數(shù)據(jù)中心建設(shè)內(nèi)容及優(yōu)化方法研究

陳雅君，章岐貴

（1.安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031；2.中國電信安徽公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)部，安徽 合肥 230031）

0 引 言

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心從功能上來說其實(shí)是一個(gè)超大號(hào)機(jī)房，內(nèi)部有很多服務(wù)器，并專門對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了集中管理?，F(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心通常接入網(wǎng)絡(luò)，以互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)為主。大數(shù)據(jù)是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)中心則是大數(shù)據(jù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)引擎。

1 數(shù)據(jù)中心建設(shè)內(nèi)容

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施層建設(shè)

服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等設(shè)備的布放是數(shù)據(jù)中心的建設(shè)基礎(chǔ)?；A(chǔ)設(shè)施層的構(gòu)建既包括了數(shù)據(jù)中心物理層面硬件部分的布放，又涉及運(yùn)算、儲(chǔ)存以及網(wǎng)絡(luò)等環(huán)境的構(gòu)建。設(shè)施層建設(shè)要求使用質(zhì)量可靠、功能強(qiáng)大的主機(jī)裝備、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息安全裝備以及管理裝備，為上層運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供運(yùn)算、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)安全的基本支持。此外，應(yīng)采購國產(chǎn)化基礎(chǔ)設(shè)施，以避免各種內(nèi)嵌的后門軟件，通過基礎(chǔ)硬件資源為上層的大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供安全保障[1]。

1.2 平臺(tái)服務(wù)層建設(shè)

平臺(tái)服務(wù)層提供對(duì)資源層服務(wù)的封裝，通過對(duì)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一的集中整合、關(guān)聯(lián)分析等，提供統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)。采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)集中資源形成大數(shù)據(jù)資源池，促進(jìn)生態(tài)鏈的形成，采用算法建模的方法對(duì)大量的數(shù)據(jù)信息資源進(jìn)行整合分析。此外，對(duì)外提供一致的服務(wù)支撐保障，如業(yè)務(wù)管理、應(yīng)用信息管理、內(nèi)部管理，同時(shí)提供數(shù)據(jù)庫查詢、儲(chǔ)存等便捷的平臺(tái)模塊化服務(wù)[2]。

1.3 應(yīng)用服務(wù)層建設(shè)

圍繞著數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)應(yīng)用建設(shè)應(yīng)用服務(wù)層，構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用體系，為用戶提供各類便捷服務(wù)?；诖髷?shù)據(jù)資源的優(yōu)勢(shì)，利用人工智能方法進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心的管理水平，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)

在建設(shè)數(shù)據(jù)中心的過程中必須制定系統(tǒng)化的建設(shè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，通過系統(tǒng)化的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范合理地對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與利用[3]。系統(tǒng)化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)涵蓋了數(shù)據(jù)中心建設(shè)全生命周期中的信息收集和保存、數(shù)據(jù)交換和集成、連接和服務(wù)、數(shù)據(jù)庫建立標(biāo)準(zhǔn)、元數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)據(jù)的服務(wù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，對(duì)數(shù)據(jù)資源實(shí)施完整的標(biāo)準(zhǔn)化管控。

1.5 安全保障體系建設(shè)

安全保障體系包括對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的安全保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理層面、網(wǎng)絡(luò)通信、存儲(chǔ)計(jì)算以及數(shù)據(jù)安全的全方位保護(hù)。在國家大數(shù)據(jù)中心建設(shè)進(jìn)程中，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化數(shù)據(jù)安全管理策略，建立涵蓋信息獲取、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)交換、資源利用以及信息銷毀的全過程安全保障體系。通過構(gòu)建安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，利用數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)分析可視化等技術(shù)手段實(shí)施安全管控并監(jiān)測(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)安全態(tài)勢(shì)的可視化管理[4]。

2 數(shù)據(jù)中心建設(shè)要求

2.1 數(shù)據(jù)中心優(yōu)化布局

數(shù)據(jù)中心規(guī)劃應(yīng)提前統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，立足國家發(fā)展戰(zhàn)略層次，以全域視角做好頂層工程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)合理布局。近年來，多地開始大量投資數(shù)據(jù)中心，但由于這些數(shù)據(jù)中心大都各自為營，沒有統(tǒng)一的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，極易導(dǎo)致資源浪費(fèi)[5]。云計(jì)算市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，云計(jì)算服務(wù)廠家為了保證市場(chǎng)份額，不斷降低產(chǎn)品價(jià)格，數(shù)據(jù)中心規(guī)?；瘜⒊蔀槲磥斫ㄔO(shè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。根據(jù)當(dāng)?shù)剡吘売?jì)算的建設(shè)需要，有針對(duì)性地分類推動(dòng)存量數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型升級(jí)[6]。

