數據中心建設內容及優化方法研究

陳雅君，章岐貴

（1.安徽電信規劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230031；2.中國電信安徽公司網絡運行維護部，安徽 合肥 230031）

0 引 言

互聯網數據中心從功能上來說其實是一個超大號機房，內部有很多服務器，并專門對數據進行了集中管理。現在的數據中心通常接入網絡，以互聯網服務為主。大數據是一個國家經濟社會發展的重要基礎，而數據中心則是大數據發展的重要驅動引擎。

1 數據中心建設內容

1.1 基礎設施層建設

服務器、交換機、路由器等設備的布放是數據中心的建設基礎。基礎設施層的構建既包括了數據中心物理層面硬件部分的布放，又涉及運算、儲存以及網絡等環境的構建。設施層建設要求使用質量可靠、功能強大的主機裝備、內存、網絡系統、信息安全裝備以及管理裝備，為上層運行網絡系統提供運算、內存、網絡系統、數據安全的基本支持。此外，應采購國產化基礎設施，以避免各種內嵌的后門軟件，通過基礎硬件資源為上層的大數據應用提供安全保障[1]。

1.2 平臺服務層建設

平臺服務層提供對資源層服務的封裝，通過對多源異構大數據資源進行統一的集中整合、關聯分析等，提供統一的業務服務。采用統一的數據管理標準集中資源形成大數據資源池，促進生態鏈的形成，采用算法建模的方法對大量的數據信息資源進行整合分析。此外，對外提供一致的服務支撐保障，如業務管理、應用信息管理、內部管理，同時提供數據庫查詢、儲存等便捷的平臺模塊化服務[2]。

1.3 應用服務層建設

圍繞著數據中心的數據應用建設應用服務層，構建大數據分析的應用體系，為用戶提供各類便捷服務。基于大數據資源的優勢，利用人工智能方法進一步提升數據中心的管理水平，推進經濟產業的轉型升級。

1.4 標準規范體系建設

在建設數據中心的過程中必須制定系統化的建設規范與標準，通過系統化的建設標準規范合理地對信息數據進行收集與利用[3]。系統化標準規范體系建設涵蓋了數據中心建設全生命周期中的信息收集和保存、數據交換和集成、連接和服務、數據庫建立標準、元數據處理標準以及數據的服務質量控制標準等，對數據資源實施完整的標準化管控。

1.5 安全保障體系建設

安全保障體系包括對計算機網絡和信息系統的安全保護，實現對物理層面、網絡通信、存儲計算以及數據安全的全方位保護。在國家大數據中心建設進程中，嚴格按照國家標準要求和技術標準優化數據安全管理策略，建立涵蓋信息獲取、數據傳送、數據交換、資源利用以及信息銷毀的全過程安全保障體系。通過構建安全狀態監測模塊，利用數據挖掘、大數據分析可視化等技術手段實施安全管控并監測安全風險，實現安全態勢的可視化管理[4]。

2 數據中心建設要求

2.1 數據中心優化布局

數據中心規劃應提前統籌協調，立足國家發展戰略層次，以全域視角做好頂層工程設計，實現合理布局。近年來，多地開始大量投資數據中心，但由于這些數據中心大都各自為營，沒有統一的發展戰略規劃，極易導致資源浪費[5]。云計算市場競爭激烈，云計算服務廠家為了保證市場份額，不斷降低產品價格，數據中心規模化將成為未來建設發展的主流趨勢。根據當地邊緣計算的建設需要，有針對性地分類推動存量數據中心轉型升級[6]。

根據行業需要，按需求開展數據中心建設。因地制宜地進行差異化建設布局，通過融合和利用已有的數據中心資源，盡快提升存量數據中心的使用率。面向本區域服務，根據電力供應、流量要求等實際情況合理構建新的數據中心，形成富有區域特點、服務于本地、規模合理的算力服務。對于一些云計算需求量較大的熱點城市，需要綜合考量數據算力與能源消耗之間的平衡點，既要保障城市的基礎運算需要，還要實現綠色發展[7]。

2.2 建設綠色數據中心

建設數據中心時，應盡可能選擇自然條件優越的區域。一般情況下，環境溫度較低的西北部地區在自然條件上具有得天獨厚的優勢，可以有效助力數據中心節能減排。在我國節能減排的大背景下，數據中心需要使用更廉價、更清潔的電力能源。相較于東部地區，西北部地區的環境溫度一般較低，可以使用自然冷源的時間也比較久，充分利用這些條件能夠有效降低能耗。選擇太陽能、風能、水能等清潔資源充足的區域建設數據中心，能夠有效提升數據中心的綠電利用比例。加強對數據中心能源體系的提質增效，積極探尋基于余熱再利用、熱電聯產等的供銷型數據中心能源體系建設新途徑，并建立基于更多能源互補的數據中心能源供應的新機制[8]。

