近日,工业和信息化部通信发展司编制出版了《全国数据中心应用发展指引(2017)》(下以《指引》简称)。目前,该《指引》已在人民邮电出版社出版发行,预计每年持续更新发布。

当前的互联网、大数据云计算、物联网等前沿科技与人工智能技术的交叉融合与应用,正在深刻改变着人类社会生产与生活的模式。随着互联网信息系统及电子设备的发展,人类各行各业每时每刻都在生成海量数据,大数据时代正在到来,大数据隐含的战略价值引起了各国政府的重视。目前中国工业正面临着转型升级,迫切需要将大数据融合到经营管理与生产运营活动中,来促进制造企业向服务化、智能化转型升级。

在工信部此次发布的《指引》中,既有对我国数据中心建设发展情况的透彻分析,还给出了网络时延的计算参考方法和不同种类业务的时延要求,供用户根据需求具体测算。

全国数据中心建设发展情况

《指引》根据全国数据中心建设使用情况的调研结果统计,截至2016年底,我国在用数据中心共计1641个,总体装机规模达到995.2万台服务器,平均上架率为50.69%;规划在建数据中心共计437个,规划装机规模约1000万台服务器,产业整体增速较快。

利用率方面,国内数据中心总体平均上架率为50.69%.其中,超大型数据中心的上架率为29.01%,大型数据中心上架率为50.16%,中小型数据中心上架率为54.67%.北上广深数据中心上架率达到60%-70%,表现出相对饱和的局面,部分西部省份上架率低于30%.

网络质量方面,全国在用数据中心有47%直连骨干网,数据中心出口带宽平均为332Gbit/s,折合平均每个机架带宽500Mbit/s.能效方面,全国超大型数据中心平均PUE为1.50,大型数据中心平均PUE为1.69,最优水平达到1.2左右。

分区域数据中心应用发展指引

《指引》将全国分为六大区域(北京及周边地区、上海及周边地区、广州、深圳及周边地区、中部地区、西部地区、东北地区),进行了详细的数据中心建设应用情况分析。

以北京及周边地区为例,北京地区数据中心资源紧缺,相关应用需求可转移至河北、内蒙古、天津等地数据中心承接。截至2016年底,北京在用数据中心机架规模为14.6万架,规划在建数据中心规模为4万架。根据预测,2018年北京地区可用数据中心规模将达到18.6万架左右,需求规模将超过30万架,供应存在较大缺口。与此同时,河北、内蒙古、天津等距离北京较近地区,预计2018年可用数据中心规模将达到49.2万架(具体数据见下表)。上述地区数据中心网络质量较好,大部分直连或经一次跳转到达北京骨干节点,半数以上为多线网络接入,基本按照较高可用等级建设,在规模和能力上具备承接北京外溢需求的条件。

从全国分区域情况来看,北京、上海、广州、深圳等一线城市数据中心资源最为集中,但受限于地区承载能力,新建增速正在逐步放缓,可用资源有限,租用价格相对较高,相比而言,其周边地区尚有充足的可用数据中心资源,网络质量、建设等级及运维水平也较高,总体租用价格成本相对较低。此外,中部、西部、东北地区可用数据中心资源丰富,规模较大,价格优势明显。

用户选择数据中心指引

《指引》提出网络质量、价格成本、建设运维水平是选择数据中心时重点考虑的因素。网络质量方面,网络时延是影响数据中心业务选择的重要因素,《指引》给出了网络时延的计算参考方法和不同种类业务的时延要求,用户可根据需求具体测算;价格成本受建设投入、运营成本及供需关系决定,一线城市数据中心供应紧张,租用价格相对较高,一线城市周边地区及中西部地区供应充足,价格相对较低;此外,选择数据中心时还需考虑建设等级、运维水平等因素。

总体来说,在选择数据中心时,需从以上三方面因素综合考虑。首先考虑网络质量因素,如果开展的业务对网络时延的要求较高,可根据时延要求圈定一定的地域范围,进而综合考虑数据中心的价格成本及软硬件条件,合理进行选择;如果开展的业务可以容忍一定程度的网络时延,则可以考虑将业务部署在可用数据中心资源更为充足的地区,避免集中在一线城市,以合理配置资源,提升使用性价比,享受质优价廉的数据中心服务。

为方便用户查询国内可用数据中心资源情况,《指引》在附录中列出了各地区部分可用数据中心的主要信息。

工业自动化与数据中心

新一代IT与OT深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。各国都在加大科技创新力度。基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革,不管是云计算还是大数据都离不开数据中心。

然而,在工业领域,数据中心很多时候只是个炒作的概念,很少自动化供应商能够提供一款可以适合于工业自动化领域客户的产品,究其原因在于两大难点:第一,适用于标准的以太网协议和构架;第二,应用软件可以基于虚拟化部署。

构架在标准的以太网协议上——由于主机厂商和存储厂商完全遵照国际标准以太网协议来设计的接口和协议,因此在构建工业数据中心时,对于现场采集的数据和通讯协议,一定要使用标准以太网协议。一旦采用修改的以太网络协议,无论是存储还是主机层面都会对这种修改了的以太网表示不兼容。

应用软件虚拟化——为什么说这是一个难点呢,因为很多工控组态软件都不能实现服务器虚拟化的部署。比如采用结合外置通讯卡来完成和控制器的通讯,比如Profibus;也有工控软件透过操作系统去访问硬件中断的服务,比如调用INT13的BIOS中断;还有采用了并口加密的组态软件,很多都要依靠外部或者硬件底层资源的才能运行。而虚拟化平台都不会专门为工业硬件资源提供虚拟化驱动整合。所以应用软件一定要能摆脱刚才所说这个几个层面才能走上虚拟化部署这条康庄大道。

数据中心是对整个工业制造过程进行监控与管理,提升制造智能化水平,在政府大力提倡“中国制造2025”的情况下,智能制造的未来也必将有数据中心的一席之地,通过数据中心可以将大数据、云计算等新技术与工业制造有机地结合在一起,充分发挥这些新技术的作用,我国的工业制造业必将更加快速的发展。

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