数据中心技术白皮书Word文档格式.docx
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五、我国数据中心发展展望与政策建议23
（一）发展展望23
（二）政策建议28
一、全球数据中心产业发展状况及分析
（一）全球数据中心产业规模及发展趋势
全球数据中心数量减体量增。
2010年以来全球数据中心平稳增长，从2017年开始，伴随着大型化、集约化的发展，全球数据中心数量开始缩减。
据Gartner统计，截至2017年底全球数据中心共计
44.4万个，其中微型数据中心331.9万个，小型数据中心1.4万个，中型数据中心5732个，大型数据中心1341个，预计2020年将减少至42.2万个1。
从部署机架来看，单机架功率快速提升，机架数小幅增长，2017年底全球部署机架数达到493.3万架，安装服务器超过
5500万台，预计2020年机架数将超过498万，服务器超过6200万台。
数据来源：
Gartner
图12015-2020年全球数据中心和机架数量统计及预测
1微型数据中心是指机架数小于25的数据中心；
小型数据中心是指机架数介于25-100的数据中心；
中型数
据中心是指机架数介于100-500的数据中心；
大型数据中心是指机架数超过500的数据中心。
1
全球数据中心市场规模总体平稳增长。
2017年全球数据中心市场规模近465.5亿美元（仅包括数据中心基础设施租赁收入，不包括
云服务等收入），比2016年增长10.7%，预计2018年将达到514亿美元。
从行业应用来看，仍以互联网、云计算、金融等行业为主。
中国信息通信研究院
图22015-2018年全球IDC市场规模2
（二）全球数据中心产业热点分析
1.发达国家政府积极推进数据中心整合和能效提升
美国积极推进政府机构数据中心整合。
2010年，美国管理和预算办公室（OMB）启动了美国联邦数据中心整合计划（FDCCI），以减少对昂贵和低效的老旧数据中心的整体依赖。
2014年，美国推出了―联邦信息技术采集办法改革法案（FITARA）‖，加大了对联邦政
2互联网数据中心（IDC）是指利用相应的机房设施，以外包出租的方式为用户的服务器等互联网或其他网络相关设备提供放置、代理维护、系统配置及管理服务，以及提供数据库系统或服务器等设备的出租及其存储空间的出租、通信线路和出口带宽的代理租用和其他应用服务的数据中心。
提供IDC服务的企业简称
IDC企业，IDC企业相关业务收入总和为IDC市场规模。
府IT支出的监督力度和透明度。
这两项政策促使2010年到2015年共关闭了1900多个联邦数据中心。
2016年美国公布―数据中心优化倡议（DCOI）‖，要求美国政府机构实现数据中心电能、PUE目标、虚拟化、服务器利用率以及设备利用率等指标监控和度量。
在三年时间内，至少关闭其25%的Tier级数据中心（即大型数据中心）及其60％的非Tier级的数据中心，这将导致美国联邦政府关闭约52％的现有数据中心，数据中心新建量减少31％。
减少美国政府庞大的数据中心库存和需要维持其运营的资金，三年内降低的成本和节省的费用预计达到27亿美元。
欧盟为提高能效水平提出数据中心行为规范。
数据中心行为规范是2012年在欧盟主导下，由英国计算机协会及AMD、APC、Dell、
Fujitsu、Gartner、HP、IBM、Intel等公司共同发起以提高数据中心能效为目的项目。
欧盟数据中心行为规范项目主要针对小型数据中心开发减少能耗和碳排放的解决方案，要求遵循行为规范的数据中心必须实施节能最佳实践方案，满足采购标准，同时每年报告能耗。
对于数据中心设备提供商，需要开发和使用高能效的服务器和低能耗的CPU，保证在降低能耗的情况下，具有相同的处理能力，来符合行为规范的要求。
项目鼓励采用软件，特别是虚拟化的方法来管理能耗、提高服务器的使用率。
2.国际IDC企业加速全球扩张保持领先优势
国际领先的传统数据中心服务商加大全球扩张。
紧随其大企业客
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户的全球化战略，国际领先的IDC企业加大全球扩张，通过投资并购等方式在全球各地建设数据中心提供全球化服务。
Synergy
