【lg母线槽】智能DC预建未来华为洞见数据中心未来发展

2010~2019年，数据中心行业经历了波澜壮阔的十年，从数据室到数据中心到云数据中心经历了三个阶段。

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和五大技术趋势:

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,IT3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。

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。

华为拥有30多年ICT领域深厚积累,覆盖数据中心建设、运维、运营全环节,通过架构、技术、介质的全方位创新,实现了数据中心从复杂到简化,人工到智能,为客户提供智能、绿色的数据中心,助力客户加速数字化转型。

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本文源自中关村