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我国绿色数据中心与美国绿色数据中心发展对比研究

龚炎

中国电子学会,上海市静安区,200040

摘要: 绿色化已成为趋势和潮流,受到普遍重视和提倡。作为现代IT设备的生活空间,数据中心也希望能越来越节能环保,并对中美绿色数据中心的发展做出如下说明。
关键词: 绿色化;数据中心;对比研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157092
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信息化建设是我国现阶段重点建设的工作,其中数据中的重点内容,任何网络技术都需要数据中心作为开展业务的基础,实现其绿色化发展。对此,需要重视这项工作,掌握好发展趋势。

一、国内外绿色数据中心发展现状

5G全球部署后,5G应用催生边缘计算需求,产业分工更加明确。此时,大型超大规模模块化数据中心和小型边缘型数据中心同时部署。世界上领先的传统数据中心企业一般将资源集中在经济开发、用户收集、信息化应用水平较高的中心城市。

国内的数据中心市场发展势头快速。按照《数据中心白皮书(二零一八年)》,2018年中国国内的数据中心市场规模将超过1228亿元,2016到2018年度复合增长率约为百分之三十一点七六,市场成长潜能十足。其次,由于中国云计算技术与数据中心产业的发展比美国还处于较早期,产业供给缺口仍然很大。因此总的来说,国内数据中心市场发展空间仍然很大。

二、中国与美国绿色数据中心发展

2.1基本概念

绿色数据中心是指以数据中心的高能耗为基础,能够最大限度地提高数据的IT系统、冷却、照明、电力等能效并最大限度地减少环境影响的数据中心,即对负责设备运营等技术的人员提供一个优秀的数据平台,拥有高效可靠等特点。

2.2发展趋势

2.2.1中国绿色数据中心发展趋势

我国网络数据中心的总规模仅有200万多平方米,只占美国世界规模的百分之六。而我国的宽带用户数量却是美国的三倍,而移动用户数则是美国的3倍;按照每个用户占用的机房建筑面积,和国家比较,我国的数据中心应该有二十二倍的开发能力。上述资料体现出我国的数据中心很大的开发前景。

2.2.2美国绿色数据中心发展趋势

截至2016年底,美国数据中心数量在全球排名第一。美国数据中心的发展可分为四个阶段:

(1)1990年以前的数据中心建设主要用于政府和科学用途,商业的用途就比较少,数据中心数量没有很多但是规模大。

(2)1991年至2000年间,互联网公司和商业数据中心诞生,规模虽小,但数据中心建设规模不断增加;

(3)2001年至2011年,随着政府、互联网和金融交易数据量激增,各种大小不一的政府和商业数据中心建设也开始迅速扩大。

(4)2012年以来,因为数据中心技术以及相关方面的发展与进步,全球数据中心建设开始迈入崭新的云化阶段,国际数据中心建设不断整合更新,大型、专业化、绿色化IDC成为一大特点,大型单体数据中心建设呈上升趋势,但国际数据中心总数逐年下降[1]

2.3规划目标与原则

2.3.1中国的规划目标与原则

(1)基本原则

政策主导与市场主导。充分市场构成资源的决定性作用,调动各种踊跃积极性跟可贵的创造性。致力于更好地发挥政府在规划、政策指导和市场监督中的作用,建立有效的激励约束机制,增强绿色建设活力。改革存量,优化增长。建立绿色运营管理体系,加快现有数据中心节能降耗和技术创新,提升资源能效。与此同时对绿色化的设计、采购和建设进行重视,全面实现绿色增长。创新与服务一体发展。同时我国会大力培育市场创新主体,加快绿色数据中心服务平台建设,完善技术服务标准和体系,推动核心技术和服务模式创新,提高绿色化的水平。

(2)主要目标

建立和完善绿色数据中心标准评价系统和能源资源监督系统,建设尖端和典型的生态数据中心,创新的绿色科技产品和解决方案,鼓励第三方的专业绿色服务机构,尽最大可能淘汰陈旧设备,大幅提高用水效率和清洁能源应用比例,有效回收废旧电工电子产品。