Research的调查报告表明，全球数据中心收购交易量在2017年创下历史新高，全年数据中心收购交易48宗，并购交易规模达到200亿
美元，超过了2015年和2016年的45宗收购交易的总和。
且单笔交
易规模逐步提高，2017年完成的交易中有12宗交易的收购价格在10亿美元到100亿美元，31宗交易价格超过1亿美元。
如美国Equinix公司2016年以36亿美元完成了对Verizon的29个数据中心及运营部门的收购，2017年完成了对英国IO的收购，以及西班牙和葡萄牙
Itconic的收购。
经过连续收购，2017年公司净市值达到68.50亿美元
（约432亿人民币），总机柜数达到24.26万个。
通过大型并购交易和原有市场增长，Equinix市场份额增长速度远超整体市场，牢牢占据托管市场第一的位置。
Synergy
图3全球IDC并购规模及案例数（亿美元）
3.全球数据中心围绕市场需求聚焦发达城市布局
受市场需求驱动，全球领先的传统IDC企业数据中心资源重点围绕经济发达、用户聚集、信息化应用水平较高的中心城市布局。
Equinix目前在全球范围内拥有196个数据中心，遍布美洲、亚太、
EMEA（欧洲、中东、非洲）地区，主要位于全球各区域中心城市，如北美的亚特兰大、芝加哥、纽约、硅谷、华盛顿，EMEA地区的巴黎、都柏林、阿姆斯特丹、伦敦，亚太地区的悉尼、上海、东京等城市。
DigitalRealtyTrust在全球拥有205个数据中心，其中美国主要分布在经济基础雄厚的东西海岸地区以及部分内陆中心城市，在全球其他地区的数据中心也主要分布在大型发达城市。
亚马逊、IBM等提供云服务为主的新型IDC企业，其数据中心亦主要布局于中心城市。
亚马逊AWS云在全球运营着55个可用区，每个可用区由一或多个数据中心构成。
IBM云数据中心遍布全球，数量达到60个，其中33个数据中心用于承载公有云业务。
亚马逊和IBM的数据中心分布在北美、亚洲、欧洲和大洋洲四个大洲，大多位于经济发达的大型城市，如洛杉矶、华盛顿、伦敦、法兰克福、东京、香港、悉尼、北京等城市。
4.企业自用数据中心受成本驱动向自然条件优越的地区部署
国外大型互联网公司将自有业务部署在自然条件优越地区，以降低建设和运营成本。
苹果公司目前正在丹麦奥罗本自治市建设大规模的数据中心，预计2019年开始运营，丹麦全年气温较低，最热月平
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均气温只有15度至17度，可为数据中心节约大量用电成本。
谷歌公司在比利时Saint–Ghislain建设了利用运河水进行自然冷却的数据中心，平均每年只有7天气温不符合免费冷却系统的要求，全年平均
PUE可达到1.11。
寒冷地区的数据中心利用气候条件优势可以实现极低的PUE值，大幅降低运营成本。
这些数据中心大多承载企业内部自有业务，通过灵活、智能化的网络组织调度，满足业务质量要求。
二、我国数据中心产业发展状况及分析
（一）我国数据中心产业规模及发展趋势
我国数据中心规模和数量快速增长。
据统计，2013年以来，我国数据中心总体规模快速增长，到2017年底，我国在用数据中心机
架总体规模达到166万架，总体数量达到1844个，规划在建数据中
心规模107万架，数量463个。
其中大型以上数据中心为增长主力，
截止2017年底，大型以上数据中心机架数超过82万，比2016年增长68%，数据中心总体规模占比近50%，比2016年增长10%，预计未来占比将进一步提高。
工信部发布文件
图42016-2017年我国数据中心规模
我国IDC市场规模高速增长。
受―互联网+‖、大数据战略、数字经济等国家政策指引以及移动互联网快速发展的驱动，我国IDC业务收入连续高速增长。
根据中国信息通信研究院统计，2017年我国
IDC全行业总收入达到650.4亿元左右，2012-2017年复合增长率为
32%，持续保持快速增长势头3。
根据测算，2017年我国传统IDC业务收入为512.8亿元，占IDC全行业总收入的比重为78.8%。
云服务收入137.6亿元，占比21.2%，比2016年提高2.8%。
随着“企业上云”行动实施，预计未来云服务收入在我国IDC业务收入中的占比仍会进一步增加。
