大数据中心建设的发展趋势探析

随着数据体量大爆发,数据中心逐渐发展成超大型或巨型体量,在这个基础上实现运维的安全可靠,在技术上将面临更高的挑战。根据Cisco统计,全球数据中心流量2016年约为6.7ZB,相当于6.7万亿GB,到2021年有望达到20.1ZB的规模,2016—2021年复合增速预计近25%。数据量和计算量未来都将会呈现出高速增长态势,随着5G商业化进程加速、流量持续增长,云计算和边缘计算需求会继续增加。

在技术进步和市场竞争与整合的推动下,云计算进入到日益成熟的阶段,市场规模有望持续扩张。全球云计算市场规模总体呈稳定增长态势,预计到2022年市场规模将超过2700亿美元。互联网数据中心预测,2019—2023年中国公有云IaaS市场将实现46%的年均复合增长率。其中,阿里云、腾讯云、金山云作为互联网云服务商前三企业,与天翼云、华为云、AWS共同领跑中国云计算市场快速发展。

2019—2023年中国云计算产业规模及增长率预测

数据来源:综合中国信通院,IDC等公开数据数量

5G边缘计算将与云计算的互补结合,有望逐步培育出新的商业生态。边缘计算对于AR、云游戏、低时延高清视频流、IoT(InternetofThings,物联网)和自动驾驶等5G应用非常重要,可以有效降低延迟减少网络拥塞。边缘计算允许在本地处理数千个物联网设备数据,可大幅降低云存储和传输成本,同时提高了隐私和安全性。随着5G商用的逐步推进,能够连接5G商用潜能和下游产业机会的边缘计算(MEC)走向风口,在工业互联网、自动驾驶、物联网等领域呈现出旺盛的市场需求。

1.数字化:全面发展数字经济

数字经济成为全球经济发展主线。数字经济发展关键是要促进数字化技术在各个行业渗透,催生新产业新模式新业态,释放产业经济活力。行业数字化不仅对数据与信息的感知、传输、存储、处理等能力有更高要求,还包括对数字化平台、大数据平台、云化基础设施平台等需求的增长,更需要构建全价值链的数字化生态。数字经济共分成三大部分,一是数字产业化、二是产业数字化、三是数字化治理。

南京“数字蝶变”三年行动计划

日前,南京出台《数字经济发展三年行动计划(2020—2022年)》,提出以“数字产业化、产业数字化、数字化治理”为主线,以“数字南京”建设推进经济社会发展的“数字蝶变”,努力打造世界级数字经济名城,到2020年,全市云计算和大数据产业规模超过900亿元,到2022年,产业规模突破1100亿元。

大数据产业是南京市数字经济发展的重要新兴领域。据南京市工信局监测估算,2019年全市大数据和云计算产业实现收入约850亿元,同比增长15%左右。工信部公布的2020年大数据产业发展200个试点示范项目名单中,江苏共14个,南京占10个。

2.智慧化:智慧化能力有望解决海量数据中心运维困境(www.xing528.com)

数据中心规模扩张以后,设备数量呈倍数增长,设备种类也大大增多,如何实现海量设备的统一管理,实现业务到网络的联动,提高运维效率,降低运维成本,是大规模数据中心亟需解决的问题之一。此外随着云、SDN(SoftwareDefinedNetwork,软件定义网络)、NFV(NetworkFunctionsVirtualization,网络功能虚拟化)等技术在数据中心加速落地,转控分离、三层解耦以及统一编排等技术引入也使得数据中心业务逻辑愈加复杂,故障排障难度大幅提升,传统运维模式已经难以为继。

基于AI和Telemetry的智能运维是利用数据智能替换人工经验,期望在自动化的基础上实现遥测、大数据分析、机器学习和网络引导等功能,监控和管理潜在的网络安全问题,帮助数据中心更快地适应不断变化的业务需求,提高运营的洞察力,最终实现基于意图的网络。

