一、序言

这场突如其来的疫情给全球带来了很大的影响,特别是百货、餐饮等人流密集型服务行业首当其冲。但万幸的是,与17年前的“非典”时期相比,我国的信息化水平已经有了很大程度的提高,人们的生活方式、工作习惯早已发生了巨大的变化,全社会都在通过信息化来努力降低疫情带来的损失。习总书记也明确提出,“要鼓励运用大数据、人工智能、云计算等数字技术,在疫情监测分析、病毒溯源、防控救治、资源调配等方面更好发挥支撑作用”。无疑,信息技术在这场“战疫”中为人们生活和工作起到了很好的支撑作用,而落到实实在在的业务承载,还需要从扎实的数据中心能力说起。

二、发挥的作用

我国的数据中心建设一直处于蓬勃发展的状态。在规模方面,截至2018年年底,在用数据中心机架总规模达到220多万架,与2017年年底相比,增长近40%。在技术方面,随着云计算等技术的迅速发展,对数据中心的技术提出了更高的要求,数据中心逐渐突破了主机托管维护等传统业务的桎梏,更加注重数据的存储、算力的虚拟化、运维管理的自动化等发展方向。

新型的数据中心基本采用高性能的基础服务架构,可以实现资源池化,按需提供弹性服务。在疫情期间,越来越多的科技企业采用虚拟化等技术大力布局建设云平台提供新型应用和服务,使得作为底层支撑的数据中心成为人们信息化生活的中流砥柱。

(1)无接触服务

在疫情背景下,不少商店、餐馆甚至是菜市场都暂停或者缩短了营业时间,而“无接触服务”在此期间缓解了人们的生活困境,用户在下单时通过和送货员约定,将商品放到指定位置,减少面对面接触的风险。“无接触服务”可分为“无接触下单”和“无接触配送”两个环节,“无接触下单”主要通过电商平台、外卖平台、用户组建群聊、开发小程序等方式来实现,“无接触配送”则主要通过外卖平台、同城闪送平台、门店无接触自提、快递柜等方式实现。除了购买物品,“无接触服务”其实有着更广泛的应用。为应对疫情,中国石化在全国范围内推出“无接触加油”,车主只需在专用APP上通过手机输入自己的车牌和信息,系统会自动匹配距离最近的加油站,站内就会有加油员等待车辆到来,为车辆提供加油服务。整个过程车主都无需下车,全部在线上完成下单消费、开发票等功能,实现了全流程的线上操作。

“无接触服务”打造了一种全新的服务场景,丰富了客户多元化的消费习惯,方便了人们的生活。未来,随着5G、边缘数据中心等技术的不断提升,“无接触服务”可以实现更加靠近用户,更加灵活自主可控;同时,随着人工智能、大数据分析等技术不断成熟,也将催生“无人零售”、“无接触批发”、“智慧商店”等新销售的形态。“无接触服务”大大增加了线上数据的流量,而这背后恰恰是依赖数据中心的海量计算能力实现对这些数据交互的底层支持。

(2)在线工作学习

疫情期间,近两亿人开启了在家办公的模式,远程会议及协同办公需求暴增,“云视频”开始走红。据公开信息,腾讯会议从1月29日到2月6日,每天平均扩容云主机接近1.5万台,8天之内共扩容了超过10万台云主机。这期间投入了超过百万核的计算资源,而这些资源全部由腾讯自研服务器提供支持。

受疫情影响,全国中小学开始了“停课不停学”模式。2月17日,教育部 “国家中小学网络云平台”正式开通,在一天半的时间内实现了云平台网页浏览2300万次数,访问人数1500万人次。平台受到如此大的访问量冲击而保持稳定性,背后依靠的是百度、阿里巴巴、中国电信、中国移动、中国联通、网宿科技、华为等企业数据中心的全面技术支撑。为保障平台稳定运行,各企业协调了7000台云主机,提供90T带宽,可供5000万学生同时在线使用平台。

钉钉作为经典的办公产品的同时,在疫情期间也被广大师生作为网络课堂来使用,需求急速增大。阿里云在宣布河源数据中心正式对外提供服务的几天内,支持钉钉连续扩容10万台云服务器,帮助钉钉成功抵抗了巨大的流量冲击。河源数据中心采用万绿湖湖水制冷,年均PUE小于1.3,可容纳超过30万台服务器,河源数据中心大规模应用飞天操作系统、第三代神龙架构、盘古存储等自研云计算技术,可应对海量扩容需求。

可见,面对突如其来的海量工作学习的需求,各大办公平台、视频直播平台、APP背后的云计算性能受到了严峻的考验,而支撑云计算稳定运行的坚实基础正是数据中心,有了数据中心在底层的有力支撑,使得人们的工作学习受到疫情影响的损害降到了最低,实现了在疫情条件下社会利益的最大化。

(3)远程医疗

疫情期间,在线医疗服务平台组织全国各地的医生和专家开展在线问诊、在线会诊、心理咨询等远程服务,在大大减轻了实体医院压力的同时,加速推动了远程医疗的应用进程,这背后少不了云平台和数据中心的鼎力支持。