根據(jù)行業(yè)需要，按需求開展數(shù)據(jù)中心建設(shè)。因地制宜地進(jìn)行差異化建設(shè)布局，通過融合和利用已有的數(shù)據(jù)中心資源，盡快提升存量數(shù)據(jù)中心的使用率。面向本區(qū)域服務(wù)，根據(jù)電力供應(yīng)、流量要求等實(shí)際情況合理構(gòu)建新的數(shù)據(jù)中心，形成富有區(qū)域特點(diǎn)、服務(wù)于本地、規(guī)模合理的算力服務(wù)。對(duì)于一些云計(jì)算需求量較大的熱點(diǎn)城市，需要綜合考量數(shù)據(jù)算力與能源消耗之間的平衡點(diǎn)，既要保障城市的基礎(chǔ)運(yùn)算需要，還要實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展[7]。

2.2 建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心

建設(shè)數(shù)據(jù)中心時(shí)，應(yīng)盡可能選擇自然條件優(yōu)越的區(qū)域。一般情況下，環(huán)境溫度較低的西北部地區(qū)在自然條件上具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以有效助力數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排。在我國節(jié)能減排的大背景下，數(shù)據(jù)中心需要使用更廉價(jià)、更清潔的電力能源。相較于東部地區(qū)，西北部地區(qū)的環(huán)境溫度一般較低，可以使用自然冷源的時(shí)間也比較久，充分利用這些條件能夠有效降低能耗。選擇太陽能、風(fēng)能、水能等清潔資源充足的區(qū)域建設(shè)數(shù)據(jù)中心，能夠有效提升數(shù)據(jù)中心的綠電利用比例。加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)中心能源體系的提質(zhì)增效，積極探尋基于余熱再利用、熱電聯(lián)產(chǎn)等的供銷型數(shù)據(jù)中心能源體系建設(shè)新途徑，并建立基于更多能源互補(bǔ)的數(shù)據(jù)中心能源供應(yīng)的新機(jī)制[8]。

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信的不斷進(jìn)步和數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，機(jī)房中設(shè)備布放密度逐漸提升，設(shè)備功耗和發(fā)熱量也越來越大，節(jié)約能源變得尤為重要。合理的數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)可以在很大程度上減少數(shù)據(jù)中心多方面能耗，在確保數(shù)據(jù)中心安全性的前提下，規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心時(shí)需要全面考慮數(shù)據(jù)中心存在的節(jié)能空間。針對(duì)各類機(jī)房的特點(diǎn)，選擇合適的制冷系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，合理進(jìn)行設(shè)備選型和能源輸送路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大化節(jié)能。通過研究應(yīng)用低能效環(huán)保綜合監(jiān)測(cè)設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)能效大幅提升，有效降低機(jī)房電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）[9]。

3 新時(shí)代數(shù)據(jù)中心建設(shè)的新思路

3.1 全國統(tǒng)籌規(guī)劃數(shù)據(jù)中心

圍繞大數(shù)據(jù)中心集約化理念構(gòu)建一致的網(wǎng)絡(luò)軟硬件系統(tǒng)和基礎(chǔ)平臺(tái)，通過合理化布局，避免網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及平臺(tái)的重復(fù)建設(shè)，為全國數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)籌布局提供方向性指引，同時(shí)減少因此帶來的應(yīng)用體系繁雜、信息管理困難以及網(wǎng)絡(luò)成本高昂等問題。利用數(shù)據(jù)中心將共享的數(shù)據(jù)資源和信息集中管理、集中保護(hù)，減少由不同機(jī)構(gòu)獨(dú)立維護(hù)產(chǎn)生的費(fèi)用，以提升信息管理效能和數(shù)據(jù)資源使用率，從而降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)全國各地?cái)?shù)據(jù)中心之間的聯(lián)合管理與優(yōu)化布局[10]。

