預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的全球趨勢與案例
摘 要:數(shù)字經(jīng)濟(jì)促進(jìn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)持續(xù)增長,而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)模式存在諸多弊端,越來越不能滿足時代需求,預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心帶來數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的變革,成為現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心建設(shè)的發(fā)展趨勢
從上世紀(jì)四十年代第一臺電子管計算機(jī)問世開始,保障這臺計算機(jī)系統(tǒng)運行的機(jī)房就出現(xiàn)了,它就是現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心雛形。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)發(fā)展要隨著應(yīng)用需求的變化而變化,至今已經(jīng)歷了四代,而IT界的摩爾定律魔咒也注定它還會繼續(xù)發(fā)展變化下去。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)促進(jìn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)持續(xù)增長
數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求促進(jìn)了云計算、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷融合發(fā)展,也驅(qū)動數(shù)據(jù)中心服務(wù)商和用戶在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和服務(wù)上的投資不斷擴(kuò)大。
從全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)發(fā)展來看,美國仍然保持市場領(lǐng)導(dǎo)地位,在產(chǎn)品、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等方面都引領(lǐng)全球的數(shù)據(jù)中心市場發(fā)展,2016年美國數(shù)據(jù)中心IT投資規(guī)模達(dá)到842億美元,占全球的40.4%。根據(jù)房地產(chǎn)研究公司CBRE的較新數(shù)據(jù)顯示,2017年企業(yè)和基金在美國的數(shù)據(jù)中心建設(shè)投資規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了182億美元,到年底有望超越過去三年的總和。歐洲的數(shù)據(jù)中心規(guī)模也在穩(wěn)步增長,2016年投資規(guī)模達(dá)到365億美元,比上年增長了27%,全球占比17.5%。CBRE數(shù)據(jù)中心解決方案董事Andrew Jey表示,“2017年歐洲數(shù)據(jù)中心容量將至少增長100MW,將成為發(fā)展較迅猛的一年!眮喬珔^(qū)域也是全球數(shù)據(jù)中心市場的亮點,2016年與上年同期相比增長了13.3%,投資規(guī)模達(dá)到520億美元(未計算日本)。中國市場的快速發(fā)展成為促進(jìn)亞太數(shù)據(jù)中心增長的主力,以“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)、新應(yīng)用、新模式正不斷推動企業(yè)、行業(yè)轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新與增長。來自賽迪顧問的數(shù)據(jù)顯示, 2016年中國數(shù)據(jù)心IT投資規(guī)模達(dá)到 2410 億元人民幣,比上年同期增長16.8 %。

數(shù)據(jù)來源: 賽迪顧問2017,02
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式不能滿足時代需求
數(shù)據(jù)中心建設(shè)快速增長是因為經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場應(yīng)用的時代需求,而這種需求不只是體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)數(shù)量,同時還有質(zhì)量。當(dāng)下,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的弊端正逐步顯現(xiàn),越來越不能滿足市場應(yīng)用的時代需求。這些弊端主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1、建設(shè)周期長,靈活性差
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期一般要花費12至18個月的時間,甚至更長,在此期間一般還會遇到設(shè)計變更、工程界面協(xié)調(diào)、通信協(xié)議解析等問題,導(dǎo)致較終交付的成品跟事先設(shè)計的預(yù)期不完全一樣。漫長的建設(shè)周期會延遲數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造效益,還可能使建成的數(shù)據(jù)中心落后于市場發(fā)展,降低企業(yè)競爭力。
同時,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建成以后也很難進(jìn)行擴(kuò)容改造,不能靈活適應(yīng)市場需求的變化。
2、功率密度難以做高