32015年工信部发布《电信业务分类目录（2015年版）》，除数据中心租赁、服务器托管等传统IDC业务外，将互联网资源协作服务（IaaS与PaaS）纳入互联网数据中心（IDC）业务定义范畴，我国IDC业务收入包含IaaS和PaaS云计算业务部分。
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图52012-2017年我国IDC市场收入规模及增长率
（二）我国数据中心产业热点分析
1.我国数据中心利用率和能效水平不断提高
东部一线城市数据中心较饱和，中西部地区利用率不断提高。
截至2017年底，我国超大型数据中心上架率34.4%，大型数据中心上架率54.87%，与2016年比均提高5%左右，除北上广深等一线城市，河南、浙江、江西、四川、天津等地区上架率提升到60%以上，西部地区多个省份上架率由15%提升到30%以上。
全国数据中心总体平均上架率为52.84%，总体供需平衡，但与发达地区数据中心成熟市场仍有一定差距，数据中心利用率仍可进一步提高。
我国数据中心能效水平总体提升，优秀绿色数据中心案例不断涌现。
截至2017年底，受上架率影响，全国在用超大型数据中心平均运行PUE1.63；
大型数据中心平均1.54，最优水平达到1.2左右。
2017
年在建超大型、大型数据中心平均设计PUE分别为1.41、1.48，预计未来几年仍将进一步降低。
从绿色技术来看，国内数据中心不断创新绿色节能新应用，多个数据中心获得TGG（绿色网格）与开放数据中心委员会联合认证的5A级绿色数据中心。
如2015年，XX云计算（阳泉）中心采用整机柜服务器、高压直流+市电直供、机器学习控制系统、高温服务器等技术，实现年均PUE1.23；
2016年，阿里巴巴千岛湖数据中心采用湖水自然冷却系统、太阳能电池板、高压直流等技术，达到年均设计PUE1.28；
2017年，腾讯青浦三联供数据中心采用天然气三联供、离心变频冷机、磁悬浮冷机等技术，实现年均PUE1.31；
2018年，阿里巴巴/张北云联数据中心采用无架空地板弥散送风、全自动化BA系统实现自然冷源最大化等技术，实现年均PUE1.23。
2.我国数据中心总体布局逐步优化
我国数据中心总体布局逐步优化。
自2013年五部委联合发布《关于数据中心建设布局的指导意见》（以下简称《指导意见》），2018年工信部印发《全国数据中心应用发展指引》（2017）以来，我国数据中心布局渐趋完善，新建数据中心，尤其是大型、超大型数据中心逐渐向西部以及北上广深周边地区转移。
西部地区数据中心占比逐步提升，截至2017年底，西部地区在用数据中心机架数全国占比由2016年的20%提高到22%。
伴随周边地区数据中心的快速发展，一线城市数据中心紧张问题逐步缓解，如随着张北、廊坊、乌兰察布等周边地区大量新建数据中心的落地投产，承接部分大型互联网公司的应用
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需求，北京市数据中心应用不再―一柜难求‖，数据中心租赁价格也有所降低，上海、广州、深圳也随着周边省市数据中心的建设，承接转移了部分应用需求。
截止2017年底，北京、上海、广东三个数据中心聚集区的机架数占比由2016年的42%降低到37%。
但受用户需求、网络条件等因素影响，新建数据中心仍趋向于东部地区。
旧厂房改造成为一线城市数据中心建设新模式。
数据中心作为高能耗产业，需要大量电力、水力及空间资源。
一线城市电力、水力资源紧张，碳排放、标煤等考核指标严格，新建数据中心数量逐步减少。
随着我国产业结构升级、新型城市规划建设，传统制造业企业逐渐迁移出一线大城市，大量老旧工业厂房空置，不少企业将原有建筑改造建设数据中心，充分利用原有电力水力资源，如北京顺义的人民教育出版社印刷厂、上海市的宝钢集团钢厂等。
另一方面，随着数据中心产业快速发展，众多房地产、设备商、钢铁、制造等企业通过并购或改造一到两个数据中心投资该行业，缺乏数据中心建设运营经验，部分新建数据中心质量较差。
3.运维管理逐渐成为数据中心产业关注热点
从2010年开始，我国数据中心产业进入高速发展阶段，产业规模以每两年翻一番的速度增长；
2013年以来，国家和多个地方政府陆续发布数据中心产业引导政策，数据中心建设布局、绿色节能成为业界主要关注点。