2.3.2美国的规划目标与原则

(1)优化:美国政府机构需要实现5个优化目标,包括用电监控,PUE目标测量,虚拟化,服务器利用率和设施利用率。

(2)关闭数据中心:地方政府机关应当在三年内,关停至少百分之二十五的主数据中心(大型数据中心)和百分之六十的非主数据中心(服务器机房)。这将造成美国联邦政府关停了大约百分之五十二的数据中心,或降低百分之三十一的数据中心面积。

(3)削减成本:目标是在一八年度末之前最低削减25%的成本。总的来说,就是三年内降低的成本和节省的费用达到27亿美元。

2.4大型绿色数据中心的设备规划研究

2.4.1中国的数据中心的设备规划研究

(1)机房内设备、举措措施公道布置

数据中央机房内通常要摆放着几十台甚至几百台的服务器,此外还有大量磁盘阵列的设备,同时我国还要将这些设备通过局域网级联管理出来,然后通过各种协同管理等方式将这些设备管理出来,这样可以避免出现设备设施繁多、工作效率低、占用空间大的情况,而设备用房的电源、静音、空调、散热等问题也将逐步体现出来,方便用于设备机房内的设施。

(2)IT设备的摆放

随着刀片式服务器的出现,刀片式服务器的位置是大有用处的。将那些大功率、高密度的设备和服务器同样分布在各个机柜中,解决了没有大功率、高密度设备组的数据中心的制冷和制热问题,降低了冷气设备的运行成本和采购成本。少空间和逐步集约层次是一项高效的系统工程。

2.4.2美国的数据中心的设备规划研究

实施能源之星数据中心计划,定义能源使用、效率要求、存储系统和大型网络设备的各种规格。这些要求的重点是提高整个服务器的能效和降低整体功耗,特别是在服务器空闲时。该计划通过建立数据中心能源之星评级系统,将数据中心PUE指标衡量为1-100。每个分数代表能效超过1%的数据中心,得分超过75分即可获得能源之星徽标。并非所有设备都适用于能源之星等级,但该计划使IT设备购买者能够考虑决定是否降低和采用能源成本的重要因素。为了满足数据中心设备的能源之星要求,需要对每个组件和能源管理系统进行能源优化[2]

三、中国与美国绿色数据中心展望

3.1中国绿色数据中心发展前景

实施数字中国战略的基础,其中数据中心、移动互联网、大数据、人工智能等是很重要的因素,因为它们与数据中心配置息息相关,绿色数据中心紧紧跟随着社会发展的脚步进程。数据中心行业包括三个发展阶段:初始咨询、规划、详细设计与中期建设、实施项目以及事后审计和运维。国内绿色数据中心产业始于2009年至2010年,目前正处于建设和实施的高峰期。同时未来将逐步进入管理运营阶段。总体来说,已经进入高速发展期,未来还会有8-10年的高速发展期。预计每年将有数千亿元的数据增长市场。大数据时代和数字中国战略将使绿色数据中心大有可为。

3.2美国绿色数据中心发展前景

数据中心通常包括许多操作部件,如服务器和冷却系统,这些部件的二氧化碳排放量很大。因此,市场对绿色数据中心的需求日益增长,绿色数据中心旨在为用户提供高效服务,同时降低能耗、碳排放。

在这样的前提下,美国绿色数据中心市场规模逐渐发展,市场规模为531.9亿。预计到2020年还将增长1819.1亿美元。到2026年达到美元,2020年至2026年间年增长率超过22%。

四、结束语

如今社会信息化发展迅猛,互联网云计算以及大数据等技术也毫不例外,与此同时国内外对数据资源的新技术需求逐渐增加,数据中心规模也在随之高速增长。许多有关绿色数据中心项目都开始启动,它们将引领新数据中心建设的高潮。绿色低碳不仅是中美乃至全球的主题,也是数据中心的长期主题,是业界内的共同愿景,希望业界内的人们共同努力,共同谋求发展。

参考文献:

[1]国家图书馆研究院.《2018年度中国数字阅读白皮书》发布[J].国家图书馆学刊,2019:89-89.

[2]岳玉,曹可建,郭亮.数据中心绿色技术及其发展研究[J].中兴通讯技术,2015:49-53.

作者简介:龚炎,籍贯吉林长春,学历本科,单位:中国电子学会。职位:理事,单位地址:上海市静安区南京西路1788号9楼,邮编:200040