3.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)協(xié)調(diào)布局

建設(shè)基于云、網(wǎng)、邊互相融合的算力網(wǎng)絡(luò)，以解決企業(yè)在云、網(wǎng)、邊按需分配和靈活調(diào)整算力資源、存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源架構(gòu)的問題，同時(shí)開展互聯(lián)網(wǎng)扁平化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)大數(shù)據(jù)中心聚集區(qū)轉(zhuǎn)型建設(shè)為網(wǎng)絡(luò)骨干中心節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)交換中心。通過建立各個(gè)數(shù)據(jù)中心之間超高速、低延遲、高安全的直聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心跨區(qū)域的調(diào)度與互訪等功能。通過對(duì)客戶環(huán)境、時(shí)延、安全性、容量等進(jìn)行分析，在基站到中心網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的不同距離上適當(dāng)配置邊緣計(jì)算能力，建立多級(jí)協(xié)調(diào)的邊緣云計(jì)算能力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.3 提升國產(chǎn)化，加強(qiáng)自主創(chuàng)新

在中國“新基建”背景下，發(fā)展建設(shè)規(guī)?；瘮?shù)據(jù)中心需要逐步增加國產(chǎn)化基礎(chǔ)設(shè)備，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主可控。從芯片、服務(wù)器到數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用操作系統(tǒng)均采用國內(nèi)先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，保障我國數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵設(shè)備的安全性，實(shí)現(xiàn)信息資產(chǎn)的安全防護(hù)。目前，互聯(lián)網(wǎng)巨頭在數(shù)據(jù)中心新技術(shù)應(yīng)用方面表現(xiàn)突出，技術(shù)創(chuàng)新給企業(yè)未來市場(chǎng)發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。國內(nèi)數(shù)據(jù)中心服務(wù)提供商要進(jìn)一步提升品牌競(jìng)爭(zhēng)力，不斷探索新技術(shù)和新方案，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展[11]。

3.4 推進(jìn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展，探索建設(shè)國際化數(shù)據(jù)中心

隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和云數(shù)據(jù)服務(wù)的普及，應(yīng)增加在此方面的建設(shè)投資。在國家開放的前沿區(qū)域嘗試研究并建立國際大數(shù)據(jù)分析中心，探索最優(yōu)路由、低延遲、低成本的服務(wù)，推進(jìn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。通過不斷豐富業(yè)務(wù)種類，探索建設(shè)國際化數(shù)據(jù)中心，提升國際服務(wù)水平，采用創(chuàng)新商業(yè)模式積極拓展國外市場(chǎng)[12]。

3.5 增加數(shù)據(jù)中心安全建設(shè)

回顧全球，每年因數(shù)據(jù)泄露造成巨大損失的事件層出不窮。在發(fā)展數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，更要注重完善安全體系的建立。建立數(shù)據(jù)分級(jí)分類制度，制定數(shù)據(jù)管理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)安全管理責(zé)任落實(shí)到具體部門。加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心配套基礎(chǔ)設(shè)施及設(shè)備安全檢測(cè)，提高數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)及業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性可靠性。加強(qiáng)多方安全計(jì)算、數(shù)據(jù)脫敏等安全技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及應(yīng)用推廣。

3.6 增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)人才隊(duì)伍培養(yǎng)，提升關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展

建立完善的人才培養(yǎng)體系，通過網(wǎng)絡(luò)及電視媒體加強(qiáng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)宣傳，引導(dǎo)各大高校、職業(yè)院校增加相關(guān)專業(yè)人員培養(yǎng)力度。推進(jìn)開發(fā)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化相關(guān)培訓(xùn)課程及平臺(tái)，向信息技術(shù)等數(shù)字重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)推廣線上線下培訓(xùn)，提高行業(yè)內(nèi)部人員技術(shù)及素養(yǎng)。鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)部組織相關(guān)培訓(xùn)，開展數(shù)據(jù)中心建設(shè)需要的運(yùn)維與管理人才培養(yǎng)，進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)中心建設(shè)隊(duì)伍的人才供給。推進(jìn)產(chǎn)業(yè)新技術(shù)研究，與國際接軌增加學(xué)習(xí)合作，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

4 結(jié) 論

隨著我國自主創(chuàng)新型技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，可再生能源的利用率逐漸提高，數(shù)據(jù)中心的能效水平也將逐步提升。數(shù)據(jù)中心是算力的關(guān)鍵載體，影響著一個(gè)國家的數(shù)字科技實(shí)力。在“東數(shù)西算”策略的推動(dòng)下，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心將迎來新一波的發(fā)展浪潮，相關(guān)企業(yè)需要把握好機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。