春雨医生借助云平台满足了高计算资源需求以及在线流量实时并发,保障义诊服务的顺畅进行。疫情期间,借助平台,春雨医生累计调动上万名医生参与在线义诊,服务用户超过百万人次。同时,在线医疗服务平台纷纷推出实时动态监控平台帮助用户了解全国各地疫情的实时情况。疫情期间,丁香园推出了“疫情实时动态平台”,依托云计算平台提供的服务方案,保障海量用户访问的稳定性以及数据的实时性。

未来,先进技术将加速推动远程医疗、智慧医疗的发展。5G、物联网将负责收集的医疗数据传输到云,云负责数据计算和大数据分析,人工智能负责AI诊断和治疗等。而这些先进技术都将依靠数据中心作为基础支持,从而发挥作用。

三、面临的挑战

(1)计算能力

然而,人们在享受信息化给我们带来便利生活的同时,仍然不可避免遇到“阻塞”。虽然云计算已经成为很多业务的部署模式,但是短期集中数据流量的冲击仍然给数据中心计算能力带来了严峻的挑战。

疫情期间最热的商品就是“口罩”,所以发生了很多电商平台因为口罩上架访问流量过大而发生宕机的情况。1月31日上午,网易严选APP就在口罩上架的瞬间直接宕机,网易严选随后也发公告表示“由于瞬时流量激增,导致预设服务器承载压力过大,系统出现宕机”。

疫情居家期间,手游也成为大部分人消遣时间的选择,各大服务器均处于“爆满”状态,同时在线玩家过多也使得手游软件系统出现宕机情况。2月11日晚间,《王者荣耀》就出现了登录时显示“服务器未响应”的情况。面对突然爆炸式增长的数据量,如果不提前准备充裕的资源进行弹性扩容,显然会力不从心,对海量数据难以做到高效实时的计算和反馈 。

(2)网络传输

数据量的爆炸式增长也使得网络带宽负载量急剧增加,这就会带来较长的网络时延的挑战。疫情居家期间,特别是在晚上,各大直播平台、视频APP、手机游戏等同时在线人数众多,经常出现画音不同时、卡顿等情况,这对用户来说是不佳的使用体验。

当然,造成这种问题的根源不仅在于数据中心内部,也来自数据中心间(DCI)流量、骨干网流量。面对各类突发流量,需要有新的技术来避免关键应用数据报文的丢弃。IEEE、IETF、CCSA、ODCC等国际国内标准组织都在进行相关的标准制定工作,包括PFC、ECN等一系列网络无损的解决方案被提出来。更进一步,DCI的网络无损也需要加快研究,通过加强网络的大带宽低时延和无丢包的设计建设来加持云计算数据中心更强的计算服务能力。

4. 发展思路

数据中心未来将如何应对突发的流量?未来的发展思路就是高密度部署的大型云数据中心与模块化部署的边缘数据中心相结合来攻克难关。

一方面,面对海量数据的增长,云数据中心采用高密度部署,规模将越来越大。云计算通过对软硬件资源的虚拟化,实现资源的按需分配,让用户通过网络随时随需地获取计算资源。面对数据量和计算量的爆发式增长,云计算对软硬件资源的虚拟化使得数据中心单机架中的服务器的功率密度大大增加,一个服务器机架的功率可达到十几甚至几十千瓦。通过云数据中心这样的高密度部署,使得云计算有充裕的资源进行弹性扩容,从而解决计算能力不足的问题。

另一方面,为了应对网络传输性能的挑战、降低时延,将会部署大量的边缘数据中心,模块化部署将会加快边缘数据中心上线。5G时代各类应用场景对时延的要求越来越高,例如远程手术,就需要极低的时延来确保手术医生的操作准确度和实时性,2019年6月北京积水潭医院的全球首例多中心5G远程手术中端到端的时延仅为20ms。传统的“云数据中心-端”架构对于实现如此低的时延具有局限性,所以更靠近用户的边缘数据中心应运而生。未来随着5G的加速,对边缘数据中心需求旺盛,规模小且快速上线将会成为边缘数据中心的特点。模块化部署将会是边缘数据中心快速上线的法宝,建设周期可以缩短到数月、甚至数周。

五、结束语

此次疫情无疑为无接触服务、云视频、远程办公学习、远程医疗等信息化新兴产业的推进加了一针催化剂,逐渐培养了用户适应远程、无接触服务的习惯,通过无接触的方式提升了用户之间的协作性和连续性,对工作、学习和生活都带来了便利。相信疫情过后,特别是在中央将数据中心列为新基建之一后,数据中心及其相关应用产业会迎来更大的发展机遇。通过云数据中心和边缘数据中心的协同,形成端到端的解决方案,数据中心作为新基建将会发挥更加重要作用,支持好各类信息化新兴产业的蓬勃发展!

原文发表于《通信世界》2020年第7期

作者简介

吴美希,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心研究部工程师。主要从事互联网数据中心和边缘数据中心相关的政府支撑、产业咨询、技术研究和标准制定等工作。

联系方式:wumeixi@caict.ac.cn

郭亮,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心研究部副主任,高级工程师。工业互联网产业联盟工业数据中心特设组联执主席,开放数据中心委员会(ODCC)新技术与测试工作组组长。长期从事数据中心相关的政府支撑、技术研究和标准制定工作。

联系方式:guoliang1@caict.ac.cn

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