近两年，随着数据中心规模和数量的快速增长，高效运维管理以及人才问题凸显，多数据中心出现运维人才短缺，运维
能力跟不上数据中心建设速度等问题，尤其以西部地区更为明显。
同时，受资源环境政策和成本压力的影响，数据中心追求低PUE、快速响应也对数据中心运维人员提出了更高要求。
产业界的关注点逐步由建设转向运营管理，数据中心运维成为一大热点。
国内第三方行业组织“开放数据中心委员会（ODCC）”开展了数据中心运维工程师培训，获得了产业界的热烈反响。
受数据中心管理平台、人员经验和运维水平等影响，国内运维人员人均管理100个机柜，国外优秀数据中心人均管理上千个机柜，我国数据中心总体运维水平仍有待进一步提高。
4.国际企业加快中国IDC市场布局
随着我国互联网、云计算技术与应用的快速发展，国际巨头云计算公司纷纷加快在中国市场的布局。
2013年6月，微软通过与世纪互联蓝云合作，成为首家入华的国际公有云服务商。
2014年，世纪互联与IBM联合宣布基于IBM全球统一标准的企业级云平台CloudManagedServices云管理服务正式上线。
2016年，全球云计算龙头亚马逊AWS同光环新网合作正式落地中国。
2016年，甲骨文宣布与腾讯云合作共同为中国企业提供云计算服务。
2017年12月，亚马逊与西云数据合作运营的AWS中国（宁夏）数据中心成为AWS在中国的第二个可用区域。
国外龙头企业通过合作运营模式进入中国，进一步加剧国内市场竞争。
国际云计算企业纷纷在华落地迫使阿里云宣布全线产品进行降价，部分产品降价50%。
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三、数据中心技术发展特点
（一）高密度、绿色化引发数据中心基础设施变革
受高成本、高能耗驱动，数据中心供电架构逐步简化。
传统数据中心供电以不间断电源UPS为主，产业链成熟，但转换效率较低。
随着产业规模快速增长，数据中心建设成本和能耗激增，可靠性高、成本低的高压直流（HVDC），成为数据中心供电系统的新选择，采用“HVDC+市电直供”相结合的模式，供电效率可提升到94%-95%，若采用HVDC离线模式，其供电效率可提升至97%以上，目前HVDC已在BAT等大型互联网公司得到了广泛应用。
近年来，互联网公司探索48V、12V供电模式，如谷歌、Facebook的48V整机柜供电架构、XX的12V分布式锂电池系统等，进一步提高供电效率，并实现模块化部署，热插拔维护。
总体来看，供电系统逐渐由交流/集中式向直流/分布式转变，提高效率，降低成本，简化运维。
业务量扩大和功率密度提升，促使液冷成为数据中心制冷新风尚。
伴随产业的快速发展，数据中心制冷技术不断革新，空调机组从风冷型、水冷型向冷冻水型、双冷源型过渡，气流组织也从传统的机房级向更精准的机柜行级演进。
然而，随着人工智能等技术的快速发展，特别是GPU、TPU等专用芯片部署后，服务器功率大幅提升，数据中心逐渐向高密度、超大规模转变，对制冷系统提出了更高要求。
传统风冷已无法达到所需的散热能力，液冷逐渐成为数据中心制冷的新模式。
如Google专为人工智能设计的TPU服务器在性能飙升的同时，
功耗也逐代翻倍，最新一代TPU3.0服务器已必须使用液冷方案来降温。
液冷模式通过液体直接导向热源带走热量，不需要像风冷一样间接通过空气循环降温，散热效率更高、更节能、运行噪音更小。
液冷应用逐渐由超算中心向各行业数据中心渗透。
高性能计算
HPC是当前液冷方案应用最多的领域，目前液冷主要有冷板、浸没、喷淋三种部署方式，冷板式部署介质无需直接接触发热器件，对原有
IT基础设施的要求和改造最小，应用进展较快，如德国莱布尼茨计算中心和我国曾两度获得ISC国际超算大会TOP500冠军的“神威·
太湖之光”均采用冷板式液冷；
浸没式液冷让发热器件直接与液体接触，散热效率最高，同时技术难度也最大，当前美国德州TACC、日本东京工业大学超算中心采用浸没式液冷技术；
喷淋式还处于发展初期、技术突破阶段，尚未出现大规模的部署案例。
除了用于国家超算中心外，液冷也逐渐出现了商用案例，如位于中科院大气物理研究所的地球数值模拟装置原型系统和位于国家电网电力科学研究院仿真中心的超级计算系统，都采用了曙光集团的液冷服务器。
