信通院云大所郭亮:边缘计算与边缘数据中心

8月13日,第十五届中国IDC产业年度大典首站“IDCC2020大湾区新基建(数据中心)产业发展论坛”在深圳隆重举办。

中国信通院云计算与大数据研究所副总工程师郭亮先生在IDCC2020深圳站现场发表了题为《边缘计算与边缘数据中心》的主题演讲。以下是演讲的主要内容提炼:

中国信通院云大所成立了将近3年时间,但是基本上从2010年左右开始进行各项工作,2013年工信部的五部委发了全国数据中心布局的指导意见,就是该团队支撑进行的。同时2017年-2019年连续发了三本数据中心发展指引,在过去工作中做了很多国家标准、行业标准,上周工信部的六部委发的关于绿色数据中心的示范提到了,POE测试参考了云大所2013年发布的通信行业标准。云大所在一系列行业组织中有关键部门的任职,包括开放数据专委会、绿色网格、工业互联网产业联盟等,做的最重要的工作是数据中心相关的工作。

2018年发的数据中心白皮书,2020年版数据白皮书下半年会正式发布。出版了一系列学术技术的专著,有《液冷革命》,这是业内第一本关于液冷方面的书。书的可读性很强,没有那么技术,用比较通俗的语言描述,还有《热点技术剖析》,《新基建数据中心创新之路》预计8月会正式出版。国家信息化工业示范产业基地,这是国家级的荣誉称号,每两年评一次,2017年、2019年评了2次,一共有8个示范区域进入国家的领域里面。另外比较重要的工作是科技部重大研发计划,包括提到高质量项目,在去年在工信部高质量发展里面做了边缘数据中心的专项,专项投资非常大,将近1亿。今年3月4日随着数据中心被纳入新基建,也是支撑各自很多工作,包括北京、上海、江苏等做了很多工作。

数据中心整体发展情况

从整体发展情况才能去推导出边缘相关的需求。近几年数据中心行业,不管是产业规模还是数据中心的机架数量发展都很惊人,产业规模方面保持30%的年增长,另外就是机架规模,目前2019年包括2020年上半年的统计数据还没有出来,我们预计到2019年可能会在300万左右。由于新基建、5G的建设,增长速度可能会高于30%的速度。

数据中心的机架数量大于10万架的地方,基本上还都是在沿海发达地区,包括贵州。也可以看到一线城市和京津冀周边、长三角、粤港澳大湾区周边,整个辐射的效力已经很明显,很重要的原因是由于全国布局指导意见发布以后,很多企业考虑向周边辐射。另外一个很大的原因是对于北京、上海、广州、深圳这些地方对数据中心的各种限制,在北京2015年发了进阶目录,里面提到1.4以下的云计算数据中心才可以建。2018年上海发布了三年行动计划,2019年1月4日发了1.3以下的才能建,而且对机架功率、机架的规模都做了明确规定,6月份的时候发了导则。广州刚刚发了5G等等规划,明确提到广州、深圳3000架以上不让建。在中心城市或者一线城市对数据中心也是在做很明显的信号,希望大家更多建设高水平、绿色化水平的数据中心。

目前全国数据中心的布局,特别是新基建时代要赋能与全国各地的各行各业,从各个方面去赋能产业互联网,这种布局更加普遍化是一种很明显的趋势。

利用率趋势,大家对上架率比较关注,统计当中很明显,这只是为了凑四个字所以用了比较拗口的话,通俗的说是小型数据中心上架率比较高,60%左右。大型和超大型上架率比较低,超大型建站有一个过程,建在不是太热点的地区,会有一个过程,基本上在30%左右。

网络趋势,数网协同发展,例子是国家互联网骨干直联点,是促进不同运营商互访的质量,数据的测试图,不同运营商之间在布了骨干直联点之后,访问时延下降到1/3左右,还是非常厉害的。对于各种用户的体验、应用的体现相当明显,数网协同对各个运营商之间的互访只是其中一方面,各种区域内的直联,比如京津冀、长三角、大湾区区域直联很重要,比如长三角,上海、江苏、浙江有各自的运营商体系,他们之间的运营商体系不可能实现,有很大的阻力,新基建时代下,数据中心的布局,上海是热点,浙江、江苏的量很大,他们需要互动,需要更多的互联,这就需要网络直联来解决这个问题,网络对于区域的数据中心的总体的协调发展还是非常重要。不同热点区域的骨干直联很重要,比如京沪,京沪高铁一年运载客流量2亿多次,其实京沪的数据流量很大,如果有京沪之间一跳直达,上海所有数据中心能够一跳直达北京,不管是对各种性能、带宽、吞吐量、时延还是各种运维体量都非常具有想象空间。

绿色是国家一直倡导的,不管是国家新兴工业示范产业基地还是数据中心的国家示范基地,国家从绿色层面对数据中心还是非常重视。不管是统计数据还是实测数据,降低值很低,只有零点几,包括数据中心从业者特别多的努力,不管是基础设施供配电、暖通空调还是IT还是网络应用各个层面、运维做了很多努力才有一点小小的进步。实测从1.5、1.6降到1.3、1.4,更好的是降到1.2以下,对整个产业来说非常重要,绿色节能化发展一直是很重要的方向。

