數(shù)據(jù)中心未來的發(fā)展 AI技術(shù)的反哺是必不可少的一環(huán)

過去十年間，我們見證了中國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得的輝煌成就，一項又一項基礎(chǔ)建設(shè)項目令世界感嘆，在全球留下了“基建狂魔”名號：

高鐵總里程世界第一，大型發(fā)電站，南水北調(diào)工程，現(xiàn)代化橋梁，世界最長跨海大橋港珠澳大橋……

這幾日，“新基建”一詞迅速走紅。國家層面召開會議，強調(diào)加快推進國家規(guī)劃已明確的重大工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括5G 網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)進度，“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”（簡稱“新基建”）立時成為熱詞。

與傳統(tǒng)的基建不同，“新基建”本質(zhì)上是信息數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施。過去中國的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)歷了飛速成長、波瀾壯闊的十年。

數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出了爆炸式增長，數(shù)字化、信息化在十年間帶動了巨大的社會和產(chǎn)業(yè)變革?！靶禄ā钡奶岢觯貙⑹箶?shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展再度進入高級道。從中長期來看，中國企業(yè)上“云”、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、甚至“云原生”的趨勢不可逆轉(zhuǎn)。經(jīng)此一“疫”，預(yù)計進度還將加快。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史階段和政策支持舉措的雙重角度來看，這都是對于科技端公司的重大利好。

事實上，這股風(fēng)潮興起之前，國內(nèi)外的科技公司們早已在緊鑼密鼓。幾天前，谷歌宣布將在全球范圍內(nèi)新增4個數(shù)據(jù)中心，以確保其全球業(yè)務(wù)的增長。另稱計劃今年投入100億美元擴建數(shù)據(jù)中心和辦公規(guī)模。

數(shù)據(jù)中心是支撐一家公司業(yè)務(wù)高速運轉(zhuǎn)的“心臟”，也是黑科技魅力直觀可感的地方。如何把“新基建”中的這項數(shù)據(jù)中心搞好，是門大學(xué)問。

一、UPS，數(shù)據(jù)中心的“蓄電池”

隨著越來越多企業(yè)上“云”，一些超大型數(shù)據(jù)中心迅速崛起。數(shù)據(jù)中心、計算中心的規(guī)模、數(shù)量在可預(yù)見的未來將會成倍增長，其IT設(shè)備數(shù)量、占地面積等投資成本也將隨之飆升。

云計算和邊緣計算，無法割裂開來。而IDC公布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)測到2025年全球數(shù)據(jù)圈將擴展至163ZB，相當(dāng)于2016年所產(chǎn)生16．1ZB數(shù)據(jù)的十倍。智能汽車、智能無人機、智能制造等新興技術(shù)的發(fā)展，使得邊緣計算同樣非常重要。

為了減少網(wǎng)絡(luò)傳輸所帶來的延遲，IDC預(yù)測，這些數(shù)據(jù)中約有20％的數(shù)據(jù)將是實時數(shù)據(jù)，需要在邊緣完成計算，無需發(fā)回到網(wǎng)絡(luò)中心進行處理。這意味著，物聯(lián)網(wǎng)時代，小型或者微型的數(shù)據(jù)中心將會越來越多，來加強邊緣計算和數(shù)據(jù)分析的能力。

5G時代的數(shù)據(jù)中心，正在向超大型云計算中心和邊緣數(shù)據(jù)中心的兩級發(fā)展。未來的數(shù)據(jù)中心，在數(shù)量和體積上將呈現(xiàn)兩方面趨勢：云數(shù)據(jù)中心，大愈大，效率驅(qū)動；而邊緣數(shù)據(jù)中心，小愈多，由體驗驅(qū)動。

由此，對于數(shù)據(jù)中心的高效管理將成為一個大問題。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，最基礎(chǔ)是要對安全性、可靠性進行保障。確保數(shù)據(jù)中心的供電穩(wěn)定，是重中之重。

