中國數(shù)據(jù)中心行業(yè)深度分析

數(shù)據(jù)中心（Data Center，簡稱DC），即一個組織或單位用以集中放置計算機系統(tǒng)和諸如通信和存儲這樣的相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施；也可能是以外包方式讓許多其他公司存放它們的設(shè)備或數(shù)據(jù)的地方。

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（Internet Data Center，簡稱IDC）是指一種擁有完善的設(shè)備（包括高速互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬、高性能局域網(wǎng)絡(luò)、安全可靠的機房環(huán)境等）、專業(yè)化的管理、完善的應(yīng)用的服務(wù)平臺，與數(shù)據(jù)中心的區(qū)別在于有網(wǎng)絡(luò)的接入，且對外提供服務(wù)。

云計算數(shù)據(jù)中心是指可適應(yīng)云計算的數(shù)據(jù)中心，通過軟件定義數(shù)據(jù)中心，并對外提供彈性服務(wù)。因為狹義的IDC產(chǎn)業(yè)只出租到機柜層級，而服務(wù)器和存儲由客戶自己提供，因此云計算數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的差異主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，以滿足云計算數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量（東西向流量）大于外部流量（南北向流量）的特點。云計算數(shù)據(jù)中心具有以下特點：

①一般與大規(guī)模數(shù)據(jù)中心相伴，因此細節(jié)的優(yōu)化意義重大。

②將軟硬件資源全部抽象為服務(wù)，靈活、彈性、可擴展。

③加速了基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)演進。

數(shù)據(jù)中心規(guī)模，按標(biāo)準(zhǔn)機架數(shù)量，可分中小型（n＜3000）、大型（3000≤n＜10000）和超大型（n≥10000）。數(shù)據(jù)中心可用性，可按《GB50147-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》分為A級、B級和C級，業(yè)內(nèi)也常按TIA-942標(biāo)準(zhǔn)分為T1、T2、T3和T4。也有數(shù)據(jù)中心服務(wù)商的宣傳材料中，宣稱級別為“n星級”或者“Tn+”，均為非標(biāo)準(zhǔn)說法。

數(shù)據(jù)中心按自身的生命周期可以分為規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運營四個階段，在每個階段，均有不同的產(chǎn)業(yè)鏈上下游，其中，建設(shè)階段涉及面較廣，包含用地、用電、用水、用網(wǎng)、IT設(shè)備、非IT設(shè)備、土建及其他工程、軟件系統(tǒng)等多個方面。

數(shù)據(jù)中心與云計算關(guān)系從長期看，兩者仍存在競爭：目前微型客戶（指租不滿單機柜，只租用幾個U的客戶）已經(jīng)大量從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向公有云，未來，隨著公有云服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)能力的逐漸提升，以及規(guī)模優(yōu)勢的逐漸顯現(xiàn)，可能會有更多、更大規(guī)模的客戶選擇公有云。公有云會擠壓傳統(tǒng)IDC的市場空間。

目前，國內(nèi)已有不少IDC廠商，通過Openstack或Kubernetes積極布局專有云、混合云和云MSP。當(dāng)然，IDC產(chǎn)業(yè)包括IT資源協(xié)作業(yè)務(wù)，而云計算需要該類業(yè)務(wù)許可，因此廣義的IDC包括云計算。

數(shù)據(jù)中心能耗主要包括四部分：IT設(shè)備能耗、制冷系統(tǒng)能耗、供配電系統(tǒng)能耗、照明及其他能耗。

總能耗比IT設(shè)備能耗，即為PUE值。即使采用相同技術(shù)，數(shù)據(jù)中心在各地的能耗也不相同，年平均氣溫較低區(qū)域，用于制冷系統(tǒng)的能耗大幅降低，PUE值較低。另外，各地的PUE要求也不同，一線城市和東部地區(qū)更為嚴(yán)格。除PUE外，不同地區(qū)電價也不相同。對數(shù)據(jù)中心約束性最強的是用電指標(biāo)，一線城市的新規(guī)劃數(shù)據(jù)中心往往難以拿到該指標(biāo)，不管PUE多低、電價多高。