边缘数据的分析

数据中心的热度和网络的发展是密不可分的,不管云网融合还是六网协同还是数网协同都有一个网字,网络给我们带来更多的应用场景、更多的数据,每人每年的流量对比全国数据中心的机架数,今年全国DOU7.82G。2015年机架个数是300万架,5G大规模使用之后预测到2023年DOU是100G,从这几年的发展速度看是正常的。数据中心机架数量同比例增长,2023年数据中心要达到4000万架。这只是简单粗暴的计算,显然是不太可能的。为什么不太可能?因为流量很多,很多在边缘处理掉,存在云数据中心不会有这么多。

边缘的各种口径的统计,对自动驾驶来说每天会产生4T的数据,这个量非常大。各种互联网数据流量到2020年是到40ZB,其中移动互联网的流量占比很大,到5G时代这个占比会达到80%。移动视频流量占总体流量的73%。所有这些数据只是说明5G会给整个流量带来翻天覆地的变化,如果这些东西不在边缘去处理掉,对骨干网络和云数据中心将会带来很大的冲击,这个冲击有可能会承受不了。

研究机构做的关于边缘计算的预测,预测到2022年整个行业达到180多亿美元,和数据中心行业的体量大致相当。硬件部分大致等同于边缘数据中心的网络、数据中心、服务器的内容,作为边缘计算光有边缘数据中心不够,要有上面各种软件、操作系统等,才能更好的支撑好边缘计算的发展。在硬件部分,也就是边缘数据中心部分达到76亿美元,这个量对比整个边缘数据中心行业来说非常大,每个边缘数据中心的体量不会特别大,对于整个数据中心行业的影响还是比较明显的。

边缘中心长什么样现在不是特别明确,大学机房、学校实验室性质,可以看到条件比较简单、比较恶劣。通信局站的机房,传统来说是给无线到介入服务的。国家公共机构管理事务局的统计,在学校的公共机构有4.8万多个小型规模的机房,而他们的PUE比较差。在边缘局站空间比较狭小,做到和普通的盒子交换机差不多。综合到一起,边缘数据中心在供电、网络运维三方面都会有些独特的地方,必然会跟云数据中心有所不同。

供电方面,对于很多大型数据RN(音)架构必不可少,虽然有些专家在呼吁很浪费,但是谁也不敢轻易动这个架构。对于边缘数据实现RN不太可能,毕竟规模就这么大,拉两路市电太难了。对于边缘数据的供电需要做性能改变。网络也是一样,对于传统的数据中心来说可以有多条路由,边缘数据最多的方式是通过有线拉一根宽带,再搞5G做备份,只有依靠有线、无线、组网的方式来实现可靠性的保障。

运维,边缘的环境比较恶劣一些,更多需要各种无人值守等。由于环境恶劣,可能像静默深夜冷的形态在边缘数据中心会有一些应用,会把服务器、网络和空气各种绝缘开来,对于保障设备的安全、稳定运行会有很多技术。凡事都有两面性,也会带来很多其他运维的挑战,这是需要大家探索的。

小结,边缘数据中心在灵活性、标准化、分层架构、模块化部署和自动化运维和边缘计算有很大的区别,现在还没有定论的时候,也是需要行业同仁们一起探索的。

乘风破浪的模块化和预制化

对于模块化和预制化,不管是对云数据还是边缘数据都是非常重要的,现在大型数据中心通过模块化和预制化的工作,

一是5、6个月就可以从一块平地到最后上线,速度非常快,它能带来快速部署的能力;

二是对于提高能效,因为更加一体化,网络、供配电等,创造一个个小型模块的供需,可以提升整体能效,有非常大的益处;

三是可靠性,可靠性从安全、冷却、集成方向考虑;

四是安全,可以分离区域化架构,一个模块出现问题可以很快把这个问题隔离开来。

整个模块化和预制化是边缘数据中心比较明确的方向。

披荆斩棘的标准化和绿色化

边缘数据中心各个层面的标准,很多工作还是要做,特别是对于PUE来说是衡量边缘数据中心能效很重要的方面,对于边缘是否有些不同的定义,是否有不同的测试评估的方法,这也需要探索。

是IDCC和数据网格做的数据中心绿色等级评估,评估主要是基于PUE和绿色管理、绿色技术的使用,在过去8年,2013年开始做这个事情,8年积累了一批优秀的案例,比较优秀是BAT互联网公司、电信、移动、万国(音)等这样技术比较明显优势的第三方运营商,还是有些案例,有兴趣可以上网看一下。

总结

边缘数据中心还是在快速发展过程当中,云大所和IDCC也有边缘计算的工作组。云大所在工信部的指导下会有一个开放数据中心委员会,委员主要是来自百度、腾讯、阿里、中国电信、中国移动、中国信通院,现在有近百家会员单位,成立至今已经发布了近百项成果。欢迎大家积极加入当中来。

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