环节,可以实现极简的供电架构,并带来系统端到端CDE(成本、占地、效率)的优势。

针对锂进铅退,铅酸电池占地大,承重要求高,火灾频发,维护困难,寿命短。而锂电池体积小,重量轻,充电速度快,BMS保障安全可靠,寿命长,生命周期内TCO更低。

在成本和管理方面,锂电大规模商业应用促使成本大幅降低,随着算法和管理技术的成熟,AI预测保证可靠性越来越高(如容量跳水,需要提前一周预测),实现与UPS的协同。

趋势八:风进水退,风液融合,匹配高密,灵活适配

制冷系统的设计应充分利用自然冷、考虑架构极简及灵活性,匹配不同业务中风冷液冷比例。未来,风冷与液冷场景将持续并存,风液融合才能快速适应未来不确定的业务需求。

趋势九:比特瓦特联动,单位VM能耗最优

数据中心应整体进行评估和优化能耗。提升服务器进风温度,制冷能耗减少,服务器能耗增加,总体能耗存在拐点,因此降低PUE不意味着数据中心总体能耗最优。我们应该让数据中心基础设施+IT联动实现最佳调优。

趋势十:安全可信成为数据中心基础设施的重要因素

安全可信不仅是网络侧的事情,它需要解决方案端到端去构筑安全可信的能力。华为认为,数据中心解决方案在其业务意图之外同时需要具备韧性、Security安全性、隐私性、Safety安全性、可靠性、可用性六个安全可信特征。

  • Resilience韧性:系统受攻击时能够保持最小核心系统运行的能力;
  • Security安全性:系统对恶意网络威胁的防护能力;
  • Privacy隐私性:系统保障客户的数据和信息的能力;
  • Safety安全性:系统失效不损坏环境或人员或财产的损失;
  • Reliability可靠性:给定条件、给定时间区间内无失效的运行的能力;
  • Availability可用性:系统处于可服务的状态;

从数据中心解决方案角度来看,需要管理系统层、控制器层、设备单板层、核心功能器件(如功率模块)层,均构筑入侵监测、安全启动、安全秘钥等设计,并实现组件化功能隔离,当任一层次遭受网络攻击时,系统可以保留最小系统运行,保障供电和制冷的连续性。

因此,数据中心解决方案需要从管理系统、控制器、设备单板、核心器件等不同层次做好安全可信设计。

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