大數(shù)據(jù)時代“要因果也要相關(guān)”,信息傳輸由文字到圖片再到視頻,這些特點都促進(jìn)數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級上升。在物聯(lián)網(wǎng)時代,一輛無人駕駛汽車每天將產(chǎn)生4TB的數(shù)據(jù)量,一家智能制造工廠每天將產(chǎn)生1PB的數(shù)據(jù)量,而一家云視頻供應(yīng)商每天將產(chǎn)生750PB的數(shù)據(jù)量。這些應(yīng)用對數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的壓力陡增,而寸土寸金的數(shù)據(jù)中心不可能無限量地擴(kuò)大建設(shè)面積,高功率密度建設(shè)正在成為行業(yè)趨勢。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心一般采用房間級下送風(fēng)制冷或者簡單的冷通道封閉,很難滿足高功率密度的需求。
3、高成本
高成本主要體現(xiàn)在建設(shè)初期的一步到位使初期投資大,而建成初期的業(yè)務(wù)量小,使數(shù)據(jù)中心工作在低載低效的狀態(tài)下,電力損耗巨大。同時,機(jī)房的建制成本、管理維護(hù)成本,以及因建設(shè)周期長而延遲創(chuàng)造效益的間接成本,共同推高了總擁有成本。
4、維護(hù)和管理不便
設(shè)備廠商的不統(tǒng)一、接口及協(xié)議的不一致,以及建制過程中的人為調(diào)整,使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的維護(hù)和管理比較困難,管理人員將付出較多的時間和精力。
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心帶來數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的變革
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心是指根據(jù)項目需求,于工廠內(nèi)部完成數(shù)據(jù)中心所需基礎(chǔ)設(shè)施單元的有機(jī)組合,到項目現(xiàn)場重新拼裝即可投入使用的數(shù)據(jù)中心,是一種預(yù)工程化的方案式產(chǎn)品。其拼裝后的成品和拼裝所需的基礎(chǔ)設(shè)施單元都可看作一個獨立的模塊,具有模塊化的功能性、獨立性、組合性和互換性特征。
集裝箱數(shù)據(jù)中心是預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的典型代表,它將數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施部署在一個或多個20或40呎的集裝箱內(nèi),搬運方便、部署快速,可移動、可擴(kuò)容、可更換,安裝場地幾乎不受自然環(huán)境的限制,可應(yīng)用于軍事、礦藏勘探點或者遠(yuǎn)洋考察船,也可作為邊緣區(qū)域的數(shù)據(jù)中心或者災(zāi)備數(shù)據(jù)中心。它的功率密度可達(dá)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的6倍,而建制成本不到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的一半。
微模塊數(shù)據(jù)中心是由集裝箱數(shù)據(jù)中心演變來的,當(dāng)應(yīng)用于室內(nèi)時,省去集裝箱數(shù)據(jù)中心的外殼(集裝箱),同時又保留了集裝箱數(shù)據(jù)中心的大部分優(yōu)點。
集裝箱數(shù)據(jù)中心和微模塊數(shù)據(jù)中心是預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的典型代表,但不是全部,其它由定制的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施組合搭建而成的數(shù)據(jù)中心也可看作預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心。
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心帶來了數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的變革,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1、All In One,無需分區(qū)
不需要像傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心那樣于規(guī)劃建設(shè)之初先做功能分區(qū),預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心可以將
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的主機(jī)房、動力機(jī)房、空調(diào)機(jī)房的功能有機(jī)地組合在模塊內(nèi),從而簡化設(shè)計,節(jié)省機(jī)房面積。
2、工廠預(yù)制,流水線生產(chǎn)
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心所需的基礎(chǔ)設(shè)施,像機(jī)柜、空調(diào)、UPS、列頭柜,以及相互之間的網(wǎng)絡(luò)、布線、監(jiān)控,甚至天窗、照明、門禁、擋板、支架,包括彼此連接的每一個端子都由工廠預(yù)制完成。工廠流水線生產(chǎn)保證了工程質(zhì)量,提升了數(shù)據(jù)中心可靠度。
3、快速泊位、標(biāo)準(zhǔn)化安裝
工程現(xiàn)場只是將預(yù)制模塊進(jìn)行簡單地拼裝,逐個泊位就行了,每一個模塊及每一個模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都遵循標(biāo)準(zhǔn)化的安裝程序。這種建設(shè)模式簡化了工程量,降低了工程難度,縮短了建設(shè)工期,也降低了成本。傳統(tǒng)需要一到兩年建成的數(shù)據(jù)中心,現(xiàn)在一到兩個月即可完成。
4、復(fù)制粘貼,所見即所得