液冷的市场化程度正逐步加强，应用方案也逐渐渗透到互联网、金融、教育、影视等领域，应用场景和环境越来越丰富，如目前已有互联网公司小规模的部署应用浸没式液冷方案，预计2018年底会正式上线。
（二）模块化数据中心成为数据中心建设新模式
模块数据中心进入大批量投产应用阶段。
2012年，我国互联网公司国际首创的微模块数据中心，将数据中心的建设由―工地‖迁移到
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―工厂‖，通过工厂预制、现场安装，可实现40天完成部署，大幅降
低传统2-3年的建设周期，并且以模块为单位，可按照需求快速灵活部署。
模块化数据中心高效、灵活、快速、节能的特点解决了数据中心建设运营中的大量问题，在互联网、电信、金融、政府等多个行业得到了快速应用。
据ODCC统计，截止2017年底，微模块数据中心的部署量已从2013年的300套增长到4500套，相当于5万多个20A机架规模，预模块数据中心完成9100个40A整机柜的部署，相当于
1.8万个20A标准机柜，模块化数据中心累计完成约7万个标准机架的部署，容纳服务器能力超过100万台。
运行6年来安全稳定，平均
PUE下降0.2-0.4，运行成本降低20%-40%，节能降支效果非常明显，对数据中心产业模块化、绿色化具有很强的带动和引领作用。
（三）定制化成为数据中心设施设备的发展方向
自主设计的整机柜服务器迭代创新支撑新技术新应用。
整机柜服务器通过整体机柜、集中供电、集中散热、统一管理、一体化交付、模块化运维，可实现TCO（总投入成本）降低10%-20%，部署效率提升20倍，日交付能力提升至1万台，整体能效提升15%，故障率降低40%，支撑大量互联网新技术应用。
天蝎整机柜服务器目前完成三代技术演进，1.0和2.0版本实现了服务器供电、散热和系统管理层面标准化、资源池化，在实际应用中大幅提高效率并降低能耗。
如整机柜大容量存储服务器面向存储业务，单机柜可部署硬盘720块，密度提升50%，单TB功耗1.1W；
整机柜ARM64服务器，对比同配
置X86服务器，计算性能提升1-2倍，单节点功耗省40W；
整机柜
GPU服务器，通信带宽提升2-4倍，延时缩小1倍，比传统GPU服务器性能提升30%，功耗降低7%以上。
3.0版本将实现对服务器计算、存储和传输资源的解耦和池化，解决云计算、大数据、人工智能等多种应用场景下，服务器部件资源利用不均衡等问题。
整机柜服务器的创新应用推动产业快速发展，据统计截止2017年底，天蝎整机
柜服务器累计部署规模约1.5万架，近50万台服务器解决方案，产
值达150亿元，节约用户投资10到15亿元，节约用电超2亿度。
电信行业探索深度定制化服务器，致力推进电信网络重构。
当前全球运营商面临网络转型的机遇与挑战，服务器等基础设施如何更好满足IT化的电信应用需求，是包括运营商、服务器供应商、电信设备供应商等在内的整个产业密切关注的问题。
由传统网络向基于通用服务器、开源云计算平台的技术架构演进，提升网络效率、降低成本成为电信行业的普遍共识。
为此，中国移动联合中国电信、中国联通、
中国信通院、英特尔等公司发起OTI（IOpenTelcomITInfrastructure）
项目，探索深度定制化服务器，形成电信行业面向网络IT化转型的开放标准、统一规范的服务器技术方案，致力解决电信行业的网络转型困境。
实验显示，OTII服务器能够在运营商NFV总体框架下平滑接入现网，有效支持vBRAS（虚拟宽带远程接入服务器）等典型虚拟化网元的承载和运行，特别是在设备规格、功耗、管理能力等方面能够满足运营商边缘机房DC化重构的特殊需求，在运营商网络中拥有广阔的应用前景。
随着网络重构的逐步推进，在开源软件、开放硬
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件的基础上进行关键部件的自主研发和深度定制，将成为运营商新的运营模式。
（四）更高的性能和速度成为数据中心IT设备技术发展趋势
GPU服务器突破了CPU服务器的效率瓶颈，计算速度大幅提升。
人工智能的发展让数据中心面临更大的计算难题，尤其是深度学习、图片编解码和视频渲染等应
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