綠色數據中心從“基石”做起
對于一座數據中心來(lái)說(shuō)，從開(kāi)始設計到最終運營(yíng)生產(chǎn)，會(huì )被分為5個(gè)層級，以區分不同建設、發(fā)展階段和服務(wù)內容。目前，數據中心行業(yè)比較常見(jiàn)的劃分方式如下：
- L0：樓宇系統。包括機房、配套樓宇的土建等部分。
- L1：數據中心物理基礎設施（DCPI）。包括：供電、制冷、機柜、管理、綜合布線(xiàn)、安全消防等。
- L2：IT硬件平臺。包括服務(wù)器、存儲設備、網(wǎng)絡(luò )設備等硬件設施，其中亦涉及到與L1強耦合的綜合布線(xiàn)。
- L3：IT軟件平臺。包括如操作系統、應用程序、安全防護等。
- L4：業(yè)務(wù)。面向客戶(hù)的各種服務(wù)。
其中，L1層是數據中心除土建以外的物理基礎設施，可以說(shuō)正是因為有L1層，數據中心才稱(chēng)之為數據中心，否則只能稱(chēng)為機房。數據中心L1從能源、環(huán)境、設施、安防等層面為數據中心運營(yíng)提供基礎支撐。
因此，數據中心L1即是數據中心穩定運營(yíng)的基礎，也是決定數據中心是否綠色、高效、節能的最重要層級。例如，在主流的降低PUE的方法中，優(yōu)化制冷系統是第一個(gè)要考慮的舉措。而供電系統優(yōu)化、清潔能源應用等舉措也意味著(zhù)未來(lái)數據中心碳中和的實(shí)現也要從L1層尋找答案。
技術(shù)上的碳中和挑戰
隨著(zhù)云計算、大數據、人工智能、聯(lián)接等數字技術(shù)的發(fā)展，數據中心承擔的業(yè)務(wù)內容以及建設形態(tài)都發(fā)生了巨大的變化。在國家提出了雙碳戰略目標之后，數據中心作為數字產(chǎn)業(yè)的基礎設施，同時(shí)承擔著(zhù)數字經(jīng)濟發(fā)展和實(shí)現數字產(chǎn)業(yè)碳中和的雙重重任，數據中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著(zhù)諸多挑戰。
首先是能耗的不斷增長(cháng)。目前全球數據中心用電量占全球總用電量2-3%，并且有持續增加的趨勢。從中國看，根據2018年的數據顯示，當年全國數據中心耗電1600多億度，占全國用電量2%左右，相當于9855萬(wàn)噸的碳排放，需要種植1.4億棵樹(shù)進(jìn)行二氧化碳吸收才能達到碳中和。
其次是傳統建設模式存在周期長(cháng)、更新慢的缺點(diǎn)。傳統的數據中心建設模式的建設周期一般接近兩年，而IT設備和數字技術(shù)演進(jìn)速度日益加快，基本上達到3年換代的頻率。以至于部分保守設計的數據中心出現了建成即落后的尷尬局面。
第三是新形勢下的運維困境。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步和業(yè)務(wù)需求的變革，數據中心形態(tài)也發(fā)生了諸多變化。大數據中心IT功率密度不斷提升，結構日益復雜。邊緣數據中心分散四處，難以管理。愈加復雜卻效率低下的傳統運維方式對運維人員的數量、質(zhì)量都提出了超高要求，以至目前有60%的數據中心招不到合格運維人員。
第四點(diǎn)這是電力供給穩定性的挑戰。隨著(zhù)數據中心承載更多的高性能計算和存儲的高能耗業(yè)務(wù)，其耗電量也隨著(zhù)數據中心規模的提升和單柜功耗的提升越來(lái)越大，對供電系統的壓力也同樣增加。根據Uptime發(fā)布的2020年數據中心宕機原因調查顯示，37%的宕機由供電系統故障引起。
在數據中心自身技術(shù)因素之外，云計算的興起、大型互聯(lián)網(wǎng)應用的出現，也在產(chǎn)業(yè)模式上改變著(zhù)數據中心產(chǎn)業(yè)。各大互聯(lián)網(wǎng)公司依托自身業(yè)務(wù)優(yōu)勢，紛紛進(jìn)軍云計算產(chǎn)業(yè)，并且紛紛開(kāi)始自建、合建符合自身業(yè)務(wù)需求的大規模、超大規模數據中心。
據市場(chǎng)調研機構的最新數據顯示，截至2020年第二季度末，全球超大規模數據中心的數量增長(cháng)至541個(gè)，另有176個(gè)數據中心處于計劃或建設階段。國內的情況類(lèi)似，特別是“新基建”提出以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)公司也紛紛入局。
相比于傳統IT業(yè)務(wù)，云計算、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對數據中心的要求除穩定性、安全性更高外，還有功能定制化、資源彈性化、交付快速化等新需求。很多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)會(huì )深度介入數據中心的建設，從最初的選址、設計，到后期的建設、運營(yíng)，都會(huì )提出基于自身業(yè)務(wù)的需求，因此數據中心從建設形態(tài)上已經(jīng)開(kāi)始受到應用層產(chǎn)業(yè)變動(dòng)的影響。