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心可以按需建制,隨需擴(kuò)容,現(xiàn)有模塊什么樣,擴(kuò)容后的模塊就是什么樣,所見即所得。這種靈活性可以使數(shù)據(jù)中心分期投資,提升整體運營效率。
5、高密度,低成本
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心一般采用列間水平送風(fēng)空調(diào)就近制冷,送風(fēng)均勻,沒有溫度梯度,配合冷/熱通道封閉,以及嚴(yán)密的氣流組織管理,可以極大地提升機(jī)房冷氣利用率,從而實現(xiàn)單機(jī)柜20KW甚至更高功率密度的機(jī)房制冷,同時也節(jié)省了機(jī)房空間及電費,降低了PUE。
6、一站式專業(yè)服務(wù)
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的方案式產(chǎn)品特性也決定了它可以實現(xiàn)廠商一站式專業(yè)服務(wù),不會出現(xiàn)不同廠商相互推諉,責(zé)任無法判定的情況。配合先進(jìn)、人性化的機(jī)房管理軟件,可以使機(jī)房管理人員隨時掌控整個數(shù)據(jù)中心的運行狀況。
預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心建設(shè)案例
與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比,預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心具有明顯的優(yōu)勢,所以各國于政策和應(yīng)用面都在促進(jìn)預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。我國國務(wù)院于2016年12月印發(fā)的《“十三五”國家信息化規(guī)劃》提出增加IT項目投資及逐步控制新建數(shù)據(jù)中心的PUE值(2018年不高于1.5,2020年不高于1.4),在《云計算發(fā)展三年行動計劃(2017-2019 年)》中明確要在綠色數(shù)據(jù)中心、模塊化數(shù)據(jù)中心方面實現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品的突破。
國外企業(yè)像IBM、微軟、谷歌等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已率先采用預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心。比如Google對外展示的美國俄勒岡模塊化數(shù)據(jù)中心,由45個集裝箱組成,每個箱內(nèi)裝載了1160臺定制服務(wù)器,總功率達(dá)到100MW,PUE為1.25,曾引起廣泛關(guān)注。
國內(nèi)企業(yè)像 騰訊、百度、阿里巴巴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心也在沿著租賃—自建—定制的模式發(fā)展。 2016年9月12日,阿里巴巴張北數(shù)據(jù)中心一號、二號園區(qū)啟用,這是阿里巴巴在張北規(guī)劃的總計200億元云基地投資中的一部分,也是阿里巴巴各項核心業(yè)務(wù)在北方較重要的基礎(chǔ)設(shè)施。張北冬季氣溫低達(dá)-38°C,長達(dá)半年不能施工,而阿里巴巴能在一年之內(nèi)建起兩座大型數(shù)據(jù)中心的根本秘訣就是采用了預(yù)制模塊化建設(shè)模式。
與市場需求相適應(yīng),各大數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商也都推出模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案,比如華為的Fusion Module系列、艾默生的SmartAisle系列、臺達(dá)的MDC系列等等。其中臺達(dá)作為全球電源管理與散熱解決方案領(lǐng)導(dǎo)廠商,以及全球數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施解決方案供應(yīng)商,對數(shù)據(jù)中心的行業(yè)需求具有深刻的理解,對數(shù)據(jù)中心解決方案的提供也具有足夠的實力,其推出的MDC模塊化數(shù)據(jù)中心解決方案包括靈動系列、易動系列和云動系列,覆蓋了由小型到中大型,以及集裝箱數(shù)據(jù)中心解決方案,應(yīng)用案例正擴(kuò)至全球。
貴安綠色隧道數(shù)據(jù)中心建在隧道里面,滿載12個集裝箱,6000臺服務(wù)器,儲存量達(dá)3億GB,整個數(shù)據(jù)中心全部采用自然風(fēng)冷,大大降低了運營成本。
某操作系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)廠商建于澳大利亞的預(yù)置模塊化數(shù)據(jù)中心,每一個數(shù)據(jù)館IT負(fù)載為3MW,搭配4個電源模塊,總供電容量達(dá)到數(shù)十MW。
總結(jié)
數(shù)字經(jīng)濟(jì)促進(jìn)數(shù)據(jù)中心建設(shè)持續(xù)增長,而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)模式越來越不能滿足時代需求,預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心帶來數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的變革,成為現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心建設(shè)的發(fā)展趨勢,正在全球逐步應(yīng)用,未來必將得到快速發(fā)展。而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和應(yīng)用需求的變化,數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式的變革也不會止步,還將會不斷地發(fā)展下去。
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