因此，從電力單要素考慮，向一線城市周邊區(qū)域、邊遠區(qū)域發(fā)展是大勢所趨。除大型互聯(lián)網(wǎng)公司外，傳統(tǒng)IDC（尤其是零售型）向外布局仍有阻力：客戶上架、運維都更復(fù)雜，客戶與其他數(shù)據(jù)中心聯(lián)動復(fù)雜，政務(wù)客戶等受不出省限制，等等。

從供給側(cè)看，數(shù)據(jù)的傳送時延包括傳輸時延和傳輸節(jié)點時延，而傳輸節(jié)點時延與單根據(jù)節(jié)點時延和節(jié)點數(shù)量有關(guān)。從需求側(cè)看，根據(jù)業(yè)務(wù)敏感度，可以分為高時延敏感業(yè)務(wù)、中時延敏感業(yè)務(wù)和低時延敏感業(yè)務(wù)。對于中低時延敏感業(yè)務(wù)，可以從成本出發(fā)，選擇建立在邊遠地區(qū)的大規(guī)模、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。而對于高時延業(yè)務(wù)，則選擇位于核心城市核心地段的數(shù)據(jù)中心，或選擇離用戶側(cè)更近的邊緣數(shù)據(jù)中心。

相較于UPS，HVDC（高壓直流） 在備份、工作原理、擴容以及蓄電池掛靠等方面存在顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而具有運行效率高、占地面積少、投資成本和運營成本低的特點。

在能耗占比中，溫控系統(tǒng)是除IT系統(tǒng)外最大的一部分，直接關(guān)系到PUE值的高低，以及整體運營成本。從長期看，最具有革命性的節(jié)能技術(shù)為液冷技術(shù)，其中浸沒式液冷技術(shù)可以將PUE降到1.2以下，聯(lián)合其他技術(shù)，可以趨近于1。目前，由于適應(yīng)場景、冷卻液價格和改造成本，液冷技術(shù)并未大面積普及。未來隨著GPU運算占比的增加和服務(wù)器密度的不斷增加，液冷將是代替風(fēng)冷的必然選擇。

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)，在傳統(tǒng)樹狀架構(gòu)中，帶寬逐級收斂，“根”部成為瓶頸。隨著計算規(guī)模的擴大，改進型樹狀網(wǎng)絡(luò)——胖樹架構(gòu)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)中心演變成傳統(tǒng)的三層架構(gòu)。隨著數(shù)據(jù)中心中東西向流量和大象流的增多，采用STP協(xié)議的胖樹架構(gòu)仍容易導(dǎo)致阻塞。于是，更加扁平化的架構(gòu)——葉脊架構(gòu)誕生。葉脊架構(gòu)更偏于網(wǎng)狀化（兩層仍然保持了樹的特點，如單層則為網(wǎng)），且由ECMP（Equal Cost Multi Path）動態(tài)選擇多條路徑，從而使得帶寬利用率更高、網(wǎng)絡(luò)延遲可預(yù)測、擴展性好、安全性和可用性高。

葉脊架構(gòu)產(chǎn)生了兩方面的作用：第一，由于全部采用光纖，使得光模塊的需求量大幅上升。第二，網(wǎng)絡(luò)更加扁平，突破了傳統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的限制，使得被提出多年但無實質(zhì)性進展的SDN得以真正落地、快速發(fā)展。

數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)將進入整合期。首先，隨著一線城市禁限令的相繼出臺，以及REITs等金融工具的試點，老、舊、小數(shù)據(jù)中心將難以適應(yīng)未來發(fā)展，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)必然進入大魚吃小魚的橫向整合期。

其次，隨著公有云的不斷發(fā)展，云廠商和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運營商的竟合關(guān)系越來越明顯，不少數(shù)據(jù)中心運營商尋求專有云、混合云的轉(zhuǎn)型之路。再次，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈本身，也呈現(xiàn)出更明確的分工（如建設(shè)和運營分工）和大廠商向上游延伸（如云計算廠商開始研發(fā)芯片、白盒交換機、電源設(shè)備等）兩種不同的現(xiàn)象。

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