人类社会迈入工业时代以后,水力和电力无疑是最重要的生产力。“南水北调”、“西电东送”等一系列重大工程的实施,有力促进了我国经济社会的高速发展。在数字经济蓬勃发展,智能世界呼啸而来的当下,数据成为新的生产资料,算力成为新的生产力,又一重大战略工程“东数西算”也随之而来。

日前,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局四部门联合发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》(以下简称《方案》),明确提出布局全国算力网络国家枢纽节点,启动实施“东数西算”工程,构建国家算力网络体系。

 

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毫无疑问,这是继水网、电网之后,国家战略布局“算网”激活数据新要素,推动数字经济高质量发展的重要举措,意义重大而深远。随着《方案》的出台,外界对“东数西算”怎么算、枢纽节点怎么建、澎湃算力怎么运、数据安全怎么防,以及产业各界怎么干等问题的关注度也与日俱增,让我们结合《方案》要点及技术发展一探究竟。

“东数西算”怎么算?以全国一体化“算网”调配算力

“东数西算”简单来说就是把中国东部地区的数据送到西部的数据中心去运算,其实施背景是中国数字经济深化发展,多地都在规划、建设数据中心,但数据中心在东部一线城市“挤破头”趋于饱和,而在中西部一些地区使用率低,存在一定程度的供需失衡、失序发展等问题。

与此同时,大量互联网科技企业集聚的一些东部地区对算力的需求大,但能耗指标紧张、电力成本高企,大规模扩容发展数据中心的难度和局限性也大;而一些西部地区可再生能源丰富,气候适宜,特别适合建设大型数据中心,但存在网络带宽小、跨省数据传输费用高等瓶颈,无法有效承接来自东部的需求。

 

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为此《方案》提出在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝,以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏建设全国算力网络国家枢纽节点,引导数据中心向西部资源丰富地区以及距离适当的一线城市周边地区集聚,实现数据中心布局与网络、电力、能耗、算力、数据等方面的协同有序发展,以全国一体化算力网络(算网)调配算力,全国一盘棋支持数字经济高质量发展。

枢纽节点怎么建?集约大算力和绿色的数据中心是基础

而要构建一张全国一体化的算力网络,就必须首先布局建设一些重要的枢纽节点——如同铁路建设中的枢纽站一样——以更大的吞吐量提升跨区域算力调度水平。针对枢纽节点建设,《方案》明确要发展数据中心集群,引导数据中心集约化、规模化、绿色化发展。

一方面,《方案》要求引导超大型、大型数据中心集聚发展,构建数据中心集群,通过网络联接超大规模计算存储资源,发挥集约化和规模化优势,保证算力的充分供给。另一方面,《方案》要求以数据中心集群布局等为抓手,加强绿色数据中心建设,强化节能降耗要求。加大对基础设施资源的整合调度,推动老旧基础设施转型升级。

集约化、规模化的集群建设方式可以提升大数据处理效率,达到有效利用资源的目的,但随着数据中心服务器规模快速扩张,管理节点大幅飙升(甚至能达到百万量级),这种情况下要实现大算力与绿色环保兼得,在计算、存储等其他模块的单位能耗因技术瓶颈提升有限的情况下,作为联接枢纽的数据中心网络的重要性便进一步凸显。

开放数据中心委员会(ODCC) 的测试数据显示,提升网络能力能显著降低单位算力能耗。在同等服务器规模下,网络实现无损可大幅提升算力水平,任务完成时间可降低30%,即单位算力能耗下降30%。同时,降低网络能耗可带动整体能耗的改善。以PUE为1.3的数据中心为例,网络能耗占比约为12%。控制住网络联接剧增带来的能耗增加,可大幅降低数据中心整体能耗,提升算力能耗比。

 

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数据中心网络如何提“能”降“耗”呢?近年来在IT架构云化加速、存储全闪存化、计算单元去PCIe、IPv6大规模部署等变革驱动下之下,数据中心网络正朝着全以太化方向演进,以统一的网络打破过去存储、计算和应用三套网络各自为政的情况,带来高性能、低能耗、易运维的超融合数据中心网络,以新以太释放新算力。

节点间澎湃算力怎么运?超宽、智能的广域网络是关键

顾名思义,全国一体化算力网络中的国家枢纽节点,是算力网络的骨干连接点。这些骨干节点的数据中心集群通过网络创新筑牢大算力和绿色环保的基础后,节点与节点之间运送海量数据及澎湃算力的通道,同样需要高质量网络的支持。这一阶段的重任,落在了广域网肩上。

《方案》指出,数据中心对网络依赖性强,我国通信网络主要围绕人口聚集程度进行建设,网络节点普遍集中于北上广等一线城市,需尽快转变以网为中心的发展模式,围绕数据中心重构网络格局。在集群和集群之间,建立高速数据中心直联网络,支撑大规模算力调度,为全国各行业提供算力服务。这对广域网络提出了超宽、智能两大主流要求。