數(shù)據(jù)中心停電意味著什么？

2017年5月27日CBRE數(shù)據(jù)中心的停電事故，因為CBRE數(shù)據(jù)中心停電事故的發(fā)生，英國航空公司的預(yù)訂、辦理登機手續(xù)系統(tǒng)、呼叫中心和移動應(yīng)用程序受影響而無法使用，導(dǎo)致英國航空公司672個航班被取消，75000名乘客的航班被取消或延遲，預(yù)計損失超過1億英鎊。

2019年9月，AWS的一個數(shù)據(jù)中心再出斷電事故，丟失數(shù)據(jù)超過1TB，且相關(guān)數(shù)據(jù)不可恢復(fù)。

對于數(shù)據(jù)中心來說，在電力系統(tǒng)的運行過程中，不可避免地會出現(xiàn)故障。盡管故障出現(xiàn)的幾率很小，持續(xù)的時間也不長，但產(chǎn)生的后果卻往往十分嚴重。所以UPS系統(tǒng)的應(yīng)用對于數(shù)據(jù)機房電力系統(tǒng)不間斷運行來說尤為重要。

可能很多人不知道UPS不間斷電源是什么？我們的日常生活中比較少見。UPS電源是不間斷電源，功能類似于一個蓄電池。比如我們的電腦連接上了UPS電源，當(dāng)遇到突然停電的情況，電腦就會自動切換到UPS供電，以保證電腦上的數(shù)據(jù)不丟失。這對于數(shù)據(jù)中心道理則相同。

數(shù)據(jù)中心機房的能耗大戶是服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲器等數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)設(shè)備的用電量大，就需要更多的UPS電源來供電，UPS電源在電能轉(zhuǎn)換中需耗費一定的能量。能源環(huán)保，節(jié)能節(jié)電，穩(wěn)定可靠，始終是數(shù)據(jù)中心不可回避的問題。

同時，在數(shù)據(jù)中心寶貴的使用面積中，如何最大程度地提升使用效益、減少基礎(chǔ)設(shè)施占地面積，也為行業(yè)所關(guān)注。

二、超高密“開源節(jié)流”

伴隨IT算力持續(xù)演進，CPU和服務(wù)器功率持續(xù)提升，數(shù)據(jù)中心必將向高密化發(fā)展。在2020年，大型數(shù)據(jù)中心占比將達40％，復(fù)合增長率超過45％。

既想保證供電穩(wěn)定，又要實現(xiàn)能耗低、占地面積減少，對UPS不間斷電源的創(chuàng)新需求就顯得很迫切。作為數(shù)據(jù)中心的動力源泉，UPS供配電系統(tǒng)不僅存在很大的發(fā)展空間。UPS相當(dāng)于數(shù)據(jù)中心的“蓄電池”，以保證數(shù)據(jù)的安全、業(yè)務(wù)的正常運轉(zhuǎn)。

前不久，華為給數(shù)據(jù)中心這個各家公司的“AI心臟”做了個“改良手術(shù)”，面向全球發(fā)布全新UPS功率模塊，更高功率密度助力數(shù)據(jù)中心“開源節(jié)流”，實現(xiàn)了UPS電源三方面的跨時代意義，是UPS領(lǐng)域的一項大進展。

1、更小體積

此次華為公布的單模塊功率密度達到100kW／3U，較業(yè)界主流水準(zhǔn)提升了1倍。

通過高密化的設(shè)計，F(xiàn)usionPower 2．0數(shù)據(jù)中心供配電解決方案1200kVA的系統(tǒng)只需12個功率模塊，實現(xiàn)“一柜一兆瓦”，考慮UPS輸入輸出配電，端到端系統(tǒng)方案從8柜降低為4柜，節(jié)省占地超過50％。

對于ISP行業(yè)，更多的業(yè)務(wù)空間意味著更高的收入，以部署10套1200kVA的華為FusionPower2．0系統(tǒng)為例，可節(jié)約40柜位空間，每年幫助ISP客戶增加400萬元人民幣的收入。