隨著現代網絡通信的不斷進步和數據應用業務的迅速發展，機房中設備布放密度逐漸提升，設備功耗和發熱量也越來越大，節約能源變得尤為重要。合理的數據中心機房設計可以在很大程度上減少數據中心多方面能耗，在確保數據中心安全性的前提下，規劃設計數據中心時需要全面考慮數據中心存在的節能空間。針對各類機房的特點，選擇合適的制冷系統和供電系統，合理進行設備選型和能源輸送路徑規劃，實現系統的最大化節能。通過研究應用低能效環保綜合監測設備等，實現能效大幅提升，有效降低機房電源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）[9]。

3 新時代數據中心建設的新思路

3.1 全國統籌規劃數據中心

圍繞大數據中心集約化理念構建一致的網絡軟硬件系統和基礎平臺，通過合理化布局，避免網絡系統及平臺的重復建設，為全國數據中心的統籌布局提供方向性指引，同時減少因此帶來的應用體系繁雜、信息管理困難以及網絡成本高昂等問題。利用數據中心將共享的數據資源和信息集中管理、集中保護，減少由不同機構獨立維護產生的費用，以提升信息管理效能和數據資源使用率，從而降低成本，提高經濟效益，實現全國各地數據中心之間的聯合管理與優化布局[10]。

3.2 加強數據中心與網絡建設協調布局

建設基于云、網、邊互相融合的算力網絡，以解決企業在云、網、邊按需分配和靈活調整算力資源、存儲資源以及網絡資源架構的問題，同時開展互聯網扁平化轉型，促進大數據中心聚集區轉型建設為網絡骨干中心節點或網絡交換中心。通過建立各個數據中心之間超高速、低延遲、高安全的直聯網絡，進而實現數據中心跨區域的調度與互訪等功能。通過對客戶環境、時延、安全性、容量等進行分析，在基站到中心網絡各個節點之間的不同距離上適當配置邊緣計算能力，建立多級協調的邊緣云計算能力網絡結構。

3.3 提升國產化，加強自主創新

在中國“新基建”背景下，發展建設規模化數據中心需要逐步增加國產化基礎設備，進一步實現關鍵技術的自主可控。從芯片、服務器到數據庫、應用操作系統均采用國內先進的軟硬件技術，保障我國數據中心關鍵設備的安全性，實現信息資產的安全防護。目前，互聯網巨頭在數據中心新技術應用方面表現突出，技術創新給企業未來市場發展帶來巨大的挑戰和機遇。國內數據中心服務提供商要進一步提升品牌競爭力，不斷探索新技術和新方案，推動數據中心基礎設施中綠色節能技術的應用發展[11]。

3.4 推進云計算產業發展，探索建設國際化數據中心

隨著云計算產業的發展和云數據服務的普及，應增加在此方面的建設投資。在國家開放的前沿區域嘗試研究并建立國際大數據分析中心，探索最優路由、低延遲、低成本的服務，推進云計算產業的發展。通過不斷豐富業務種類，探索建設國際化數據中心，提升國際服務水平，采用創新商業模式積極拓展國外市場[12]。

3.5 增加數據中心安全建設

回顧全球，每年因數據泄露造成巨大損失的事件層出不窮。在發展數據產業的同時，更要注重完善安全體系的建立。建立數據分級分類制度，制定數據管理規范標準，對數據安全管理責任落實到具體部門。加強數據中心配套基礎設施及設備安全檢測，提高數據中心系統及業務的穩定性可靠性。加強多方安全計算、數據脫敏等安全技術關鍵技術創新開發及應用推廣。

3.6 增強產業人才隊伍培養，提升關鍵技術發展

建立完善的人才培養體系，通過網絡及電視媒體加強數字經濟宣傳，引導各大高校、職業院校增加相關專業人員培養力度。推進開發數字產業化相關培訓課程及平臺，向信息技術等數字重點產業推廣線上線下培訓，提高行業內部人員技術及素養。鼓勵行業內部組織相關培訓，開展數據中心建設需要的運維與管理人才培養，進一步保障數據中心建設隊伍的人才供給。推進產業新技術研究，與國際接軌增加學習合作，實現云計算產業創新。

4 結 論

隨著我國自主創新型技術的應用發展，可再生能源的利用率逐漸提高，數據中心的能效水平也將逐步提升。數據中心是算力的關鍵載體，影響著一個國家的數字科技實力。在“東數西算”策略的推動下，國內數據中心將迎來新一波的發展浪潮，相關企業需要把握好機遇，實現自身的可持續發展。