超宽很好理解,由于骨干节点之间需要传输的数据量巨大,只有节点间网络联接带宽足够宽,才能为数据传递和算力的反馈提供充足的运力。这意味着,诸如端到端的400GE大带宽组网,为节点间以及节点与城市区域间提供超宽的网络承载,将变得十分必要。

智能有多层含义,一方面行业数字化业务需求多种多样,枢纽节点间的联接也需要具备相应的灵活性,根据不同业务诉求提供不同地域间的联接。另一方面在各地域数字化发展水平不均的情况下,枢纽节点要能够统筹调度各算力枢纽的业务负载,避免负载不均。同时全国一体化调度必然要求枢纽节点资源状态可实时感知,网络状态、流量流向可视化,以及智能运维等等。

数据安全怎么防?从单点防护到一体化安全保障是必然

全国一体化调配算力,必然会加速数据的流动与交换,给数据安全带来新挑战。对此《方案》格外重视,特别强调要加强对基础网络、数据中心、云平台、数据和应用的一体化安全保障,加强对个人隐私等敏感信息的保护,提高大数据安全可靠水平,确保基础设施和数据的安全。

这意味着,随着千行百业的业务上云,数据在云间生产和流转,传统的安全防护已然失效,一体化安全需要从以防火墙为企业提供的单点防护,变为端、网、云到应用的端到端的安全协同、立体防护,才能让“东数西算”重大工程建设无后顾之忧。

产业各界怎么干?基础技术突破与产业协同创新都不能少

值得注意的是,此次四部门联合发文提出构建国家算力网络体系的顶层安排,瞄准的不仅是当前全国数据中心建设中存在的供需失衡、失序发展、互联互通难等问题,同时也是面向数字经济深化发展、智能世界呼啸而来所导致的数据大爆炸、能源消耗飙升等未来挑战而做的谋篇布局,因而特别需要注重面向未来的基础技术突破,以及产业协同创新。

据华为董事、战略研究院院长徐文伟在2021华为全球分析师大会上预测,面向智能世界2030,联接数量将达到千亿级,宽带速度每人将达到10Gbps,算力需求将增长100倍,存储能力需要实现100倍提升,可再生能源的使用将超过50%……这说明不管是能量还是信息,都需要跨越式的创新,才能支撑数字经济深化发展,迈向智能世界。

《方案》也特别强调了自主创新,明确要以应用研究带动基础研究,加强对大数据关键软硬件产品的研发支持和大规模应用推广,尽快突破关键核心技术,提升大数据全产业链自主创新能力。好消息是,产业各界在积极努力,且成果显著。这其中,华为与三大运营商等积极布局发展的智能云网解决方案已经取得重大突破,可以为“东数西算”工程实施提供全面的新网络能力支撑。

比如,在数据中心网络场景,超融合数据中心网络大放异彩。华为智能云网基于无损全以太网架构的CloudFabric 3.0解决方案,能实现通用计算、高性能计算、存储等多类资源的0丢包互联,100%释放数据中心算力,同时将能耗降到低于业界22%的水平,全面满足枢纽节点数据中心集群建设对大算力与绿色环保的诉求。

又如在广域网络场景,华为智能云网通过端到端的网络自动化,可实现分钟级部署,用一张网络就能轻松实现多个数据中心的按需联接,同时实现网络路由和数据中心的灵活选择,进而实现算力与网络的一体化调度,不断提升算力资源利用率,保障优质的业务体验。

再如在安全防护场景,一体化安全已成广泛共识。华为智能云网基于业界领先的全网态势感知与自动化处置平台构筑云网安立体架构,引入智能安全大脑,实现了“云网安一体化”安全防御,不仅可大幅提升威胁检出率,还将威胁闭环的时间从24小时降低到分钟级,最小化安全损失。

此外值得特别关注的一个创新是网络切片带来的确定性体验。比如在超宽网络基础上,华为智能云网借助网络切片技术,将一张物理网络划分为多张逻辑网络,各逻辑网络之间资源互相隔离,为不同业务提供网络带宽、时延、抖动、丢包等维度的确定性保障,让关键业务获得低时延、确定性的网络体验,且业务之间互不干扰。

关键技术取得突破发展的同时,产业协同创新也要加速。《方案》也明确,要组织科研院所、高校、企业、技术社区等力量协同研发和应用关键技术产品,提升大数据全产业链自主创新能力。

去年9月,由政产学研用各界共同发起的国家“东数西算”产业联盟已经成立,相信随着“东数西算”工程提档加速,更多产业玩家将加入到这场国家级的重大工程中来,共建数字中国,共赢智能未来!

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