当前网络智慧化产业处于蓬勃发展中,重点集中在网络开局部署、网络变更校验、故障智能定界/定位、故障预测、业务分析以及预测等方面,寻求在数据采集、大数据分析、AI、决策闭环等环节实现精细化检测和可视化管理,变被动运维为主动运维。虽然目前还受制于AI学习模型的精确、网络设备特性不足等制约因素,但人工智能的发展必将引发再一次网络运维的变革。

3.网络化:云计算呈现“云—边—端”协同的计算架构

云计算服务支持数据密集型的应用程序,边缘计算作为云计算的有益补充,可以利用边缘节点处理和分析,缩短设备的响应时间,减少从设备到云数据中心的数据流量,以便在网络中更有效的分配资源。边缘计算的核心,是将计算任务从云计算中心,迁移到产生源数据的边缘设备上,较之传统云计算,其安全性更高、低时延、减少带宽成本。恰好可以对云服务起到补充作用,一定程度上优化了集中式云计算中心部署带来的成本压力、单点可用性等问题。简而言之,边缘云计算服务就是将传统云计算与边缘计算相结合,形成“云—边—端”协同的计算架构。

TrendForce最新预测显示,边缘计算产品和服务市场在2018年至2022年将以复合年增长率超过30%的速度增长。其中,亚太区市场发展最快,年复合增长率预计将达到46.7%。根据思科预测,三分之一的数据流量会完全绕过中心,下沉至城域,更靠近边缘。互联网数据中心预测,到2020年,将有超过500亿个终端与设备联网,超过50%的数据需要在网络边缘分析、处理与存储,边缘计算市场规模将超万亿元。

目前全球边缘计算领域生态主要参与者包括硬件厂商、软件厂商、场景服务商、运营商、云计算厂商和CDN(ContentDeliveryNetwork,内容分发网络)厂商。硬件及芯片类企业先后推出边缘AI芯片,应用在智能交通、VR/AR、车联网、智能制造等大量场景中;云计算巨头凭借云时代的积累优势将触角延伸至边缘计算时代;老牌CDN企业正在利用本身传统的CDN节点,提供边缘侧计算服务;运营商纷纷开始部署MEC,并从多个角度对产业进行宏观上的整合,推动建立全球统一标准。边缘计算市场参与者除了传统通信设备供应商如华为、爱立信、诺基亚、三星等,云计算厂商亚马逊、谷歌、Akamai等也在积极进入,将其计算资源下沉到边缘计算领域。目前,国外出现很多提供“MEC⁃as⁃Service”的边缘计算服务的初创公司,包括Packet、VaporIO、EdgeMicro、EdgeConneX等。

4.国产化

数据中心基建相关的关键核心产业和产品国产化不足,虽然中国的半导体产业在设计、封装与整机上达到了较高水平,但底层的高端装备、EDA(ElectronicDesignAutomation,电子设计自动化)软件、材料,还是以西方为主。以制造芯片的半导体设备为例,我国已经成为全球第二大半导体设备市场,仅次于韩国,下游市场对半导体设备需求也极度旺盛,但是国产设备的自给率程度却不高。2018年我国半导体设备进口金额为112.3亿美元,国产设备产值15.9亿美元,自给率仅为12%。

光刻机是芯片制造的核心设备,从全球角度来看,高精度的IC芯片光刻机长期由ASML、尼康和佳能三家把持,三家公司几乎占据了99%的市场份额,其中ASML光刻机市场份额常年在70%以上,市场地位极其稳固。光刻机研发的技术门槛和资金门槛非常高,也正是因此,能生产高端光刻机的厂商非常少,到最先进的14nm—7nm光刻机就只剩下ASML能生产,国产光刻机由于制程上与国际的差距非常大,国内晶圆厂所需的高端光刻机只能完全依赖进口。在《瓦森纳协定》的封锁下,高端光刻机在中国被禁售,即使中端光刻机也有保留条款—禁止给国内自主CPU做代工,导致自主技术成长困难重重,光刻机国产化仍有很长的路要走。