此外，在碳中和的大背景下，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也注意到了數據中心的碳排放情況，并且將促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上游碳中和作為自己的責任。比如蘋(píng)果、谷歌、微軟、Facebook等紛紛表示將努力促進(jìn)業(yè)務(wù)所屬數據中心的碳中和實(shí)現。這一趨勢，也將碳中和作為一個(gè)與技術(shù)性能同等的指標，擺在了數據中心建設、運營(yíng)商的面前。
如何更好地解決數據中心面臨的產(chǎn)業(yè)模式、技術(shù)形態(tài)變動(dòng)帶來(lái)的挑戰，實(shí)現數據中心產(chǎn)業(yè)的碳中和，是需要整個(gè)行業(yè)共同面對的問(wèn)題。對此，華為通過(guò)對數據中心L1層服務(wù)的重構和改進(jìn)，給出了答案。
“四大重構”打造下一代數據中心
因自身業(yè)務(wù)需求，華為在數據中心設計、建設、運維及運營(yíng)方面積累了豐富的經(jīng)驗和創(chuàng )新技術(shù)、管理理念。特別是在L1層，華為已經(jīng)形成了一整套的數據中心L1整體解決方案，在資源管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管控、集成運營(yíng)與運維能力等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢，可以全力保障數據中心交付，并提供持續運營(yíng)能力。
為應對碳中和背景下數據中心面臨的挑戰和行業(yè)痛點(diǎn)，華為數據中心能源解決方案從數據中心全生命周期的角度，基于L1層、超越L1層，通過(guò)重構架構、重構溫控、重構營(yíng)維，重構供電，打造下一代極簡(jiǎn)、綠色、安全、智能的數據中心。
重構架構。數據中心的碳排放不僅產(chǎn)生在運營(yíng)中，建設、施工階段產(chǎn)生的碳排放一樣應該受到重視。華為采用全模塊化設計和全預制化的極簡(jiǎn)建設模式，可實(shí)現施工期間用水和建筑垃圾減少80%，可回收率超過(guò)80%。在減少90%施工碳排放的同時(shí)，還可以大幅提升交付效率，縮短建設周期，滿(mǎn)足按需部署，分期投資的需求。以1000機柜數據中心為例，重構后的架構可將建設周期由20個(gè)月縮短到6-9個(gè)月。
重構溫控。通過(guò)間接蒸發(fā)冷卻和iCooling智能能效優(yōu)化等解決方案，實(shí)踐“風(fēng)進(jìn)水退”的理念，最大化利用自然冷源，大幅降低能源利用效率（PUE）。同時(shí)采用去架空地板架構，彌漫式送風(fēng)等措施，實(shí)現了數據中心運營(yíng)中的PUE降低8%-15%、用水減少40%，并且提了功率密度及出柜率。
重構供電。華為數據中心能源iPower智能解決方案供配電系統設備從被動(dòng)維護到主動(dòng)預警，實(shí)現AI預測性維護，全面保障供電安全。iPower電力模塊相比傳統方案可省地40%，提升10%的出柜率。同時(shí)，華為UPS專(zhuān)利智能在線(xiàn)模式轉換效率高達99.1%，從變壓器到UPS輸出全鏈路效率高達97.6%，相比業(yè)界高出3.6%，1500柜12MW的數據中心10年可省電費1550萬(wàn)元。
重構運維。應對日益復雜的運維環(huán)境，華為通過(guò)智能運維解決方案實(shí)現了運維智能化、可視化、數字化，大幅提升了運維質(zhì)量和效率。華為智能運維解決方案可以節省35%的運維成本，并將資產(chǎn)利用率提升20%，實(shí)現數據中心全鏈路預測性維護、端到端能效調優(yōu)、極致?tīng)I維效率及資源利用率。
賦能產(chǎn)業(yè)走向碳中和
據悉，華為在全球已經(jīng)建設了1000+的數據中心，其中包括如新一代智能“低碳”貴安華為云數據中心等在內的200多個(gè)自建、自用及自管理的數據中心。在這個(gè)過(guò)程中，華為高度關(guān)注數據中心的綠色、節能發(fā)展，并積累了豐富的數據中心低碳建設、管理、運營(yíng)經(jīng)驗。
將綠電引入數據中心，是實(shí)現數據中心運營(yíng)碳中和的終極手段。除不斷改進(jìn)數據中心的建設、運營(yíng)，華為還在數據中心的清潔能源供給方面進(jìn)行了大規模實(shí)踐。目前，華為已在青海省建設成了全國首個(gè)100%利用綠色能源建設的大數據產(chǎn)業(yè)示范基地。利用青海本地的水電、風(fēng)電、光伏等電力資源，為面積高達1200畝的數據中心園區提供清潔電力。
能力越大，責任越大。一直以來(lái)，將自身能力賦能產(chǎn)業(yè)是華為服務(wù)行業(yè)數字化轉型的理念。華為數據中心能源通過(guò)向行業(yè)提供數據中心L1服務(wù)解決方案，將經(jīng)過(guò)四大重構的數據中心建設理念普及到全行業(yè)，并將持續助力數字化程度領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的基礎設施建設，攜手推動(dòng)數據中心產(chǎn)業(yè)的低碳發(fā)展，打造綠色節能的數字經(jīng)濟格局，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)乃至全社會(huì )的碳中和實(shí)現而做出積極的努力。