2、更低熱耗

華為整機效率高達97％，效率高，熱耗小。采用三電平＋交錯并聯(lián)拓撲架構(gòu)降損耗，三電平拓撲IGBT、二極管和電感兩端電壓只有兩電平的一半，同時，耐壓低的IGBT和二極管具有更低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。而交錯并聯(lián)技術(shù)進一步降低損耗。

同時，華為還采用先進器件優(yōu)化及數(shù)字控制技術(shù)降損耗。

3、更強散熱

2012熱實驗室多物理場仿真平臺打造最佳散熱設(shè)計，多物理場仿真平臺，精度較業(yè)界水平高30％。系統(tǒng)和部件極致設(shè)計及布局也可實現(xiàn)超強散熱能力，“海洋式”溫度采樣與數(shù)據(jù)運算，多點無死角調(diào)控散熱。

關(guān)于超高密UPS模塊技術(shù)以及華為跨代UPS－FusionPower系列產(chǎn)品的具體參數(shù)，可關(guān)注華為接下來舉辦的技術(shù)解密會。

近年來，華為在UPS市場的表現(xiàn)可圈可點，全球市場份額快速上升，而且連續(xù)多年成為國內(nèi)核心運營商不間斷電源的首選供應(yīng)商。

從2012年開始，華為推模塊化UPS，隨著鋰電這個風(fēng)口的來臨，華為又推出了智能鋰電解決方案。同時在智能化上深耕，采用更多的AI技術(shù)，采取主動的AI預(yù)測性維護，提升系統(tǒng)可靠性。

三、AI反哺

在數(shù)據(jù)中心未來的發(fā)展趨勢看， AI技術(shù)的反哺是必不可少的一環(huán)。未來IT負載將超過80％為AI負載，單位體積的負載密度持續(xù)增加，供電的高密能夠有效匹配負載密度的增加，為數(shù)據(jù)中心減少供電的占地，提升出柜率。

而不論是AI技術(shù)的介入，還是數(shù)據(jù)中心的集群化發(fā)展，都與數(shù)據(jù)中心綠色、節(jié)能發(fā)展方向相關(guān)。

AI接下來在數(shù)據(jù)中心的一個想象力可能是提升整個制冷系統(tǒng)的智能化程度。目前通常整個機房的制冷都基于統(tǒng)一的制冷或散熱的設(shè)備，不能做到單體控制。

即使對機房、供電等部分單獨供冷，也很難做到保證每一個單元都運行在最優(yōu)溫度區(qū)間內(nèi)。智能化的制冷系統(tǒng)將根據(jù)每個單元的需求，自行調(diào)節(jié)供冷功率，最大化的降低損耗。

Facebook曾使用外部的冷空氣流通，微軟探索試驗過水下數(shù)據(jù)中心。2018年，谷歌通過使用人工智能來幫助數(shù)據(jù)中心冷卻和保持高效。DeepMind的機器學(xué)習(xí)算法在谷歌數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，在不影響服務(wù)器性能的情況下，將用于冷卻的能量減少了40％。

此外，AI還可利用預(yù)測分析優(yōu)化工作負載分配，對于聲音圖像及氣味的識別，關(guān)鍵節(jié)點溫度AI的預(yù)測，零件壽命的AI預(yù)測等，同時還可以利用AI技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能。

通常數(shù)據(jù)中心用電是有波動的，服務(wù)器存在閑時忙時，波峰波谷。為了提高服務(wù)器及機房的利用率，通過AI技術(shù)預(yù)測對在線業(yè)務(wù)需求進行預(yù)測，通過在線業(yè)務(wù)及離線業(yè)務(wù)混布，閑時調(diào)度更多離線業(yè)務(wù)，跑離線計算、訓(xùn)練模型。

此外，在偌大的數(shù)據(jù)中心園區(qū)，機器人巡檢、人臉識別門禁系統(tǒng)等也將落地，大大方便數(shù)據(jù)中心的運維、管理。

乘著“新基建”的東風(fēng)，在數(shù)據(jù)中心這個復(fù)雜的系統(tǒng)工程中，為著一次次精進、改良，華為們卯足了勁頭。